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Preparación para la actividad colaborativa

1. Ten a la mano la información que se te pidió en la tarea.

2. Con la información encontrada, elabora un cuadro sinóptico en el cual muestres, por

área, las diferentes aplicaciones de los plc y sus principales fabricantes.

Durante la actividad colaborativa

3. Reúnanse en equipos.

4. Averigüen cuáles son los componentes principales de un PLC.

5. Enlisten la marca y el modelo de al menos tres PLC de diferentes fabricantes,

especificando cuáles aplicaciones resuelven.

6. Resuman en una tabla las características principales de los PLC encontrados. La tabla

tiene que contener, además del modelo y marca del PLC, los tipos de señales que

pueden manejar.

7. Busca en el capítulo del libro de texto llamado ―Introducción a los controladores

lógicos‖ y en otras fuentes como Internet o los libros de apoyo los dos

esquemashardware en los cuales se puede basar un autómata programable.

8. Dibuja los esquemas de bloques del hardware para autómata programable basado en

microprocesador y el esquema de bloques del hardware para autómatas programables

de la familia S7 de Siemens.

9. Rellena cada bloque con el nombre del componente hardware o con una función

particular del mismo.

Nota: para la siguiente clase lleva a clase información sobre las áreas de aplicación del PLC.


1. Basándote en el los diferentes tipos de módulos de expansión haz una tabla en la cual

muestres los diferentes proveedores, y su oferta.



3. Lean el siguiente caso:

Se quiere automatizar una línea de empaquetado de componentes electrónicos. La fábrica

cuenta con varios sensores y está planeando una expansión en algunos meses. Se necesitan

medir señales analógicas y digitales, sin embargo actúan solo mecanismos de tipo abierto o

cerrado.

4. Contesten a las siguientes preguntas sobre el caso presentado:



a. Para resolver la automatización del proceso ¿usarían un PLC compacto o un

PLC modular?

b. Conociendo el número y la naturaleza de las señales involucradas en el

proyecto, ¿cuántos y cuáles módulos usarían?

c. Reporten la marca y el modelo de cada componente hardware que han

escogido para realizar la automatización.

1. Busca en el libro de texto los tipos se variable que se pueden utilizar en un PLC.

2. Después de haber armado una tabla que reporta el tipo de variable y su función,

analiza el caso a continuación:

En una embotelladora se está llevando a cabo la automatización de la línea de transporte de

botellas. Se requiere:

Contar el número de botellas que se embotella en un turno sabiendo que estas

no pueden superar la cantidad de 60000.

Contar el número de paros de planta al día sabiendo que este no puede

superar la cantidad de 30.

Medir la cantidad de líquido embotellado sabiendo que esta es una cantidad

que se representa como número real.

Memorizar el tiempo promedio que pasa entre el embotellamiento de dos

botellas.

Recibir señales de tipo ON/OFF de 10 sensores de la línea.

3. Para cada variable mencionada en el caso reporta el tipo de variable que usarías junto

a una breve explicación.

Nota: Para prepararte para la siguiente actividad colaborativa tendrás que investigar en las

páginas web de los principales proveedores de PLC los tipos de equipos que están en

comercio, enfocándote principalmente en la oferta y variedad de módulos de expansión. Lleva

la información a clase.


1. Elabora una lista de las ideas que creas más importantes a tomar en cuenta al

direccionar una variable.



3. En equipo analicen el caso propuesto en la tarea #2 que se reporta a continuación:

En una embotelladora se está llevando a cabo la automatización de la línea de transporte de

botellas. Se requiere:



Contar el número de botellas que se embotella en un turno sabiendo que estas

no pueden superar la cantidad de 60000.

Contar el número de paros de panta al día sabiendo que este no puede

superar la cantidad de 30.

Medir la cantidad de líquido embotellado sabiendo que esta es una cantidad

que se representa como número real.

Memorizar el tiempo promedio que pasa entre el embotellamiento de dos

botellas.

Recibir señales de tipo ON/OFF de 10 sensores de la línea.

4. Para cada variable mencionada tendrán que reportar si esta es una variable de

entrada, de salida, o de memoria interna.

5. También reportarán la nomenclatura relativa a cada variable. Por ejemplo si se trata de

una variable de entrada predefinida de tipo lógico, reportarán I X.X donde las X indican

el número de variable asignado.

6. Investiga en Internet o en los textos de apoyo la simbología relativa al lenguaje de

programación a escalera, también conocido como ladder diagram.

7. Dibuja cada símbolo utilizado en el lenguaje y reporta su significado.

8. Elabora el diagrama de escalera que reproduce la función de encender una bobina.


1. Elabora un resumen de los tres lenguajes de programación con lo siguiente:

a. Lista de instrucciones.

b. Diagrama escalera.

c. Programación secuencial.

d. Un diagrama de flujo con los pasos para: activar una salida, y para leer una

entrada de PLC.



3. Implementen tres programas con cada uno de los lenguajes: lista de instrucciones,

diagrama escalera y programación secuencial para resolver el siguiente caso práctico:

Se quiere desarrollar una prensa de láminas metálicas basada en un pistón que se activa a

través de una electroválvula actuada por el PLC. El PLC recibe dos señales lógicas de un

sensor de posición, que se activa cuando la lámina está lista para ser doblada y un botón de

arranque que el operador presiona para activar la prensa.

1. Entra a la siguiente página web.

2. Lee el mensaje de saludo y presiona Close.



3. De la parte izquierda de la pantalla, donde aparece Input Controls,

selecciona toggle Switch y arrástralo hacia la parte central de la pantalla.

4. De la parte izquierda de la pantalla, donde aparece Output Controls,

selecciona Light Bulb y arrástralo hacia la parte central de la pantalla.

5. De la parte izquierda de la pantalla, donde aparece Logic Gates,

selecciona Buffer y arrástralo hacia la parte central de la pantalla.

6. Conecta el Togglee Switch a la entrada del Buffer y el Light Bulb a la salida

del Buffer.

7. Haz clic en el Toggle Swhitch y reporta el estado del Light Bulb.

8. Cancela el buffer y repite el ejercicio para todas las compuertas lógicas del

menú Logic Gates.

9. Reporta el estado del Light Bulb para cada simulación que llevas a cabo.

Nota 1: para las compuertas AND, NAND, OR y NOR se necesitan dos Toggle Switch.

Nota 2: para trabajar la siguiente actividad colaborativa indaga los constructos básicos

de los tres lenguajes de programación: lista de instrucciones, diagrama escalera y

programación secuencial. Revisa en particular cómo activar una salida y cómo leer una

entrada del PLC y elabora un diagrama de flujo con los pasos.

Lleva la información a clase.


1. Define los siguientes conceptos:

a. Estado de transición

b. Estado de secuencia



3. Diseñen un diagrama de estados que modele el comportamiento del sistema descrito a

continuación:

Un hombre desea cruzar un río con un león, una bolsa de trigo y una vaca. El problema es que

sólo puede cruzar él y dos de los elementos sin permitir que la vaca devore el trigo o que el

león devore la vaca. Para resolver el problema hay que seguir una secuencia estricta.

Identificación de los componentes de un PLC, así como sus lenguajes y técnicas de

programación.

Instrucciones para realizar evidencia:

1. Elabora un reporte que contenga los siguientes elementos:

a. La descripción de un PLC y su aplicación en los sistemas de

automatización.

http://bbsistema.tecmilenio.edu.mx/bbcswebdav/institution/UTM/semestre/profesional/mr/mr13202/bb/modulo1.htm#collapseEV3



b. Un diagrama de los componentes del PLC mencionando sus funciones.

c. Características de los lenguajes y técnicas de programación.

d. Ejemplos de los lenguajes y técnicas de programación mencionados.

e. Para finalizar incluirás un ejemplo de lógica de control.


1. Elabora un diagrama de flujo donde menciones los pasos para configurar el

entorno de trabajo del Step 7.

2. Anota los números de serie de las tarjetas del PLC.


3. Desarrollen la práctica 2 “Desarrollo de proyectos” que requiere configurar el

bastidor del PLC.

4. Desarrolla un diagrama de flujo que representa el procedimiento a seguir para

configurar un proyecto y dar de alta tabla de símbolos y tabla de variables. En el

entorno de programación con Siemens Step 7.


1. Revisa los conceptos de lógica combinatoria y secuencial, ya encontrados en el

módulo 1 del curso.

2. Contesta las siguientes preguntas:

a. ¿Qué es un bloque funcional?

b. ¿Qué es una tabla de símbolos?

c. ¿Qué es una tabla de variables?



4. Configuren el bastidor de Siemens utilizando MPI para hacer la carga del PLC.

5. Hagan uso de tabla de símbolos para asignar a las direcciones las variables, y utilicen

una tabla de variables para monitorear y forzar sus valores.

6. Resuelvan los siguientes ejercicios:

Ejercicio 1

Considerando el diagrama de neumático reportado a continuación:



Y sabiendo que la secuencia deseada es: extender pistón 1, extender pistón 2, retirar pistón 1,

retirar pistón 2; utilicen lámparas indicadoras para simular los estados de ambos pistones,

simulen los sensores con pulsadores. Para inicializar y detener el funcionamiento del sistema,

consideren un esquema de arranque paro para el control principal de la simulación.

Ejercicio 2

Modifiquen el comportamiento del sistema del ejercicio 1 implementando la secuencia:

extender pistón 1, retirar pistón 1, extender pistón 2, retirar pistón 2.

7. Reflexionen sobre las diferencias de implementación del ejercicio 1 y 2.

8. Comenten si se utilizó el mismo número de renglones y de variables que en el ejercicio

1.

9. Representa las siguientes ecuaciones booleanas en un diagrama escalera con la

nomenclatura del PLC Siemens.

10. Trata de reducir las ecuaciones booleanas para ahorrar variables.

11. Implementa un código basado en instrucciones para calcular la dimensión de la

hipotenusa de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 2 y 6 respectivamente.

Te sugiero revisar los contenidos del libro de texto que reportan una lista de todas las

funciones implementadas por instrucciones.


1. Uno de los principales problemas de los sistemas de alimentación de agua con

múltiples bombas es que estas nunca se encuentran en equilibro en cuanto a las horas

de trabajo. Es decir, generalmente, una de ellas (B1) sufre mayor desgaste que las 2

restantes. El objetivo de este ejercicio es presentar una solución de sincronía de las

bombas en función al estado de los sensores.



El tiempo de operación o duración de cada una de las bombas es de una hora. Para

mejoras en la simulación utiliza 1 min. Recuerda que las bombas no deben de estar

desfasadas en tiempo, esto permite administrar un mejor mantenimiento al equipo.

Ejemplo: si una bomba consumió un tiempo de 50 min antes de que el nivel 2 fuese

alcanzado, una vez que se regrese al nivel 1 deberá terminar su ciclo de operación el

tiempo restante (10 min).

Comportamiento para el nivel 1 (Nivel Bajo)

B1

B2

B3

Para el nivel 2. Las bombas mantienen el mismo criterio, dos bombas cada minuto, de forma

secuencial. Sin embargo, en esta condición no se requiere considerar el tiempo utilizado en el

nivel 1. Es decir, si la bomba 1 ya tenía un tiempo de trabajo de 50 seg (50 min) y el nivel

aumenta de forma repentina (nivel medio) se debe considerar desde cero el tiempo de las 2

bombas paralelas. La secuencia del nivel 2 termina una vez que todos los sensores están

deshabilitados.

Comportamiento para el nivel 2 (Nivel medio)

B1

B2

B3

En el nivel 3, por ser el estado crítico deberán de encenderse las 3 bombas de forma

simultánea, y al igual que en los otros dos estados, las bombas dejarán de funcionar siempre y

cuando ningún sensor de nivel esté activado; esto permite dejar el depósito en cualquier

circunstancia en el nivel más bajo posible.

Comportamiento para el nivel 3 (Nivel crítico)

B1

B2

B3




2. Implementen un programa en Step 7 para llevar a cabo la tarea descrita.

3. Busca —en la bibliografía sugerida, Internet u otras fuentes— los siguientes

conceptos:

1. Memoria Flip – Flop

2. Contedor basado en Flip - Flop

4. Reporta el resultado de tu búsqueda y comenta la relación que tiene la memoria flip-

flop con los registros de corrimiento.

Diseño e implementación de un programa para PLC que desarrolle funciones básicas,

como administración de entradas y salidas digitales.


1. En equipos, planteen la integración de un proceso industrial basada en PLC.

Para ello, pueden hacer uso de las estaciones del laboratorio de automatización,

simulando uno de los procesos que estas implementan.

2. Planteen el problema, tomando en cuenta un proceso que contenga al menos

tres señales de entrada y tres señales de salida digitales.

3. Desarrollen el análisis completo de los requerimientos y el diseño de la lógica de

control. Se puede utilizar cualquiera de las herramientas estudiadas en el

módulo 1.

4. Implementen el programa con el PLC de la estación del laboratorio de

automatización y con el ambiente de desarrollo Step 7.

5. Comenten cada parte de su código.


1. Elabora un cuadro sinóptico donde se muestran todas las instrucciones de control de

flujo de ejecución, su función, un ejemplo de uso y la ubicación en el panel del Step 7.



3. Desarrollen la implementación de un programa para PLC Siemens en Step 7. La

estructura del programa tiene que contener un programa maestro que en función del

estado de al menos dos entradas digitales direccione el flujo de ejecución a dos

programas secundarios en los cuales se activan respectivamente dos salidas.

4. Lee el artículo “La verificación y validación de software”.

5. Escribe un resumen enfatizando los conceptos de verificación y validación

del software.





1. Realiza un cuadro sinóptico que resuma todas las funciones de verificación que se

pueden implementar a través de tabla de variables.



3. Configuren el bastidor de Siemens utilizando MPI para hacer la carga del PLC.

4. Hagan uso de tabla de símbolos para asignar a las direcciones las variables y utilicen

una tabla de variables para monitorear y forzar sus valores.

5. Resuelvan los siguientes ejercicios:

Ejercicio 1

Considerando el diagrama de neumático reportado a continuación:

Y sabiendo que la secuencia deseada es: extender pistón 1, extender pistón 2, retirar pistón 1,

retirar pistón 2; Utilicen lámparas indicadoras para simular los estados de ambos pistones,

simulen los sensores con pulsadores. Para inicializar y detener el funcionamiento del sistema,

consideren un esquema de arranque para el control principal de la simulación.

6. Utilicen las tablas de símbolos para verificar el programa que generaron.

7. Revisa el siguiente contenido.

8. Considerando las tecnologías de redes industriales mencionadas en el

documento, elabora un diagrama formado por dos ejes:

1. En el eje horizontal ubica el costo de cada tecnología.

2. En el eje vertical ubica la complejidad de cada tecnología.


1. Revisa los manuales de las estaciones del laboratorio de mecatrónica.





3. Ubiquen las tecnologías de redes industriales utilizadas en cada estación.

4. Reporten un cuadro sinóptico de las tecnologías utilizadas, el número de señales y

equipos conectados.

5. Realiza un resumen de los contenidos del video tutorial sobre el sistema WinCC.

6. Gútiez, I. (2013, 11 de mayo). Cómo crear un proyecto WinCC flexible desde

cero [Archivo de video]. Recuperado

de https://www.youtube.com/watch?v=OHsMtj0G8m8


1. Bosqueja en una hoja la pantalla de operación para administración del sistema que se

reporta a continuación:

Considera las señales de arranque y paro además de los indicadores del estado del sistema.


2. Reúnase en equipos.

3. Cada equipo deberá escoger el bosquejo de la HMI que le parece mejor y lo

implementará en WinCC. El objetivo es obtener una interface hombre máquina que

pueda integrarse en la estación del laboratorio de mecatrónica.

Diseño e implementación de una interfaz hombre-máquina (HMI) para un sistema

SCADA.


1. En equipos, planteen la integración de una HMI basada en PLC y OPC. Para ello

pueden hacer uso de las estaciones del laboratorio de automatización,

simulando uno de los procesos que estas implementan.

2. Planteen el problema tomando en cuenta un proceso que contenga al menos

tres señales de entrada y tres señales de salida digitales.

3. Desarrollen el análisis completo de los requerimientos y el diseño de la lógica de

control. Se puede utilizar cualquiera de las herramientas estudiadas en el




módulo 2. También es posible utilizar como base de la evidencia el resultado de

la evidencia del módulo 2.

4. Implementen la HMI en la PC de la estación del laboratorio de automatización y

con el software WinCC.

5. Comenten cada parte de su código.

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