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Practica #4: Automatización de un Sistema deMezclado utilizando elementos de Conteo

Jorge Luis Cazho Tobarjcazho@est.ups.edu.ec

Diego Hernan Dominguez Guamanddominguez@est.ups.edu.ec

Universidad Politécnica SalesianaSede Cuenca

Automatizacion Industrial I

Resumen—El presente informe muestra la automatización deun sistema de mezclado utilizando elementos de conteo, el cuales programado el el software LogixPro en un lenguaje tipo KOP,este circuito funciona con un botón de start que arranca elproceso discontinuo, entonces las bombas 1 y 2 darán paso a losrespectivos componentes hasta que el sensor en alto del depósitose active. Una vez que este lleno se simulará un incrementode temperatura a través del termostato, cuando la temperaturaalcance el punto indicado se encenderá el mixer durante 8segundos, luego de esto la bomba 3 se activará y dará paso a laevacuación del fluído. Luego de que el sensor en bajo indiqueque el depósito se ha vaciado, la bomba 3 se apagará y habráun lapso de tiempo de 3 segundos para que se vuelva a repetirtodo el proceso, ademas existe un pulsante de paro que detendráal sistema en cualquier momento. Esto funcionará un número deveces establecido en el contador.

Index Terms—PLC, Contador, Temporizador, Programación.

I. OBJETIVO GENERAL

Diseñar la automatización de un sistema de mezcladoutilizando elementos de conteo, a travez del softwareLogix Pro que se utilizara en todas la secciones de laspracticas, porque de esta manera lograremos el controldel sistema de mezclado de forma automatica.

II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar una lógica para el control del sistema de mez-clado de forma automatica.Diseñar el circuito en un lenguaje tipo KOPConocer el funcionamiento de un contador.

III. MARCO TEORICO

III-A. Definición y principios de operacion

“PLC ( Controlador Lógico Programable) es un dispo-sitivo electrónico de estado sólido que puede controlar unproceso o una máquina y que tiene la capacidad de ser pro-gramado o reprogramado rápidamente según la demandade la aplicación".[3]Como se muestra en la figura 1. Fueinventado para remplazar los circuitos secuenciales basadosen relés que eran necesarios para el control de las máquinas.El PLC funciona monitoreando sus entradas, y dependiendode su estado, activando y desactivando sus salidas. El usuario

introduce al PLC un programa, usualmente vía Software, loque ocasiona que el PLC se comporte de la manera deseada.[3]

Figura 1. PLC Siemens[3]

Los PLC’s operan de manera secuencial y cíclica, es decir,una vez finalizado el recorrido completo de un programa,comienza ejecutar su primera instruccion.

III-B. Modo de Funcionamiento

Los Controladores Lógicos Programables son maquinassecuénciales que ejecutan correlativamente las instruccionesindicadas en el programa de usuario almacenado en su me-moria, generando unas órdenes o señales de mando a partirde las señales de entrada leídas de la planta (aplicación): aldetectarse cambios en las señales, el autómata reacciona segúnel programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias.Esta secuencia se ejecuta continuamente para conseguir elcontrol actualizado del proceso.[2]

La secuencia básica de operación del autómata se puededividir en tres fases principales:

Lectura de señales desde la interfaz de entradas.Procesado del programa para obtención de las señales decontrol.Escritura de señales en la interfaz de salidas.

A fin de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de lasseñales se realiza a la vez para todas las entradas y salidas;Entonces, las entradas leídas de los módulos de entrada se

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guardan en una memoria temporal (Imagen entradas). A estaacude la CPU en la ejecución del programa, y según se vaobteniendo las salidas, se guardan en otra memoria temporal(imagen de salida). Una vez ejecutado el programa completo,estas imágenes de salida se transfieren todas a la vez al módulode salida.[2]

Figura 2. elementos utilizados en la programacion de PLC’s

III-C. Temporizador

Un temporizador es un dispositivo capaz de retardar unaorden de salida (activación o desactivación) durante un tiempo,en respuesta a una señal de mando de entrada. Véase figura3.[1]

Figura 3. Temporizador[2]

Existe un tipo especial de datos llamados temporizadores.Estos contienen variables de tiempo, que son modificadasdirectamente por el sistema operativo del PLC.[2]

Los temporizadores son variables de 16 Bits, en formatoS5TIME. En este formato, los 2 bits más significativos (15 y14) son irrelevantes. Los dos siguientes (13 y 12) definen labase de tiempos, y los otros 12 (11 a 0) codifican en BCD elvalor de tiempo. Como se muestra en la figura 4.[2]

Figura 4. Descripción del temporizador

El funcionamiento radica principalmente en contar interva-los de tiempo. El máximo valor que puede trabajar el PLC esde 32767 intervalos.[4]

Retardo a la conexión (S_ODT / S_EVERZ): El temporiza-dor de retardo a la conexión es posiblemente el más utilizadode todos, por su semejanza al funcionamiento de los relésretardados. Véase figura 6y 5.

Figura 5. Temporizador con retardo a la conexión[4]

Si se activa la entrada, la salida permanecerá a 0 durante untiempo, activándose cuando venza la temporización. Una vezactivada la salida, se desconectará al desconectarse la entrada.

Si la entrada se va a 0 antes de que haya pasado el retardo, lasalida permanece a 0 y el temporizador permanece en reposo.Véase figura 7.

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Figura 6. Símbolo del Temporizador

Figura 7. Forma de Onda del Temporizador

El temporizador con retardo a la conexión se reinicia concada flanco ascendente de la entrada. De este modo, si laentrada permanece activa menos tiempo que la temporización,nunca se activa la salida.

Si se produjeran varios pulsos breves seguidos en la entrada,la temporización se reinicia en cada uno de ellos, de modo queel que será efectivo será sólo el último de ellos.[2]

RETARDO A LA DESCONEXIÓN (S_OFFDT / S_AVERZ):Junto con el retardo a la conexión, el temporizador con retardoa la desconexión es uno de los más empleados, puesto que sucomportamiento se asemeja mucho al de determinados relésde uso muy extendido. Véase figura 9 y 11.

Figura 8. Temporizador con retardo a la desconexión[4]

La salida de este temporizador se activa simultáneamentea la entrada, pero cuando la entrada se desactiva, la salidapermanece activa por un tiempo. Esto es, que la salida “tardaen caer” un tiempo desde que “cae” la entrada.

La entrada R permite poner la salida a 0 antes de que hayatranscurrido el retardo. Véase figura ??.[2]

Figura 9. Símbolo del Temporizador

Figura 10. Forma de onda del Temporizador

III-D. Relés Internos o Marcas

Como salidas en el programa del PLC se toma no solo a lassalidas que el equipo posee físicamente hacia el exterior, sinotambién las que se conocen como "Relés Internos o Marcas".Los relés internos son simplemente variables lógicas que sepueden usar, por ejemplo, para memorizar estados o comoacumuladores de resultados que utilizaran posteriormente enel programa. [?], [6]

Se las identifica con la letra "M" y un número el cual servirápara asociarla a algún evento. vease figura 11.

Figura 11. Relés Internos o Marcas

Por ejemplo: vease figura 12.

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Figura 12. Ejemplo

El estado de la salida M50 depende directamente de laentrada E0.0, pero esta salida no esta conectada a un bornedel modulo de salidas, es una marca interna del programa.Mientras que el estado de la salida S1.2 es resultado de laactivación del contacto M50.[?], [6]

Figura 13. Marcas

Las marcas remanentes son aquellas que en el caso de haberun fallo de tensión, cuando se restablece recuerdan su estadoanterior, o sea, si estaban a 1 se pondrán a 1 solas (las salidasNO son remanentes).[?], [6]

III-E. Los contadores

Definidos como posiciones de memoria que almacenan unvalor numérico, mismo que se incrementa o decrementa segúnla configuración dada a dicho contador. Véase Figura 14 .

Como los temporizadores, un contador debe tener un valorprefijado como meta o PRESET, el cual es un número que elusuario programa para que dicho contador sea activo o inactivosegún el valor alcanzado.[5]

Figura 14. Contadores

La salida del contador estará a “1” siempre que el valor delcontador sea diferente de “0”. Véase Figura 15.

Figura 15. Esquema contador

III-E1. OPERACIONES DE COMPARACIÓN: Un com-parador es una instrucción que nos permitirá relacionar dosdatos del mismo formato (BYTE o WORD) entre sí.

Las comparaciones pueden ser: Véase Figuras 16 17.[5]

Figura 16. OPERACIONES DE COMPARACIÓN

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Figura 17. OPERACIONES DE COMPARACIÓN

III-E2. INSTRUCCIONES SET Y RESET: La instrucciónSET activa la bobina correspondiente cada vez que enviamosun IMPULSO, y sólo se desactivará al enviar otro a la ins-trucción RESET. Podemos activar tanto salidas como marcasinternas. Véase Figura 18.[5]

Figura 18. INSTRUCCIONES SET Y RESET

IV. DESARROLLO

Para realizar la práctica de Automatización de un Sistemade Mezclado utilizando elementos de Conteo se utilizó un PLCel cual es programado en el software LogixPro en un lenguajetipo KOP, el circuito tendrá que realizar lo siguiente:

• Con un botón de start arranca el proceso discontinuo,entonces las bombas 1 y 2 darán paso a los respectivoscomponentes hasta que el sensor en alto del depósito se active.

Una vez que este lleno se simulará un incremento de tem-peratura a través del termostato, cuando la temperaturaalcance el punto indicado se encenderá el mixer durante8 segundos, por último la bomba 3 se activará y darápaso a la evacuación del fluído.Luego de que el sensor en bajo indique que el depósitose ha vaciado, la bomba 3 se apagará y habrá un lapsode tiempo de 3 segundos para que se vuelva a repetirtodo el proceso, ademas existe un pulsante de paro quedetendrá al sistema en cualquier momento.Esto funcionará un número de veces establecido en elcontador.

Se realizó de la siguiente manera, al inicializar, el depósitose encuentre completamente vacío, ademas establecemos ennúmero de veces a repetir el proceso; como se ve en la figura19

Deposito completamente vacio.

Figura 19. Animación deposito completamente vacio.

Inicialmente el contacto I:1/1(stop) está cerrado permitién-donos el paso de la corriente hacia la bobinas de los motores,una vez que se presiona I:1/0(start) dará paso a los respectivoscomponentes a travez de los motores como se puede ver en lafigura20 y la figura 21

Llenado del deposito.

Figura 20. Circuito del llenado del depósito

Figura 21. Llenado del depósito

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El siguiente paso se tiene que detener a la puerta con elpulsante I:1/1 ( stop ) en cualquier momento como se muestraen la figura 22.

Figura 22. Paro en cualquier momento

Una vez que este lleno el depósito, se simulará un incre-mento de temperatura a través del termostato como se puedever una simulación en la figura23

Incremento de temperatura.

Figura 23. Incremento de temperatura

Cuando la temperatura alcance el punto indicado en eltermostato, se encenderá el mixer durante 8 segundos, porúltimo la bomba 3 se activará y dará paso a la evacuación delfluído.Luego de que el sensor en bajo indique que el depósitose ha vaciado, la bomba 3 se apagará y habrá un lapso detiempo de 3 segundos para que se vuelva a repetir todo elproceso, se puede observar en la figura24

Esto funcionará un número de veces establecido en elcontador.

Evacuación del fluido.

Figura 24. Evacuación del fluido

V. CONCLUSIONES

Un PLC nos ofrece muchas ventajas para automatizar unSistema de Mezclado utilizando elementos de Conteo, entreellas nos minimiza el cableado de instalación industrial clásicautilizando contactores físico externos para cada acción, con elPLC nos permite programar una lógica que elimina todo esteproceso antes mencionado y nos permite activar y desactivarun numeroso tipo de contactores y bobinas las cuales se laspuede utilizar de la mejor manera, además el uso de contadornos facilita que el sistema opere automáticamente un númerode veces establecidas por el operador.

REFERENCIAS

[1] Diego Gómez Crespo, Escuela Técnica Superior de Ingenie-ría de Bilbao “Funciones de Temporización" Disponible en:httpwww.disa.bi.ehu.esspanishasignaturas17270P3.pdf

[2] “Introduccion a los controladores lo-gico programable" Disponible en:httpwww.dsi.fceia.unr.edu.ardownloadsdigital_IApunte_PLC.pdf

[3] Universidad de las Americas Puebla “catarina.udlap.m" Dispo-nible en: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt

[4] Por Ing. Norberto Molinari. “Curso sobre ControladoresLógicos Programables (PLC)." Disponible en:http://www.edudevices.com.ar/download/articulos/PLC.

[5] Universidad Nacional de la Plata “Relés Internos o Mar-cas"http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos.pdf

[6] Universidad Nacional de la Plata “Relés Internos o Mar-cas"http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos.pdf