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Elementos de electroneumtica y

mando electroneumtico

UNIDAD DE TRABAJO 7

SISTEMAS DE CONTROL SECUENCIAL

7.1 Introduccin a la electroneumtica.

En largas distancias las seales de mando neumticas se debilitan yretrasan sus efectos, debido a la prdida de carga. (no son rpidas yseguras).

Las conducciones largas representan un consumo muy elevado deaire y los gastos que de ello se derivan pueden resultar intolerables.

Por esto se prefiere combinar las ventajas del mando elctrico conla simplicidad y eficacia de la neumtica, lo que nos lleva a lasaplicaciones electroneumticas.

DEFINICIN

Es la tcnica o tecnologa que utiliza circuitos elctricos para el control de

accionamientos neumticos.

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NECESIDAD Y JUSTIFICACIN

Los elementos de mando y control neumticos son ms complejos,ms caros de fabricar y mas difciles de montar que los elementos

elctricos semejantes.

Cuando los requisitos del mando son lo suficientemente complejos, loscircuitos elctricos que lo efectan, son mas simples y mssencillos de implementar que los correspondientes circuitosneumticos.

Los circuitos de mando elctricos pueden combinarse con otras

tcnicas de mando ms sofisticadas (electrnica, control mediante

autmatas, control distribuido,).

7.1 Introduccin a la electroneumtica.

7.2 Elementos que intervienen en un S.E.

Dispositivos elctricos Dispositivos neumticos

Fuente de

Alimentacin

Elemento de

Proteccin

Mando

manual

Mando

Intermedio.

Detectores

De posicin

Electrovlvula

Convertidor E/N

Actuador Cilindro

Regulad.

De caudal

Distrib.

neumatico

Unidad de

mantenimiento

Compresor

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DISPOSITIVOS ELCTRICOS En la unidad anterior ya vimos los componentes neumticos ms

usuales y sus aplicaciones. En este tema incidiremos sobre el resto de

componentes que intervienen en un S.E. es decir: dispositivos

elctricos y dispositivos electroneumticos.


ELEMENTOS DE MANDO MANUAL

Son accionados por el usuario de forma directa. Su parmetros son:

N de posiciones y estabilidad: 2 posiciones (Monoestable obiestable) o ms (todas estables).

Nmero de contactos abiertos, cerrados y conmutados. Si esmonoestable se estiman como Normalmente abiertos (NA) y

Normalmente cerrados (NC)

Intensidad de sus contactos (en A). Tensin de ruptura (V o KV) Tipo de accionamiento: Pulsacin, rotacin, basculacin

DISPOSITIVOS ELCTRICOS


ELEMENTOS DE MANDO MANUAL

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ELEMENTOS DE MANDO DE ACCIONAMIENTO MECNICO

Son empleados para detectar la presencia o ausencia de algnelemento, por medio del contacto mecnico entre el interruptor y elelemento a ser detectado

Su parmetros son esencialmente los mismos que los de

accionamiento manual

Monestables o biestables. (Suelen ser monoestables) Nmero de contactos Normalmente abiertos (NA) y

Normalmente cerrados (NC)

Intensidad de sus contactos (en A). Tensin de ruptura (V o KV)

Tipo de accionamiento: Taqu, rodillo (de presin, abatible obasculante), varilla



ELEMENTOS DE MANDO DE ACCIONAMIENTO MECNICO

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DETECTORES DE PROXIMIDAD.

Magnticos: El campo magntico de un imn activa un contacto (reed)

Inductivos: Detectan objetos metlicos.

Capacitivos: Detectan objetos de cualquier tipo.Caractersticas:

Distancia de deteccin.

Tiempo de respuesta.

Frecuencia mxima de conmutacin.




Detector magntico (Reed) Consta de un contacto

formado por dos lengetasdentro de una ampolla devidrio. Las lengetas estnseparadas, pero tienen la

propiedad de que al estarcerca de un campomagntico (imn), cambiansu posicin unindose ycerrando el contacto.

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Detector inductivo Consiste en una bobina cuya

frecuencia de oscilacin cambia alser aproximado un objeto metlico asu superficie. Este cambio de frecuencia

es detectado en un circuito electrnico

que activa el circuito de salida.

CONEXIN NPN

CONEXIN PNP



DETECTORES DE PROXIMIDAD.Detector capacitivo

Consta de una sonda situada en la parte

posterior de la cara del sensor el cual es

una placa condensadora.

Al aplicar corriente al sensor, se genera

un campo electrosttico que reacciona a

los cambios de la capacitancia causados

por la presencia de un objeto.

El sistema de conexionado es semejante a

los detectores inductivos (PNP o NPN)

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DETECTORES DE PROXIMIDAD.Detector fotoelctrico

Los detectores fotoelctricos o fotoclulas, pueden detectar objetos de

cualquier ndole y a grandes distancias. Pueden ser:Segn su disposicin:

De barrera: Emisor y receptor separados. Se activa al interceptar la

barrera.

De reflexin: Emisor-receptor y espejo. Se activa al interceptar la barrera.

De proximidad: Emisor-receptor. Se activa al reflejarse en el objeto.

Segn su funcionamiento:

Funcin luz. Se activan cuando reciben luz

Funcin sombra. Se activan cuando dejan de recibir luz.



RELS Y CONTACTORES

Parmetros:

Tensin de la bobina.

Intensidad de los contactos.

Nmero y naturaleza de los contactos.

Denominacin de terminales:

K1 identifica al contactor nmero uno (KA1 si es contactor auxiliar).

A1 y A2 identifican a las terminales de la bobina del rel. Los contactos de fuerza son 1 y 2, 3 y 4, 5 y 6.

La numeracin de los contactos de mando identifica a:

1 cifra: se refiere al n de orden del contacto

2 cifra: se refiere al tipo de contacto:

(1 y 2) para contactos normalmente cerrados.

(3 y 4) para contactos normalmente abiertos.

(5 y 6) para contactos normalmente cerrados especiales

(temporizados, trmicos)

(7 y 8) para contactos normalmente abiertos especiales(temporizados, trmicos)

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DISPOSITIVOS ELCTRONEUMTICOS


ELECTROVLVULAS

El dispositivo medular en un sistema electroneumtico, es la vlvula

electroneumtica o electrovlvula. La electrovlvula realiza la conversin de energa elctrica,

proveniente de los elementos de mando elctricos, a energaneumtica, transmitida a los actuadores o a alguna otra vlvulaneumtica.

Esencialmente, consisten en una vlvula neumtica a la cual se leaade una bobina, por la que se hace pasar una corriente paragenerar un campo magntico que, finalmente, originar la conmutacinen la corredera interna de la vlvula, produciendo as el cambio deestado de trabajo de la misma.



ELECTROVLVULAS

Caractersticas neumticas:

Monoestable o biestable. (tambin de 3 posiciones).

N de vas.

N de posiciones y naturaleza de las mismas (NC, NA)

Tipo de pilotaje (El de activacin ser elctrico y el retorno puede ser

por muelle o tambin elctrico).

Otras (Tipo de conexin y dimetro de las vas, forma de montaje,presin, caudal, electrovlvula servopilotada).

Caractersticas elctricas:

N de bobinas de activacin.

Tipo de alimentacin y tensin de la bobina o bobinas.

Potencia elctrica nominal.

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ELECTROVLVULAS

Debido a sus caractersticas funcionales, las EV, como todos los elementos

electroneumticos, se representan tanto en el esquema elctrico como en el

esquema neumtico.

En el esquema elctrico se

representa nicamente la bobina (o

bobinas) de activacin.

En el esquema neumtico se

representa la electrovlvula con las

posiciones que tiene, las vas de

conexin neumtica y el tipo de

pilotaje.

En ambos esquemas, sus bobinas se

denominan con la letra Y seguida

de un nmero.



PRESOSTATOS Y VACUOSTATOS

Son elementos que detectan la presencia o ausencia de presin en un punto

de un circuito neumtico y transmiten esta informacin a un circuito elctrico.

Por su doble naturaleza, se representa tanto en el circuito elctrico como en el

circuito neumtico.

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CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVLVULASMONOESTABLES.

7.3 Circuitos fundamentales electroneumticos.

MONOESTABLE

BIESTABLE


INDIRECTO BIESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVLVULASMONOESTABLES.

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BIESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVLVULAS BIESTABLES.

MANDO ALTERNATIVO CON DETECTORES DE POSICIN

7.4 Circuitos electroneumticos cableados.

(Electrovlvulas biestables)

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MANDO ALTERNATIVO CON DETECTORES DE POSICIN

7.4 Circuitos electroneumticos cableados.

(Electrovlvulas monoestables)


MONOESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVLVULAS BIESTABLES.

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APLICACIN DEL MTODO EN CASCADA AL MANDOELECTRONEUMTICO

7.5 Diseo de Circuitos electroneumticos cableados.

Ejemplo de secuencia: A+ B+ B- A- Secuencia GrupoSeal en

la vlvula

Final de

carrera

A+I

Y1 S2

B+ Y3 S4

B-II

Y4 S3

Y2 S1A-

Usamos un rel

biestable

APLICACIN DEL MTODO EN CASCADA AL MANDOELECTRONEUMTICOEjemplo de secuencia: A+ B+ B- A- Secuencia Grupo

Seal en

la vlvula

Final de

carrera

A+I

Y1 S2

B+ Y3 S4

B-II

Y4 S3

Y2 S1A-

Usamos un relmonoestable


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7.5 Diseo de Circuitos electroneumticos cableados.APLICACIN DEL MTODO EN CASCADA AL MANDOELECTRONEUMTICO

GENERALIZACIN DEL MTODO APLICADO A TRES GRUPOS


APLICACIN DEL MTODO EN CASCADA AL MANDOELECTRONEUMTICO

GENERALIZACIN DEL MTODO APLICADO A CUATRO GRUPOS

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7.5 Diseo de Circuitos electroneumticos cableados.APLICACIN DEL MTODO GRAFCET AL MANDO ELECTRONEUMTICO

SecuenciaSeal en

la vlvula

Final de

carrera

A+ Y1 S2

B+ Y3 S4

B- Y4 S3

A- Y2 S1

MONTAJE DE UN SISTEMA ELECTRONEUMTICO PROGRAMADO.

7.6 Sistemas electroneumticos programados.

En la parte elctrica del

sistema el montaje se

reduce a conectar, por

un lado las distintas

entradas, correspon-

dientes a los elemen-tos

de mando y los

detectores del sistema; ypor otro lado se

conectarn a las sa-lidas

las bobinas de las

electrovlvulas. Por

ejemplo en el supuesto

del apartado anterior, el

esquema elctrico sera

(el neumtico no

cambia):

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MANDO DE SISTEMAS ELECTRONEUMTICOS PROGRAMADOS.


Nos referiremos al control de un sistema electroneumtico mediante un

autmata FESTO SF 03. Se trata de un controlador anticuado. Sin embargo es el

que tenemos, en nuestro taller, integrado con la clula de fabricacin flexible.

Se trata de un PLC que posee entradas y salidas digitales agrupadas en bolques

de 8. El referenciado de ambas requiere indicar el tipo (I para las entradas y O

para las salidas), el bloque, un punto y el nmero de orden dentro del bloque (de

manera semejante al TSX). Por ejemplo:

Ix.y para las entradas. (y de 0 a 7)

Ox.ypara salidas. (y de 0 a 7)

Fx.y para flags o marcadores. (y de 0 a 15)

Ry para registros tipo palabra (y de 0 a 127)

Se puede trabajar con informacin tipo palabra, intercalando la letra W despusde letra del tipo de variable (I, O, F). Por ejemplo FW2.

Temporizadores ( T0 .T31). Parmetros:

Tn = bit de salida. Mientras cuenta est a 1.

TPn = tiempo preseleccionado.

TWn = Tiempo actual.



La programacin de este PLC se basa en el lenguaje tipo STL que emplea distintos

elementos, entre los que destaca la instruccin STEP (paso), que se utiliza para

marcar el comienzo de un bloque lgico de cdigo de programa. En el bloque

lgico se incluyen sentencias del tipo IF THEN

OTERWISE.

Un STEP, incluye al menos una sentencia y toma la siguiente forma:

STEP (label)IF I1.0 Si la lnput 1.0 es ActivaTHEN SET 02.4 entonces activar Output 2.4 y proceder al prximo step

El programa esperar en este Step hasta que las condiciones sean ciertas, en ese

momento las acciones sern ejecutadas y entonces, slo entonces, el programa

seguir al prximo Step.

Describiremos nicamente las instrucciones bsicas para realizar las aplicaciones

electroneumticas de mando, habituales.

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STEPIF THEN SET 02.4

RESET O1.3LOAD V300 TO R10 valor 300 a registro 10LOAD V200 TO TP0 temporizador a 2 segundosSET T0 comienza a contar el temporizador

Despus de la palabra THEN, suelen venir una serie de acciones. Las instrucciones

que se utilizan para esas acciones son habitualmente:

SET : pone a 1 una variable tipo bit.

RESET: pone a 0 una variable tipo bit.LOAD: carga un valor sobre una variable



Los Step de un programa, pueden, incluir mltiples sentencias:

STEPIF I2.2 Si lnput 2.2 es ActivaTHEN SET 04.4 Conmutar a activa Output 4.4IF I1.6 Si Input 1.6 es ActiveTHEN RESET 02.5 Apagar Output 2.5SET 03.3 y activar Output 3.3

Reglas de ejecucin . Si las condiciones de una sentencia se cumplen, entonces las acciones sern

ejecutadas, en caso contrario el programa se mover a la sentencia

siguiente dentro del Step actual.

Si las condiciones de la ltima (o nica) sentencia dentro de un Step se

cumplen, entonces las acciones sern ejecutadas y el programa proceder al

prximo Step. En caso contrario el programa retornar a la primera

sentencia del Step actual.

Este sistema de programacin, se presta especialmente a la implementacin deGRAFCET de secuencia lineal.

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1 Sentencia

dentro del

STEP X

Condicin

verdadera?

Accin

Es la ltima

sentencia

dentro del

STEP?

Es la ltima

sentencia

dentro del

STEP?

Ir al prximo

STEP

Prxima sentencia

dentro del STEP

Ir a la primera

sentencia del

STEP

No

No No

Si

Si Si

PROCESO DE EJECUCIN DE UN STEP



MODIFICACIN DE FLUJO DE PROGRAMA

Hay varias instrucciones adicionales STL disponibles para modificar el criterio de

ejecucin de los Steps y Sentencias del programa.

NOP

Si es usada en la parte condicional, siempre es evaluada como verdadera.IF NOP esto siempre es verdadero

THEN SET O1.0 entonces Output 1.0 ser siempre activada cuando elprograma ejecute esta lnea.

Si es usada en la parte ejecutiva de una sentencia, es equivalente a 'hacer

nada'. Se usa a menudo cuando el programa debe esperar por ciertas

condiciones y luego proceder al prximo Step.IF I3.2 si lnput 3.2 es Activa

THEN NOP no hacer nada e ir al prximo step.

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MODIFICACIN DE FLUJO DE PROGRAMA

JUMP

La instruccin JMP permite al programa ramificarse. Por ejemplo es

posible consultar las condiciones de cada sentencia y si se cumplen

ejecutar la accin programada y luego saltar (JUMP) al Step designado del

programa.STEP 50

IF I1.0 Si lnput 1.0 es Activa

THEN SET O2.2 encenderOutput2.2

JMP TO 70 y saltar a Step label 70

OTHRW

La instruccin OTHRW (otherwise - traducido: por otra parte/sino-)

puede cambiar el flujo del programa. Esta instruccin se ejecuta cuandola ltima clusula IF encontrada es evaluada como (not true) no valida.

STEP 10

IF I2.0 Si lnput 2.0 es Activa

THEN SET 03.3 encender Output 3.3

OTHRW SET 04.5 sino encender Output 4.5



EJECUCIN SIMULTNEA DE VARIOS PROGRAMAS

En todo proyecto debe haber un programa 0, que es lo mnimo y el que

administrara la ejecucin simultnea de otros programas. En estos casos las

funcines que debe realizar el programa 0 son:

Inicializar las variables.

Lanzar los programas que se ejecutarn simultneamente. Dentro de

este Step deber entrar en un bucle contnuo con el fin de controlar la

ejecucin de los dems programas.

STEP inicio

IF NOP

THEN .. Iniciamos variables.

IF I0.0 Si pulsamos marcha

THEN NOP Saltamos al siguiente Step

STEP control.

IF NOP

THEN SET P1

SET P1 Iniciamos y controlamos los subprogramas.

..IF NOP THEN JMP control. Entramos en ciclo continuo en el STEP

control

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UTILIZACIN DEL SOFTWARE

7.7. programacin de sistemas electroneumticos

El software que utilizaremos para realizar la programacin del PLC FESTO SF 03 es

el programa FST 200, cuyo entorno de trabajo al iniciarlo es el siguiente:



Vamos a ver los pasos necesarios para crear un proyecto, almacenarlo, cargarlo

en el PLC y probarlo.

Creacin de un proyecto

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Escribir, editar un programa del proyecto1

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Ejecutando estos pasos, vamos a la pantalla del editor donde escribiremos el

programa.



Escribir, editar un programa del proyecto

Se trata de un programa que, en la estacin 1 de la Clula flexible, activa el

cilindro expulsor cuando pulsamos marcha y lo recoge si pulsamos reset.

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Cargar un proyecto en el PLC SF 031

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5 Despus, para ejecutar el programa, pasamos el autmata a modo runpulsando, en la pantalla siguiente, F7 s ta rt FPC.



Visualizar la ejecucin de un programa

Esta opcin es de utilidad para poder evaluar los posibles errores de ejecucin.

Para ello el autmata debe estar conectado al PC a travs del puerto seriecorrespondiente.

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Visualizar el estado de los operandos del PLC

Esta opcin es de utilidad para poder visualizar el estado de los operadores (E/S,

Flags, Registros) del autmata. Ello ser til para, por ejemplo, determinar

cuales son las entradas y salidas conectadas al PLC.

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3 Despus pulsarF1 Dis p la y SF3 In fo .4 En el men que aparecer escogeremos los operandos a visualizar.5 Despus podemos pulsarF3 Din a mic Dis p la y (para visualizar los

operandos en tiempo real)



Opciones de Backup y Restore: Elegir unidad de volcado

Esta opcin es de utilidad para poder pasar un proyecto, por ejemplo, a un

Pendrive y de ste al directorio de proyectos del disco duro, para poder

gestionarlo. En este primer paso elegimos el disco donde tener las copiasde los proyectos.

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Opciones de Backup y Restore: Hacer un backup de un proyecto

Estos seran los pasos necesarios para realizar el backup de un proyecto,

desde el directorio de trabajo del disco duro a una unidad de disco externa

(p.e. un pendrive). Una vez tenemos el proyecto en el pendrive, podemos

pasarlo a otro PC realizando la operacin contraria que veremos a

continuacin.

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Opciones de Backup y Restore: Hacer un restore de un proyecto

En este punto realizamos la operacin inversa, es decir, realizar el restore

de un proyecto desde el disco o pendrive hasta el directorio de trabajo del

programa en el disco duro.

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