UNIVERSIDAD NACIONA DE PIURA ÁREA ACADEMICA DE LA …

UNIVERSIDAD NACIONA DE PIURA

ÁREA ACADEMICA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA Y

TELECOMUNICACIONES

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO DE

INGENIERO ELECTRONIC° Y TELECOMUNICACIONES

"DISEÑO Y SIMULACION DE UN MODULO PARA EL APRENDIZAJE

DE SISTEMAS ELECTRONEUMATICOV

PERSONAL INVESTIGADOR:

BACH. SALDARRIAGA CASTILLO DAVID ALEJANDRO

ASESOR:

ING. FRANKLIN BARRA ZAPATA

PIURA - PERÚ

2015

1 Página

775 31M--

"DISEÑO Y SIMUIACION DE UN MODULO PARA EL APRENDIZAJE

DE SISTEMAS ELECTRONEUMATICOS"

Br. Saldarriaga Castillo David Alejandro

Ejecutor de Tesis

Ing. ¡din Barra Zapata

Asesor

2IPágina

070„ ADQUISICaus

Los miembros del jurado designados para evaluar la tesis presentada

el Bachiller Saldarriaga Castillo David Alejandro, titulada:

"DISEÑO Y SIMULACION DE UN MODULO PARA EL APRENDIZAJE

DE SISTEMAS ELECTRONEUMATICOS"

Considera que la misma cumple con los requisitos exigidos para alcanzar

al Título de Ingeniero Electrónico y Telecomunicaciones.

Ing. Jacinto Sandoval Juan Manuel

Presidente

Ing. Panduro Alvarado Miguel Angel

Secretario

Ing. Avila Regalado Eduardo Omar

Vocal

3 Página

DEDICATORIA

A Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar

en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca

la dignidad ni desfallecer en el intento.

A mi familia pues por ustedes soy quien soy.

A mis padres, en los que siempre encontré apoyo, confianza y la fuerza para seguir adelante,

porque su sabiduría, comprensión y sacrificio son la razón de que yo pueda lograr mis sueños.

A mis hermanos por ser mi ejemplo, por motivarme a alcanzar mis metas y ser los compañeros de

mi felicidad.

A mi familia entera porque todos ellos siempre me han apoyado en mi vida estudiantil e influyeron

en mí la madurez para lograr todos los objetivos en la vida, siendo este también el logro de ellos,

ahora me toca regresar un poco de todo lo que me han otorgado.

_ 4 !Página

AGRADECIMIENTOS

Este proyecto no se podía llevar a cabo sin la colaboración de muchas personas. A todos; mi más

sincero agradecimiento.

A los ingenieros:

ING. Franklin Barra Zapata

ING. Eduardo Omar Ávila regalado

Por toda la ayuda brindada en esta investigación, ya que con sus conocimientos, me supieron guiar

para alcanzar el objetivo propuesto.

A mi asesor de proyecto ING. Franklin Barra Zapata, por su disponibilidad para llevar el proyecto y

por su apoyo en cada momento.

5 ¡Página

RESUMEN

La electroneumática es muy utilizada dentro de la industria para el desarrollo de distintas

actividades secuenciales y poco a poco se va incrementando su uso debido a las ventajas que

aporta.

Este trabajo se orienta a buscar una solución en cuanto a diseñar y simular un módulo de prácticas

electroneumáticas para la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones que instruya al

estudiante a la solución de problemas de diseño de circuitos electroneumáticos con ayuda de un

simulador.

Para la solución de las problemáticas que se presentan en el uso de la electroneumática se deben

emplear de forma correcta alguna de las metodologías prácticas y uso de software de simulación

para el diseño de las secuencias, según las características del proceso electroneumático.

6 ¡Página

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo tiene como objetivo realizar un módulo de prácticas de laboratorio para

sistemas Electroneumáticos desde las más fundamentales hasta prácticas complejas que

garantizan su ejecución y aprendizaje.

Se describirán elementos neumáticos y electroneumáticos, usados para la automatización de

procesos de industriales, y también se describirá dispositivos eléctricos y electrónicos,

utilizados para el control o mando de actuadores neumáticos.

Se enseñarán los métodos para el conocimiento del control mediante electroneumática, la

importancia que tiene la implementación y uso de los mecanismos neumáticos en la

industria, así como sus ventajas y formas de control de estos mecanismos.

La elaboración del módulo electroneumático se asocia a la utilización de un software simulador

como Automation Studio y FluidSIM que nos permite comprobar el diseño y analizar el

funcionamiento de los sistemas.

Un tema de vital importancia dentro de este trabajo es el conocimiento del controlador

lógico programable, por lo que se tocan las ventajas del uso de los PLC dentro del control

electroneumático, así como la conclusión de los mejores métodos de control electroneumático.

Se desarrolla también la integración del software CODESYS y FluidSIM con la finalidad de crear

una herramienta óptima en la solución, desarrollo y diseño de procesos electroneumáticos,

controlados mediante métodos que incluyen el uso de PLC, para verificar su buen funcionamiento.

_ 7 Página

ÍNDICE

DEDICATORIA

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO 1

PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO

1.1 Descripción de la realidad problemática 17

1.2 Delimitaciones y definición del problema 18

1.2.1 Delimitación del problema 18

1.2.2 Definición del Problema 18

1.2.3 Formulación del problema 19

1.4 Objetivos de la Investigación 19

1.4.1 Objetivo General 19

1.4.2 Objetivos específicos. 19

1.5 Hipótesis General 19

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes 20

2.2 Marco Histórico 21

2.3 Marco Conceptual 21

2.3.1 Automatización 21

81 Página

2.3.2 Neumática 22

2.3.3 Electroneumática 22

2.4 Sistemas electroneumáticos 22

2.4.1 Aplicaciones 22

2.4.2 Ventajas de los sistemas electroneumáticos 23

2.4.3 Desventajas de los sistemas electroneumáticos 23

2.5 Componentes de un sistema electroneumático 24

2.5.1 Cilindros neumáticos 25

2.5.1.1 Cilindro de simple efecto. 25

2.5.1.2 Cilindro de doble efecto 26

2.5.2 Electroválvulas 27

2.5.2.1 Válvulas distribuidoras 27

2.5.2.2 Válvulas solenoides. 28

2.5.3 Detectores de señal 29

2.5.3.1 Captadores neumáticos de accionamiento mecánico 30

2.5.3.1.1 Válvula de rodillo 30

2.5.3.1.2 Válvula de accionamiento directo 30

2.5.3.2 Captadores eléctricos 31

2.5.3.2.1 Contacto normalmente abierto 31

2.5.3.2.1 Contacto normalmente cerrado 32

2.5.3.3 Detectores de proximidad 32

2.5.3.3.1 Detectores magnéticos 32

2.5.3.3.2 Detectores inductivos 33

2.5.3.3.3 Detectores ópticos 34

9 Página

2.5.4 Relevador 35

2.5.4 Controlador Lógico programable (PLC) 37

2.5.4.1 Estructura de un PLC 37

2.5.4.2 Ventajas 38

2.5.4.3 Desventajas 38

2.5.4.4 Lenguaje de contactos (Ladder) 38

2.5.5 Componentes auxiliares de circuitos electroneumáticos 40

2.5.5.1 Válvula reguladora de caudal 40

2.5.5.2 Unidad de mantenimiento (FRL) 41

2.5.5.3 Silenciadores 44

2.5.5.4 Manómetro 44

2.6 Circuitos electroneumáticos 45

2.6.1 Métodos de diseño 45

2.6.1.1 Diagrama de funcionamiento 45

2.6.1.1.1 Diagrama espacio-fase 45

2.6.1.1.2 Diagrama de señales 47

2.6.1.2 Método intuitivo 50

2.6.1.3 Método cascada 52

2.6.1.3.1 Diagrama de contactos 55

2.6.1.3.2 Método cascada electroneumática 57

2.6.1.4 Método paso a paso 59

2.6.1.5 Método secuencial 63

2.6.1.6 Diagramas ladder 67

2.7 Software de simulación 72

2.7.1 FluidSIM 4.5 Neumática 72

101Página

2.7.1.1 Comunicación OPC con otras aplicaciones 74

2.7.1.1.1 Descripción OPC 75

2.7.2 Automation Studio 5.0 77

2.7.3 CODESYS V2.3 80

2.7.3.1 Creación del proyecto 80

2.7.3.2 Reconocimiento del entorno 81

2.7.3.3 Configuración de comunicación OPC 82

CAPITULO III

DISEÑO DEL MÓDULO ELECTRONEUMÁTICO

3.1 Estudio de Factibilidad 87

3.1.1 Factibilidad Técnica 87

3.1.1.1 Tecnología y solución propuesta 87

3.1.1.2 Disponibilidad de la tecnología 88

3.1.1.3 Conocimientos técnicos 88

3.1.2 Factibilidad Operativa 88

3.1.3 Factibilidad Económica 88

3.2 Diseño del módulo 89

3.2.1 Desarrollo de prácticas de laboratorio 89

3.2.1.1 Laboratorio I 89

3.2.1.1.1 Título 89

3.2.1.1.2 Objetivos 89

3.2.1.1.3 Materiales 89

3.2.1.1.4 Procedimiento 90

3.2.1.1.5 Descripción 90

11.1Página

3.2.1.1.6 Diagrama de señales y estado-fase 91

3.2.1.1.7 Esquema del circuito neumático 91

3.2.1.1.8 Simulación en FluidSIM 92

3.2.1.1.9 Conclusiones 92

3.2.1.1.10 Cuestionario 92

3.2.1.2 Laboratorio II 93

3.2.1.2.1 Título 93






3.2.1.2.7 Circuito de control 95




3.2.1.3 Laboratorio III 97

3.2.1.3.1 Título 97







3.2.1.3.8 Simulación en Automation Studio 99


12 1Página


3.2.1.4 Laboratorio IV 101

3.2.1.4.1 Título 101

3.2.1.4.2 Objetivos 101









3.2.1.5 Laboratorio V 105

3.2.1.5.1 Título 105

3.2.1.5.2 Objetivos 105







3.2.15.9 Conclusiones 108


13 1Página

3.2.1.6 Laboratorio VI 109

3.2.1.6.1 Título 109

3.2.1.6.2 Objetivos 109





3.2.1.6.7 Diagrama de control 111




3.2.1.7 Laboratorio VII 114

3.2.1.7.1 Título 114

3.2.1.7.2 Objetivos 114





3.2.1.7.7 Diagrama de control 116




3.2.1.8 Laboratorio VIII 118

3.2.1.8.1 Título. 118

3.2.1.8.2 Objetivos 118


14IPágina




3.2.1.8.7 Diagrama y programación de control 121

3.2.1.8.8 Simulación en FluidSIM y CODESYS 123



3.2.1.9 Laboratorio IX 126

3.2.1.9.1 Título 126

3.2.1.9.2 Objetivos 126





3.2.1.9.7 Diagrama y programación de control 129

3.2.1.9.8 Simulación en FluidSIM y CODESYS 131



CAPITULO IV

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1 Pruebas y resultados de las simulaciones 134

4.1.1 Fortalezas 135

4.1.2 Oportunidades 135

4.1.3 Debilidades 135

15 ¡Página

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones 136

5.2 Recomendaciones 137

BIBUOGRAFIA

APEN DICES

161Página

CAPÍTULO I

1.- PLANTEAMIENTO METODOLOGICO

1.1 Descripción de la realidad problemática.

La electroneumática es una de las técnicas de automatización que en la actualidad viene

cobrando vital importancia en la optimización de los procesos a nivel industrial. Su

evolución fue a partir de la neumática, disciplina bastante antigua que revolucionó la

aplicación de los servomecanismos para el accionamiento de sistemas de producción

industrial. Con el avance de las técnicas de electricidad y la electrónica se produjo la fusión

de métodos y dando así el inicio de los sistemas electroneumáticos en la industria, los cuales

resultaban más compactos y óptimos a diferencia de los sistemas puramente neumáticos.

La electroneumática se utiliza con éxito en muchas áreas de la automatización industrial .La

producción, montaje y embalaje de todo el mundo son impulsados por los sistemas de

control electroneumático.

Los estudiantes de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones deben tener

conocimiento del control de circuitos electroneumáticos pues esta área de la electrónica es

de mucha importancia en el sector industrial debido a que realiza la aplicación de

automatización de procesos.

El uso de diversos sistemas secuenciales en la industria exige que los profesionales tengan

conocimiento y aplicación de la metodología Electroneumática debido a las ventajas que

aporta al control y resolución de estas secuencias y aún mayor empleando controladores

lógicos programables. La Electroneumática se extiende a diferentes aplicaciones en

procesos industriales y sistemas de automatización, es por esto que los estudiantes deben

fortalecer el conocimiento al respecto de sistemas electroneumáticos.

Los profesionales egresados de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

deben desarrollar habilidades técnicas en el área de control eléctrico para su desarrollo

personal y el de la Escuela, pero sólo llegan a conocer la parte teórica de los sistemas

secuenciales usados en los procesos industriales. El proceso de enseñanza debe

complementarse para que los alumnos no presenten falencias al momento en que se

17 1Página

encuentren ante el ambiente industrial real y tengan mayor oportunidad en el ámbito

laboral. El complemento de las clases teóricas son las prácticas de laboratorio, el diseño del

módulo de prácticas Electroneumáticas permitirá reforzar los conocimientos de los alumnos

de la Escuela en dos ramas de la automatización como la neumática y la electricidad y así

garantizar el buen desempeño de los alumnos en el campo laboral y la industria moderna.

El diseño del presente trabajo tiene como objetivo realizar un módulo en el que se

simularán sistemas electroneumáticos con diferentes software como Automation Studio,

FluidSim entre otras herramientas utilizadas en la automatización de procesos industriales.

1.2 Delimitación y definición del problema.

1.2.1 Delimitación del problema.

En los procesos industriales es indispensable la automatización, los componentes

electroneumáticos se emplean para ejecutar movimientos como transporte, etiquetado,

llenado de recipientes, es por eso que la electroneumática constituye una herramienta muy

importante dentro del control automático.

La Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones debe reconocer la importancia de

esta rama de la automatización y tener como objetivo fortalecer las habilidades del estudiante

de la Escuela acorde a las necesidades actuales y avances de la tecnología.

La necesidad actual que presenta el sector industrial espera profesionales capacitados que se

desempeñen en la instalación y mantenimiento de sistemas de control neumático y

electroneumático, pero el material didáctico existente en la Escuela es escaso respecto a la

resolución de sistemas secuenciales electroneumáticos.

En la Escuela actualmente no se cuenta con cursos o prácticas de laboratorio de sistemas

electroneumáticos con una metodología que garantice la ejecución y el aprendizaje de los

sistemas ya mencionados.

Este trabajo surge ante la falta de un módulo didáctico en la Escuela que imparta la aplicación

teórica práctica de automatización el cual permitirá simular secuencias de procesos con el fin

de elevar la competencia en la carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

beneficiándose así los estudiantes de la Escuela.

1.2.2 Definición del problema.

18 1 P gina

La electroneumática comprende un amplio campo de utilización dentro de la industria para el

desarrollo de diferentes actividades secuenciales, y se ha incrementado su uso debido a las

ventajas que aporta. La realidad problemática descrita en este trabajo se orienta a buscar una

solución en cuanto a diseñar y simular un módulo de prácticas electroneumáticas para la Escuela

de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones que instruya al estudiante a la solución de

problemas de diseño de circuitos electroneumáticos con ayuda de un simulador.

1.2.3 Formulación del problema.

Definido el problema en cuanto a la necesidad de aprender sistemas electroneumáticos, este

trabajo propone la siguiente pregunta de investigación:

¿Es posible diseñar y simular un módulo de sistemas electroneumáticos para la Escuela de

Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones?

1.4 Objetivos de la investigación.

1.4.1 Objetivo general.

Diseñar y simular un módulo para la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la

Universidad Nacional de Piura para el aprendizaje de sistemas electroneumáticos.

1.4.2 Objetivos específicos.

Seleccionar los elementos necesarios que permitan desarrollar las prácticas de

electroneumática.

Realizar una descripción de las prácticas que aporten al fortalecimiento de

conocimientos de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones.

Investigar el uso de software que permitan realizar la simulación de las prácticas del

módulo.

1.5 Hipótesis general.

Usando las tecnologías existentes, si es posible diseñar y simular un módulo de aprendizaje de

sistemas electroneumáticos que ayude a la enseñanza de automatización de los alumnos de

Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad Nacional de Piura.

191Página

CAPÍTULO II

2.- MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes.

Se ha revisado y estudiado diferentes libros y tesis que preceden al tema de investigación y son

nuestro punto de referencia:

En el libro técnico de FESTO "Fundamentos de la técnica de automatización" se señalan

diferentes temas de importancia como: características de los actuadores (cilindros

neumáticos), funcionamiento de unidades de control (PLC), el uso de relés en la

electroneumática; que permiten de manera didáctica al lector el aprendizaje de procesos

electroneumáticos.

Los señores Vicente Lladonosa Giró y José Manuel Gea Puertas, en su libro titulado

"Circuitos Básicos de Ciclos Neumáticos y Electroneumáticos" exponen apartados de cómo

diseñar los diagramas de funcionamiento de los circuitos e identificar elementos que los

componen, de la forma de realizar esquemas electroneumáticos según métodos como

cascada, y cuya finalidad es que el lector asimile y entienda el funcionamiento de los

sistemas electroneumáticos.

Según Antonio Creus Solé, en su libro titulado "NEUMÁTICA E HIDRÁULICA", indica lo

siguiente:

En este libro se presenta la metodología utilizada para el diseño y control de circuitos

electroneumáticos que permite conocer y entender el funcionamiento de los dispositivos

electroneumáticos, su control, sus limitaciones y la forma de realizar un correcto diseño

de las instalaciones. A partir de estos conocimientos se pueden desarrollar las

simulaciones de estos sistemas y su control desde un PLC (Controlador Lógico

Programable) con la ventaja que ofrece este control como ser modificable.

En la tesis "Manual consultivo de control neumático y electroneumático utilizando el

software FESTO fluidSIM" se realiza el diseño y comprobación del funcionamiento de

circuitos electroneumáticos mediante el software fluidSIM con el fin de que el usuario sea

capaz de resolver problemas de control de secuencias y compruebe de manera práctica la

aplicación de los métodos.

20 1Página

2.2 Marco histórico.

A través de los años, se ha incrementado el número de especialistas, técnicos e ingenieros

enfrentados con problemas en los sistemas neumáticos en las ramas industriales. En el siglo XIX

se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática. A lo largo

de la historia, fueron diseñados dispositivos neumáticos. Por ejemplo, fue inventado un fusil

neumático, un freno de aire comprimido, un tranvía de accionamiento neumático, entre otros.

Algunos de estos aún siguen en uso en una versión mejorada.

En 1868 George Westinghouse fabricó un freno de aire que revolucionó la seguridad en el

transporte ferroviario. Es a partir de 1950 que la neumática se desarrolla ampliamente en la

industria con el desarrollo paralelo de los sensores. Desde finales del siglo XX se ha implantado en

fábricas, diferentes mecanismos para llegar a la automatización y la implantación de sistemas

neumáticos que aporten en el control de procesos.

La lógica neumática y la unidad de control neumático de los sistemas de automatización de antaño

han dado paso a la electrónica que, mediante los autómatas programables, ha abierto diferentes

posibilidades y ha permitido la unión de ambas tecnologías, neumática y electrónica. Pero esta

unión también presenta dificultades y obliga a sus aplicadores a un mejor conocimiento de ambas.

La técnica electroneumática constituye hoy en día el complemento ideal de la mecánica en

cualquier proceso de producción moderno. Esta rama de la automatización se ha convertido con el

paso del tiempo en una necesidad cotidiana, que no solo afecta ya a las grandes empresas, sino a

cualquier industria independiente de su capacidad de producción.

Actualmente con el desarrollo de software especializados que contribuyen al aprendizaje de

circuitos neumáticos y electroneumáticos se puede realizar la comprobación de diseño y

simulación haciendo uso de estas herramientas de trabajo.

2.3 Marco conceptual.

2.3.1 Automatización.

La automatización abarca diversas ciencias de ingeniería, consiste en que las tareas de un proceso

industrial se realicen de manera automática por maquinas u otros elementos tecnológicos en lugar

de realizarlas manualmente.

Para configurar procesos automáticos modernos se necesitan tres componentes:

Sensores para captar los estados del sistema

Actuadores para emitir los comandos de control

21 1Página

Unidades de control para la ejecución del programa y para tomar decisiones

2.3.2 Neumática.

La palabra neumática proviene del griego "pneuma" que significa aire o respiración. Se entiende

por neumática a cualquier sistema técnico que funcione con aire comprimido. Transforma la

energía del aire para generar fuerzas elevadas y para ejecutar trabajos mecánicos, es decir, para

ejecutar movimientos.

Las instalaciones neumáticas modernas, utilizadas para la automatización, incluyen varios

subsistemas que tienen las siguientes finalidades:

Generar y alimentar aire comprimido (compresor, filtro)

Distribuir aire comprimido (tubos rígidos y flexibles)

Controlar el aire comprimido (válvulas de presión, válvulas de vías)

Ejecutar tareas con aire comprimido (cilindros)

2.3.3 Electroneumática.

Los sistemas neumáticos se complementan con los eléctricos y electrónicos lo que les permite

obtener un alto grado de sofisticación y flexibilidad. Utilizan válvulas solenoide, señales de

realimentación de interruptores magnéticos, sensores e interruptores eléctricos de final de

carrera. El PLC (controlador lógico programable) les permite programar la lógica de

funcionamiento de un cilindro o de un conjunto de cilindros realizando una tarea específica.

Entonces la electroneumática es la ciencia que combina los automatismos eléctricos y sus

elementos con la forma de generar movimiento con actuadores neumáticos.

2.4 Sistemas Electroneumáticos.

Un sistema electroneumático típico está compuesto por un circuito neumático más un circuito

eléctrico. La parte de fuerza del sistema es realizada por cilindros de accionamiento neumático los

cuales junto con válvulas de pilotaje eléctrico (electroválvulas 5/2) monoestables o biestables, y

detectores de finales de carrera magnéticos o de palanca y rodillo proporcionan los movimientos y

la lógica electrónica o eléctrica necesarios para el control.

2.4.1 Aplicaciones.

Con la electroneumática se puede lograr hoy día cualquier nivel de automatización. En la industria

moderna la electroneumática ocupa un lugar destacado debido a la sencillez de su aplicación, y

continúa desarrollándose y ampliando su campo de aplicación. A continuación se muestran de

forma resumida algunas aplicaciones más representativas:

22 1 Página

Movimientos de aproximación rápido y avance lento, típicos de las fresadoras y

rectificadoras.

Automatización de procesos de producción.

Son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje y desplazamiento

son elevados.

Máquinas de embotellado y envasado.

Máquina conformadora de chapa de aluminio.

Curvadora de tubos de cobre.

Estaciones de separación de piezas.

Etiquetado y sellado de botellas.

Embaladoras.

Plegadoras de cajas de cartón.

Manipuladores de cargas.

Máquinas de taladro múltiple.

Empaquetado, transporte y dispositivos de selección.

Mecanismos de frenado.

Accionamiento de puertas correderas.

Extracción de aire y elevación por vacío de placas.

2.4.2 Ventajas de los sistemas electroneumáticos.

El uso de sistemas electrónicos y neumáticos proporciona una serie de ventajas, basadas en los

diferentes procesos que se benefician de sus amplias funciones lógicas y aritméticas. Los

siguientes argumentos recomiendan el uso de este tipo de sistemas:

Los sistemas electroneumáticos permiten un alto grado de sofisticación y de

flexibilidad.

El accionamiento eléctrico es el adecuado cuando las distancias de transmisión son muy

largas y los tiempos de conexión son cortos en comparación con sistemas neumáticos.

Permiten una fácil automatización de procesos industriales complejos.

La alta velocidad de transmisión de señales y procesamiento conduce a la significativa

mejora de la productividad del sistema de automatización.

Permite mandos de trabajo más rápidos.

2.4.3 Desventajas de los sistemas electroneumáticos.

El control lógico neumático debería tenerse siempre en cuenta cuando el control del controlador

lógico programable no sea necesario, ya que es mucho más barato y sencillo de instalar que un

circuito de relé eléctrico. Las principales desventajas de la electroneumática son:

No recomendable para ambientes inflamables o en condiciones de alta humedad.

Una limitación importante es el ruido; existen lugares donde su uso es limitado debido al

ruido que producen los escapes de aire de los diferentes componentes.

23 ¡Página

Depósito de aire a presión

Unidad de mantenimiento

Cilindro

Manómetro

=RIN b

Válvula de apertura

(17-1

Boton_de_arranque E-

Válvula de distribución

Elecirovalvula

Electrovalvula KI

352.96 Psi

sensores

a0 al

Válvula reguladora de caudal

Boton_de_paro E--

Filtro de aire Válvula comprimido reguladora y separador de presión de aaua

Lubricador

Motor

Las sobrecargas constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos de forma

permanente.

No se pueden manejar grandes fuerzas.

2.5 Componentes de un sistema electroneumático.

Describiremos los componentes del hardware neumático y eléctrico tales como cilindros

neumáticos, válvulas solenoides (electroválvulas), en la parte neumática, relés, sensores y

controladores lógicos programables en la parte eléctrica.

Figura 2.5-1. Componentes esenciales de un sistema de control electroneumático.

24 1 Página

<B> <I> Cilindro —

Boton_de_arranque


Boton_de_paro

Depósito de aire a presión

Unidad de mantenimiento

'

sensores

aO al

Válvula de distribución

Electrovalvula

KI

74.59 Psi

Manómetro

Filtro de aire Válvula Lubricador comprimido reguladora y separador de presión

de anua

Motor

Electrovalvu

Válvula de apertura

Figura 2.5-2. Simulación de los componentes en Automation Studio.

2.5.1 Cilindros neumáticos.

Los actuadores neumáticos convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico

generando un movimiento lineal, consisten en un cilindro cerrado con un pistón en su interior que

desliza y que transmite su movimiento al exterior mediante un vástago. El control de la posición

del cilindro se puede llevar a cabo mediante la colocación adecuada de interruptores eléctricos y/o

neumáticos de accionamiento mecánico. La configuración apropiada y el montaje correcto son

indispensables para el buen funcionamiento del sistema.

Figura 2.5.1-1. Partes de un cilindro.

fprImurniniusióer

Fuente: httyrssiiiterordbetseapumanctiynaussisaarnlitesno~/~Ettibaweititaaufital/

2.5.1.1 Cilindro de simple efecto.

Estos cilindros sólo pueden ejecutar un trabajo en un solo sentido, pues el aire se alimenta en un

solo lado, aplicando aire comprimido, el vástago del cilindro de simple efecto avanza hacia su

posición final delantera. Para que el cilindro retroceda, debe descargarse primero el aire

251Página

contenido en la cámara para que el muelle de reposición aplique fuerza sobre el émbolo y el

vástago se desplace hacia su posición final posterior.

Figura 2.5.1.1-1. Cilindro de simple efecto FESTO.

Figura 2.5.1.1-2. Símbolo.

2.5.1.2 Cilindro de doble efecto.

El cilindro de doble efecto no tiene un muelle de reposición, ya que ambas conexiones se utilizan

para la alimentación y el escape de aire. El aire a presión entra por el orificio de la cámara trasera

y, al llenarla, hace avanzar el vástago, que en su carrera comprime el aire de la cámara delantera

que se escapa al exterior a través del correspondiente orificio. En la carrera inversa del vástago se

invierte el proceso, penetrando ahora el aire por la cámara delantera y siendo evacuado al

exterior por el orificio de la cámara trasera. La ventaja que presenta es poder ejecutar trabajo

en ambos sentidos. Es apropiado para numerosas aplicaciones en comparación con el cilindro de

simple efecto.

Figura 2.5.1.2-1. Cilindro de doble efecto.

Entrada y salida de aire

1_ Vástago

Era /boto

Fuente: littypdhiaorraibc~c~tioarnjAtundtzgjins-Willnesantatitereglititradlirtil

26 1Página

sensores

ce al


Figura 2.5.1.2-2. Simulación y animación de cilindro en Automation Studio.

2.5.2 Electroválvulas

Para regular el arranque, parada y el sentido así como la presión o el caudal del aire de los

cilindros neumáticos, existen varios sistemas de accionamiento de las válvulas: manual, eléctrico,

o neumático.

Los sistemas más utilizados son las válvulas distribuidoras, las válvulas antiretorno o de bloqueo,

las válvulas reguladoras de presión y las reguladoras de flujo o de velocidad. Poseen una variedad

de posiciones generalmente encontramos 2/2, 2/3, 4/2, 5/2, 4/3 y 5/3, donde el primer número es

el de vías (entradas, salidas y descargas) y el segundo el de posiciones.

2.5.2.1 Válvulas distribuidoras

Las válvulas distribuidoras dirigen el aire comprimido hacía varias vías en el arranque, la parada y

el cambio del sentido del movimiento del pistón dentro del cilindro. Se denomina vía a

cada uno de los orificios a través de los cuales puede circular el aire en su proceso de trabajo.

En la simbología de estas válvulas DIN-ISO 1219 (Internacional Standard Organization) y

CETOP (Comité Europeo de Transmisiones Oleohidráulicas y Neumáticas), se utiliza la siguiente

nomenclatura:

Figura 2.5.2.1-1. Simbología de válvulas distribuidoras.

1SO 1219 Alfabética

CETOP

Numérica Función

P 1 Conexión del aire comprimido (alimentación)

A, 13, C 4, 6 Tuberlas o vías de trabajo con letras mayúsculas

R, S, T 5, 7 Orificios de purga o escape

X, Y, Z 12,14, 16 Tuberías de control, pilotaje o accionamiento

L 9 [F—ug a

Fuente: Neumática e Hidráulica — Creus

Para representar los distribuidores se utilizan símbolos que indican la función de la válvula. Las

válvulas son representadas por cuadros. La cantidad de cuadros colocados verticalmente indica la

cantidad de posiciones del distribuidor. El funcionamiento está representado en el interior del

27 1Página

cuadro. Las líneas esquematizan las canalizaciones internas. La flecha indica el sentido de

circulación del fluido. Las posiciones de cierre se representan por líneas transversales.

4(A) 2(B)

MA 111T4

5(R) 3(S) 1(P)

Y

Figura 2.5.2.1-2. Electroválvula 5/2 (NC).

2.5.2.2 Válvulas solenoides.

Dentro del sistema neumático la válvula solenoide es la unión entre el control

electrónico/eléctrico y la parte neumática que realiza el trabajo.

El accionamiento eléctrico se realiza por medio de bobinas de solenoide que en el caso de máxima

seguridad están siempre alimentadas, para que ante un fallo en la alimentación eléctrica, vayan

a la posición de seguridad. De hecho las válvulas de solenoide son válvulas distribuidoras 5/2

(5 vías, 2 posiciones).

Las electroválvulas de un solo solenoide al ser desexcitadas tienen el retorno del émbolo por

muelle y se llaman monoestables, mientras que las electroválvulas de doble solenoide permiten

que la válvula vaya de una posición a la otra mediante una señal eléctrica de impulso a la

bobina opuesta (sistema biestable de doble pilotaje). De este modo permanecen en la posición

deseada sin que sea necesario que la bobina esté excitada de forma permanente (el émbolo se

queda inmóvil una vez desaparecida la señal de mando — función de memoria).

La válvula solenoide más corriente es la solenoide piloto (figura 2.5.2.2-1). Es una válvula 3/2 con

pilotaje eléctrico y retorno por muelle.

Figura 2.5.2.2-1. Válvula solenoide piloto.

Fuente: Control electroneumático y electrónico — John Hyde

28 1 Página

La figura 2.5.2.2-2 muestra una válvula biestable la cual posee dos bobinas para colocar la válvula

en cada una de las posiciones que tiene.

Figura 2.5.2.2-2. Electroválvula 5/2 FESTO.

Para el control de una electroválvula mediante un autómata programable ocurre lo siguiente, al

activar una salida del autómata, se activa una bobina de la válvula, de forma que ésta se posiciona

para que permita la circulación de aire al actuador neumático, como se muestra en la siguiente

figura.

Figura 2.5.2.2-3. Funcionamiento electroválvula 5/2.

Fuente: http://www.festo.com/cms/es-co_co/17046_17081.htm

2.5.3 Detectores de señal.

Los detectores o captadores de señal son dispositivos encargados de captar información en un

determinado momento, y transmitir ésta al equipo neumático para que se produzca el

movimiento o fase siguiente. Ayudan al control de las fases de un proceso automático, detectando

la posición del vástago de los cilindros.

Permiten detectar la presencia de un objeto, son accionados por los propios mecanismos y estarán

montados en lugares estratégicos cuidadosamente situados.

Existen los siguientes tipos: captadores de señal neumáticos, captadores eléctricos y detectores de

proximidad.

29(Página

2.5.3.1 Captadores neumáticos de accionamiento mecánico.

Son de reducido tamaño y se encargan de gobernar las válvulas distribuidoras de mando de los

cilindros. Como ya se mencionó deben ubicarse en lugares determinados pues son accionados

mecánicamente. Esta ubicación debe considerarse para que en caso de fallo el cilindro no arrastre

al detector y lo deteriore. Las formas de detección son las siguientes:

2.5.3.1.1 Válvula de rodillo.

Si el cilindro continúa su marcha, la ruleta desciende y se activa, y el vástago pasa sin que la ruleta

sufra ningún daño como se ve a continuación.

Figura 2.5.3.1-1. Accionamiento por rodillo.

Fuente: Itrittttml/Attaaset fie3tolawrin//eatOes e%//alltraa//affaiz e$IMZif/55/NWABIII PtIliFF

2.5.3.1.2 Válvula de accionamiento directo.

El vástago del cilindro debe llegar a su tope accionando la válvula y sin dañarla. La siguiente figura

muestra esta acción.

Figura 2.5.3.1-2. Accionamiento directo.

Fuente: tittaliiMiv"ff3~as:tm~ esIROB/BIAXM»

Normalmente son válvulas de dos posiciones y tres vías, los tipos más frecuentes de

accionamiento se muestran en la siguiente figura.

30 ¡Página

(a)

(b)

(e)

Figura 2.5.3.1-3. Tipos de accionamiento.

El accionamiento de la figura 2.5.3.1-3(a) es directo, el accionamiento por ruleta figura 2.5.3.1-3(b)

se activa mediante una pequeña rampa ubicada en el vástago del cilindro y es activada en los dos

sentidos de la marcha del vástago (extensión y retracción). En el accionamiento de la ruleta

abatible figura 2.5.3.1-3(c) también es mediante la rampa, pero en un solo sentido; en el otro pasa

libre y no se produce señal neumática.

2.5.3.2 Captadores eléctricos.

Los interruptores eléctricos o finales de carrera son elementos que, al igual que las válvulas

neumáticas anteriores, se encargan de enviar una señal a la válvula distribuidora cuando de una

forma mecánica han sido accionadas.

Para permitir o interrumpir el flujo de corriente en un circuito eléctrico se utilizan interruptores

tipo pulsador. Los pulsadores mantienen la posición de conmutación únicamente mientras se

mantienen pulsados. Se clasifican los interruptores tipo pulsador por su estado de conmutación

normal, es decir, cuando no están accionados.

2.5.3.2.1 Contacto normalmente abierto.

El circuito de corriente está interrumpido mientras el interruptor se encuentra en su posición

normal. Accionando el interruptor, se cierra el circuito eléctrico y se alimenta; soltándolo, el

interruptor tipo pulsador recupera su posición normal por acción de un muelle, por lo que se

interrumpe nuevamente el circuito eléctrico.

Figura 2.5.3.2-1. Contacto normalmente abierto.

31.1Página

2.5.3.2.1 Contacto normalmente cerrado.

En el caso de un contacto normalmente cerrado, el circuito de corriente está cerrado por efecto

de la fuerza del muelle mientras el interruptor se encuentra en su posición normal. Al accionar el

pulsador, se interrumpe el circuito de corriente.

Figura 2.5.3.2-2. Contacto normalmente cerrado.

2.5.3.3 Detectores de proximidad.

Los detectores de posición conmutan sin establecer contacto y, por lo tanto, sin que sea necesaria

la presencia de una fuerza mecánica externa. Por ello tienen una larga duración y son muy fiables.

Se puede distinguir entre los siguientes tipos:

2.5.3.3.1 Detectores magnéticos.

Los contactos Reed son detectores de posición de accionamiento magnético. Estos detectores

tienen dos lengüetas de contacto que se encuentran en un tubo de vidrio lleno de gas inerte. Por

efecto de un imán se cierra el contacto entre las dos lengüetas, de modo que puede fluir corriente

eléctrica.

Los contactos Reed tienen una gran duración y su tiempo de respuesta es muy corto, pero no

deben utilizarse en zonas expuestas a campos magnéticos fuertes. Se usan en cilindros

magnéticos, los cuales consta de un aro de material magnético dispuesto alrededor de la

circunferencia del émbolo.

Figura 3.5.3.3.1-1. Contacto Reed.

Fuente: hittiailiMvandksIttocesti~postc~ktviniliksillS7Miásvni essmlff

32 1Página

Figura 3.5.3.3.1-2. Ubicación de sensores en cilindro.

Cae,* mor~o

Fuente: Control electroneumático y electrónico — John Hyde

SENSOR MAGNETICO

Figura 3.5.3.3.1-3. Símbolo en FluidSIM.

2.5.3.3.2 Detectores inductivos.

Un detector de posición inductivo está compuesto por un circuito oscilante, un flip-flop y un

amplificador. Al aplicar una tensión en las conexiones, el circuito oscilante genera un campo

magnético alterno en el frente del detector.

Si un conductor eléctrico que se acerca a este campo magnético alterno provoca una

"amortiguación" del circuito oscilante y activa la salida. Los detectores de posición inductivos

pueden utilizarse para detectar todos los materiales que son buenos conductores como metales.

Figura 3.5.3.3.2-1. Detector inductivo.

Fuente:

https://www.mysick.com/eCat.aspx?go=FinderSearch&Cat=Row&At=Fa&Cult=English&Fa milyID=4

24&Category=Produktfinder&Selections=553822.5.3.3.3 Detectores capacitivos.

33 1Página

2.5.3.3.3 Detectores ópticos.

Es un dispositivo eléctrico que responde a los cambios de intensidad de la luz (visible o no visible)

que incide sobre el mismo. A estos detectores se los individualiza con distintos nombres según sea

la naturaleza del tipo de sensado. Los detectores ópticos tienen un emisor y un receptor. Puede

diferenciarse entre tres tipos de detectores ópticos:

Barrera de luz unidireccional.

Barrera de luz de reflexión.

Detector por reflexión.

SENSOR OPTIGO

Figura 2.5.3.3.3-1. Símbolo en FluidSIM.

Barrera de luz unidireccional.

La barrera de luz unidireccional tiene un emisor y un receptor separados en el espacio.

Estos componentes están montados de tal manera que el haz de luz emitido por el emisor

se proyecta directamente sobre el receptor. Si un objeto, una pieza o, también, una

persona, se interpone entre el emisor y el receptor, se interrumpe el haz de luz y se

genera una señal que provoca una operación de conmutación (ON/OFF) en la salida.

Figura 2.5.3.3.3-2. Barrera de luz unidireccional funcionamiento.

Fuente:

http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/53454/Sensoren_Broschuere_es_bV08_M

.pdf

Figura 2.5.3.3.3-3. Barrera de luz unidireccional de horquilla.

Barrera de luz de reflexión.

En las barreras de luz de reflexión, el emisor y el receptor se encuentran uno junto al otro,

montados en el mismo cuerpo. El reflector se encarga de reenviar el haz de luz

34 !Página

proveniente del emisor hacia el receptor. El montaje se realiza de tal manera que el haz

de luz emitido por el emisor se refleja casi totalmente hacia el receptor. Si un objeto, una

pieza o, también, una persona, se interpone entre el emisor y el reflector, se interrumpe el

haz de luz y se genera una señal que provoca una operación de conmutación (ON/OFF) en

la salida.

Figura 2.5.3.3.3-4. Barrera de luz de reflexión funcionamiento. Effillot rnvisol

!tea". Relleclor

Fuente: fundamentos de la técnica de automatización FESTO.

c) Detector por reflexión.

El emisor y el receptor del detector por reflexión están montados uno junto al otro en un

mismo cuerpo. A diferencia de la barrera de luz de reflexión, el detector de reflexión no

tiene un reflector propio. Más bien se aprovecha la capacidad de reflexión del objeto o de

la pieza que se entra en la zona cubierta por el detector. Si el haz de luz se topa con una

pieza de superficie reflectante, la luz es dirigida hacia el receptor y así conmuta la salida

del detector. Considerando esta forma de funcionamiento, el detector por reflexión

únicamente puede utilizarse para detectar piezas que tienen una gran capacidad de

reflexión (por ejemplo, superficies metálicas).

Figura 2.5.3.3.3-6. Aplicación de detector por reflexión.

Fuente:

http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/53454/Sensoren_Broschuere_es_bV08_M

.pdf

2.5.4 Relevador.

Un relé es un interruptor accionado electromagnéticamente, en el que el circuito controlado y el

circuito controlador están separados entre sí galvánicamente. Esencialmente está compuesto por

una bobina con núcleo de hierro, un inducido como elemento de accionamiento mecánico, un

muelle de recuperación y los contactos de conmutación. Al conectar una tensión en la bobina del

electroimán se produce un campo electromagnético. De esta manera, el inducido móvil es atraído

por el núcleo de la bobina. El inducido actúa sobre los contactos del relé. Dependiendo del tipo de

relé, los contactos se abren o cierran. Si se interrumpe el flujo de corriente a través de la bobina, el.

inducido recupera su posición inicial mediante la fuerza de un muelle.

35 !Página

Nuc,,, ARMADURA

/ CONTACTOS DOUIRA

BAS RERIMRAIR

Figura 2.5.4-1. Partes del relevador.

Fuente: bittordiwww-iniviental1111,eidiirignrimiluedion-allans-ffellsi

Con un relé se pueden activar uno o varios contactos. Además del tipo de relé antes descrito,

existen otros tipos de interruptores o conmutadores accionados eléctricamente, como, por

ejemplo, el relé de remanencia, el relé de temporización y el contactor. En la práctica se

utilizan símbolos para los relés, para facilitar mediante una representación sencilla la

lectura de esquemas de circuitos.

A1 13 23 43

s i K1 r-1-1,

1 \I A2 14 24 34 44

Figura 2.5.4-2. Numeración del relé.

El relé se denomina Kl,siendo sus conexiones Al y A2 .El relé esquematizado tiene 4

contactos de cierre, la figura 2.5.4-2 lo muestra claramente.

Con relación a la numeración de los contactos que arrastra el relé la primera cifra es una

numeración continua de los contactos. La segunda cifra, en el presente ejemplo, siempre 3

4, indica que se trata de un contacto de cierre (figura 2.5.4-2).

En la figura 2.5.4-3 se trata de un relé también con 4 contactos, pero esta vez de apertura.

También aquí se efectúa la numeración continua de la primera cifra, la segunda 1 y 2 indica que se

trata de contactos de apertura.

Al 11 21 31 41

I 1..

L

.1 KILT j-- ./.. -

I . .-. A2 12 22 32 42

Figura 2.5.4-3. Numeración del relé contactos de apertura.

Cuando hacen falta contactos distintos, se emplean relés con contactos de apertura, de

cierre o de conmutación en un mismo elemento. La designación numérica es una gran ayuda en la

práctica ya que facilita considerablemente la conexión de relés (figura 2.5.4-4).

Al 14 12 24 22 34 32 44 42

K1

A2

11 21 31 41

Figura 2.5.4-4.

361Página

2.5.5 Controlador Lógico programable (PLC).

Los Controladores Lógicos Programables son instrumentos semejantes a pequeños micro

controladores o microcomputadoras diseñadas para controlar equipo industrial. Usa una

memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones para realizar

funciones específicas, tales como lógica, secuenciación, registro y control de tiempos, conteo

y operaciones aritméticas para controlar, a través de módulos de entrada/salida digitales o

analógicos, varios tipos de máquinas o actuadores de procesos.

El PLC es una gran herramienta para el control de sistemas electroneumáticos, debido a la

simplificación que representa si consideramos un proceso muy extenso y complicado donde

requiere el uso de muchos relevadores.

2.5.5.1 Estructura de un PLC.

Existen diversos modelos de PLC en el mercado producidos por diferentes compañías todos

ellos cuentan al menos con tres partes en común como es La unidad central de

procesamiento (CPU) y su memoria asociada, los módulos de entradas y salidas, la unidad de

programación y la fuente de alimentación como se muestra en la siguiente figura.

Figura 2.5.5.1. Estructura del PLC.

El CPU es el cerebro del PLC, recibe la señal en el módulo de entradas y basado en estas y

en el programa grabado en la memoria, decide sobre señales de salida apropiadas, que

luego transmitirá a los módulos de salida respectivos. Las entradas se encargan de adaptar

señales provenientes de la planta a niveles que la CPU pueda interpretar como información.

En efecto, las señales de planta pueden implicar niveles y tipos de señal eléctrica diferentes

a los que maneja la CPU. En forma similar, las salidas comandan dispositivos de planta en función

de la información enviada por la CPU. Es decir, Los módulos de entrada y salida proveen la

interfaz necesaria, entre PLC y la máquina o sistema a ser controlado. A las entradas se

conectan elementos como:

Pulsadores.

Interruptores de final de carrera.

Sensores.

37 !Página

Entre otros elementos.

Las salidas comandan distintos equipos como:

Lámparas.

Contactores de mando de motores.

Válvulas solenoide.

Entre otros elementos.

En la memoria de programa de usuario introduciremos el programa (las instrucciones) que el PLC

va a ejecutar cíclicamente. Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el tipo

de datos (como marcas de memoria, temporizadores, contadores, etc.). La fuente de alimentación

es la encarga de convertir la tensión de la red (220v c.a.), a baja tensión de c.c, normalmente 24v.

Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el autómata.

2.5.5.2 Ventajas.

Una ventaja que ofrece el PLC por sobre otros métodos de control es la distancia, puede estar

ubicado a una larga distancia de los actuadores y no existirían alteraciones en la velocidad de

respuesta. Permite al operador cambiar la configuración cuantas veces sea necesaria, sin

necesidad de tener detenido el proceso por mucho tiempo, además de que la mayoría de los

software de programación de PLC cuentan con simuladores, de esta forma se puede hacer algunas

pruebas para asegurarnos del funcionamiento y corrección de errores. Otra ventaja es la de

reducir espacio ya que los relevadores de control ya no son físicos, están dentro del PLC y de esta

forma optimizar el funcionamiento del sistema.

2.5.5.3 Desventajas.

No es recomendable emplearlo en ambientes explosivos. Se debe de saber programarlo o tener un

profesional que lo haga, eso sería un costo adicional. La mayor desventaja es su precio

relativamente elevado y la necesidad de software de programación que implica la compra de

licencias.

2.5.5.4 Lenguaje de contactos (Ladder).

El lenguaje de contactos emula la estructura de los esquemas eléctricos. Representa una red de

contactos y bobinas que el autómata ejecuta secuencialmente. En la red hay dos barras de

potencial con circulación de la corriente de izquierda a derecha y con dos zonas, la zona de prueba

que describe las condiciones necesarias para la acción y la de acción que aplica el resultado

consecutivo a un encadenamiento de prueba. De este modo, los contactos activan y desactivan la

bobina objetivo.

38 ¡Página

RELE5

1:0/6

E FtELE2

[

Una red está compuesta de una serie de contactos conectados en serie, en paralelo o combinación

.de ambos, que dan origen a una salida (activación de una bobina o de una función especial).

Figura 2.5.5.4-1. Lenguaje ladder en Automation Studio.

En este lenguaje gráfico, derivado del lenguaje de relés su principal ventaja es que los símbolos

básicos están normalizados según el estándar IEC y son empleados por todos los fabricantes. Los

símbolos básicos son:

I I- CONTACTO NORMALMENTE ABIERTO

/1"- CONTACTO NORMALMENTE CERRADO

ASIGNACIÓN DE SALIDA

Figura 2.5.5.4-2. Símbolos básicos del lenguaje ladder.

Con este tipo de diagramas se describe normalmente la operación eléctrica de distintos

tipos de procesos, y puede utilizarse para sintetizar un sistema de control y, con las

herramientas de software adecuadas, realizar la programación del PLC.

Se debe recordar que mientras que en el diagrama eléctrico todas las acciones ocurren

simultáneamente, en el programa se realizan en forma secuencial, siguiendo el orden en el

que los "escalones" fueron escritos, y que a diferencia de los relés y contactos reales (cuyo

número está determinado por la implementación física de estos elementos), en el PLC se

puede considerar que existen infinitos contactos auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar

o interno, etc.

Una bobina no puede estar conectada directamente a la barra de inicio. A la derecha de una

bobina no es posible programar ningún contacto. El número de contactos posibles en serie o en

39 1Página

paralelo es prácticamente ilimitado. Cada contacto representa un bit determinado, y se puede

realizar operaciones como AND, OR y NOT como se muestra a continuación.

RELE3

Figura 2.5.5.4-3. Función OR.

RELE2 RELE4

Figura 2.5.5.4-4. Función AND.

RELES

Figura 2.5.5.4-5. Función NOT.

2.5.6 Componentes auxiliares de circuitos electroneumáticos.

2.5.6.1 Válvula reguladora de caudal.

Tienen la misión de estrangular el caudal de aire en las conducciones. Los reguladores de caudal se

dividen en dos grupos:

- Reguladores unidireccionales.

- Reguladores bidireccionales.

Los reguladores de caudal unidireccionales disponen de dos caminos en paralelo para el paso del

aire. En uno de ellos hay un antirretorno simple y en el otro está la regulación propiamente dicha.

La acción de regulación sólo se manifiesta en el sentido en el cual el antirretorno impide el paso,

puesto que en el otro sentido el caudal de aire pasa libre.

40 1Página

Figura 2.5.6.1-1. Válvula unidireccional dibujo en sección y símbolo.

Fuente: fundamentos de la técnica de automatización FESTO.

Figura 2.5.6.1-2. Válvula unidireccional imagen real.

Fuente: IhttttlimOttesveufbataastomAtafilies eldhoionliardts MIRO)

En los reguladores bidireccionales no existe la válvula antirretorno y, en consecuencia, el efecto

estrangulador se manifiesta en ambos sentidos de paso.

2

Figura 2.5.6.1-3. Válvula bidireccional símbolo.

Cuando se intenta controlar la velocidad de movimiento de un cilindro neumático, los reguladores

de caudal se instalan con el sentido libre de paso hacia el cilindro. Con esta instalación el aire llega

pleno hacia el cilindro y los reguladores actúan sobre el aire que escapa de él.

2.5.6.2 Unidad de mantenimiento (FRL).

La unidad de mantenimiento está formada por el filtro, el regulador y el lubricador. La unidad de

mantenimiento deberá montarse siempre en ese orden siguiendo la circulación del aire.

Se usa para salvaguardar la integridad de los elementos neumáticos y electroneumáticos.

Constituyen unidades indispensables para el correcto funcionamiento de los sistemas

41 1Página

neumáticos y para prolongar la vida útil de los componentes. Se instala en la línea de

alimentación del circuito, lubricado y regulado a la presión requerida.

Figura 2.5.6.2-1. Unidad de mantenimiento FESTO.

Fuente: https://www.festo.com/rep/en-

us_us/assets/pdf/Ten_Tips_for_Better_FRL_Efficiency.pdf

Los filtros son elementos necesarios en toda instalación neumática correctamente concebida,

aun cuando se haya hecho tratamiento del aire a la salida del compresor o depósito. Este

no impedirá la llegada a los puntos de consumo de partículas de óxido ni de pequeñas

cantidades de condensado provenientes de la red de distribución.

Figura 2.5.6.2-2. Filtro y separador de agua.

Fuente: httiviáwmwitialanufittiitannolnrazaaniimikammatitta) aumnritnIrditi)

Figura 2.5.6.2-3. Símbolo y animación en Automation Studio.

42 ¡Página

El regulador reduce la presión en la red a una presión de trabajo adecuada a la máquina, equipo o

herramienta utilizada. Además minimiza las oscilaciones de presión que surgen en la red. En un

regulador estándar, la presión de salida se obtiene regulando el tornillo del resorte para mantener

abierta la válvula principal, permitiendo que fluya desde la vía de entrada el aire a presión PI., a la

salida a presión P2, equilibrando la presión de salida mediante un émbolo o diafragma contra la

fuerza regulable del resorte.

Figura 2.5.6.2-4. Sección de regulador de presión.

Fuente: http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/tratamiento-del-aire-

comprimido.html


El lubricador, incorpora al aire comprimido una fina niebla de aceite para lubricar las partes

móviles de los componentes neumáticos. El aceite asciende a la parte superior del lubricador por

efecto Venturi y cae en la corriente de aire, que lo nebuliza y lo transporta a la instalación. Las

unidades de mantenimiento tienen una salida de aire auxiliar antes del lubricador para las partes

de la instalación que precisen aire sin lubricar.

Figura 2.5.6.2-6. Sección de lubricador.

Fuente: https://www.estrucplan.com.ar/Producciones/imprimir.asp?IdEntrega=3006

43 I P á -g i n a

%---1111•11111

Lubricador


2.5.6.3 Silenciadores.

Los silenciadores de escape neumático pueden reducir efectivamente el ruido del equipo

neumático. Los silenciadores están diseñados para brindar un equilibrio óptimo entre la reducción

del ruido y la presión inversa aceptable en el sistema neumático. Los silenciadores de plástico

poroso ofrecen numerosas ventajas sobre los silenciadores acústicos de metal, incluyendo un peso

significativamente menor, resistencia mejorada a la corrosión, capacidad para filtrar partículas y

aerosoles, durabilidad, velocidad de montaje y rentabilidad.

Figura 2.5.6.3. Silenciador real.

a Fuente: http://www.festo.cornicaties-mx_mx/products_080100

2.5.6.4 Manómetro.

La medida básica en los circuitos neumáticos es la presión. El aparato que mide la presión se

denomina manómetro. Los manómetros, son dispositivos cilíndricos, con una escala graduada

(normalmente en bares o en psi), y una aguja que gira en función de la diferencia de presión entre

una estándar y la del circuito donde queremos medir.

Figura 2.5.6.4-1. Símbolo.

Figura 2.5.6.4-2. Manómetro real FESTO.

44 1Página

Fuente: http://www.festo-didactic.comies-es/productos/equipos-de-

practicasineumatica/componentes/manometro.htm?fbid=ZXMuZXMuNTQ3LjEOLjE4LjU2NC4zN

Dky

2.6 Circuitos Electroneumáticos.

El mando a largas distancias de las válvulas por medio de señales neumáticas puede presentar

algunos retardos en los accionamientos. Las señales eléctricas no tienen este inconveniente, ya

que las distancias no les afectan en este sentido.

Los métodos de diseño que se les pueden aplicar en su construcción son intuitivo, cascada, paso a

paso, secuencial y mediante el lenguaje LADDER del PLC.

2.6.1 Métodos de diseño.

Son varios los métodos empleados para la representación gráfica comprensible de los procesos

automáticos.

- Si un cilindro "A" se mueve en el sentido de salir el vástago, decimos que va hacia (A-i-).

- Si un cilindro "A" se mueve en el sentido de entrar el vástago, decimos que va hacia (A-).

2.6.1.1 Diagrama de funcionamiento.

Se emplea para representar la secuencia de movimientos que tendrá el cilindro del circuito

neumático o electroneumático, así como también la de los elementos de mando que intervienen

en la secuencia como los sensores.

En general es necesario el diagrama de funcionamiento en aquellos circuitos en donde intervienen

dos o más elementos de trabajo (cilindros), y está formado por los siguientes diagramas:

- Diagrama estado-fase

- Diagrama de señales

2.6.1.1.1 Diagrama espacio-fase.

Es la representación gráfica del ciclo mediante un sistema de ejes cartesianos, el funcionamiento

de cada elemento está representado por una banda horizontal, es decir, tendrá tantas bandas

horizontales como actuadores intervengan en la secuencia. El borde inferior corresponde a la

posición retraída del vástago del cilindro (-) y el borde superior corresponde a la posición de salida

45 ¡Página

-.....1%,......%....1 e .

77 1 11

a0

al

a

del vástago del cilindro (+). En ordenadas se representan las posiciones del cilindro y en abscisas

las diferentes fases de la secuencia.

Nos permite graficar los movimientos de los actuadores en las diferentes fases de la secuencia y

generar la distribución de los finales de carrera en el sistema.

En la figura 2.6.1.1.1-1 se tiene una secuencia de dos cilindros.

B*1 B-I A-

Figura 2.6.1.1.1-1. Ecuación de movimientos.

En la siguiente figura se realiza el diagrama estado-fase de la secuencia anterior.

DIAGRAMA DE ESTADO - FASE

FASE 1

FASE 2

FASE 3

FASE 4

::ç

I

b0 •

ti

.

Figura 2.6.1.1.1-2. Diagrama estado-fase.

Como se muestra en la figura 2.6.1.1.1-2 el diagrama permite una visión rápida de la secuencia y la

activación de los finales de carrera en cada fase. Ya que se tiene la distribución de los finales de

carrera, es necesario el diseño neumático, como se muestra a continuación.

46IPágina

S.0 SuwAtal PlIke41besktepN§14ÜLÁCIót*S110105InST100 rash, IIESIA00.5II

A+ B+ B- A-

Figura 2.6.1.1.1-3. Diseño neumático realizado en FluidSIM.

2.6.1.1.2 Diagrama de señales.

Representa el tiempo que se encuentran activos los finales de carrera. Se puede considerar un

perfeccionamiento del diagrama espacio-fase pues ahora se tiene en cuenta el concepto de

tiempo. Su diagrama es similar al de estado-fase con la salvedad de que en este caso en el eje

de abscisas se representa la variable tiempo, lo que permite determinar el tiempo que

interviene un actuador sobre los sensores o finales de carrera. Para la detección de cruce de

señales lo más aconsejable es el empleo de diagramas de señales, donde se muestra la activación

de los finales de carrera y por tanto el estado de ausencia o presencia de señal en presión en los

pilotajes de las válvulas.Entre los métodos utilizados para anular el cruce de señales está el uso de

válvulas de rodillo abatible que es el método más económico y fiable, permite el accionamiento

neumático en un sentido de la marcha, pero en el otro, el rodillo pasa libre y la función neumática

es ignorada. En la siguiente figura se realiza el diagrama de señales de la figura 2.6.1.1.1-1.

DIAGRAMA DE SEÑALES

FASE 1

a0

al al

FASE 2

FASE 3

FASE 4

I rl

.11

Figura 2.6.1.1.2-1. Diagrama de señales de la secuencia A+, B+, B-, A-.

47 ¡Página

A+ B+ B- A-

A+ o

o

3

Cuando se diseña un circuito neumático lo primero que se hace es dibujar los actuadores y

después las válvulas distribuidoras correspondientes a cada uno de ellos. Una vez representados

estos elementos, se deben tener en cuenta también los captadores de señal que serán accionados

por los propios cilindros.

Al principio no se considera cruce de señales se supone que cada vástago en su final de carrera

accionará la siguiente válvula para producir la etapa siguiente de la secuencia, luego se ubicaran

por medio del método de diagrama de señales.

Figura 2.6.1.1.2-2. Circuito neumático de la secuencia A+, B+, A-, B-.

Las válvulas de doble pilotaje neumático, sólo puede ser controlado por la señal de presión en uno

de ellos, si el otro está descomprimido.

Tal y como se aprecia en la figura 2.6.1.1.2-2 y 2.6.1.1.2-3, la secuencia inicia con el avance del

vástago del cilindro A, pero estando activos inicialmente los captadores "Al" y "AO" ambos envían

señal de presión a los pilotajes de la válvula de este cilindro. Por lo tanto en preciso eliminar el

cruce de señales en estos finales de carrera.

48 ¡Página

A+ B+ B- A-

C.b Irree

fp Cativo

For. de ndrfizeffin 1: "I

Volocieltd de air~n Menkf. Impot.

Offiefees Simot.16n

Tem., de et.o1e ja Dc~eciM de expetel Elado 1-1 111.1e.eg ntvaseu1.11~1 Etta. dor.111.1") 0117

h.. elp1d1r.~1,1mnSefrerm LOGOISM1 Pone e...are. effiec. ágkfies &ie. de M1D,11111D y NOT Hi

r7/ Magne v.% cfi abad. ciple.~5.

CIM CID

A

3

t T

3

ízmiz RIN • 1111111~: a0

al

1.LDAR511ACJW.K.‘5111/1.1113011ilZIptlotISTADO t'aleja, 'USADO-FASO croa oc Cfficacs.o f).

Figura 2.6.1.1.2-3. Válvula con cruce de señales.

El diagrama de la figura 2.6.1.1.2-4 nos ayuda al proceso de detección de cruce de señales de larga

duración en la válvula del cilindro A, que provoca que este actuador no se mueva.

cRypg.DE SEÑALES

FASE 2. FASE 3

Figura 2.6.1.1.2-4. Cruce de señales en los captadores.

:FASE 1: FASE 4:

En la figura 2.6.1.1.2-5 puede observarse el circuito con las señales suprimidas por incorporar

válvulas de rodillo abatible. Se debe tener en cuenta que deben ser accionadas un poco antes de

finalizar la carrera y mediante un impulso instantáneo, de forma tal, que con el vástago en reposo

no envíen señal de presión alguna, dejando a escape el pilotaje correspondiente.

491Página

NUsen\ SALDARRIAGAWesktop SIAULACION/3 FLUMSMESTADO FASE \ ejem IlESTADO-FASEI,ct

A+ B+ B- A-

Figura 2.6.1.1.2-5. Cambio de finales de carrera por rodillo abatible.

2.6.1.2 Método intuitivo.

En el uso de válvulas distribuidoras biestables para la salida y retracción de los cilindros se debe

tener en cuenta las señales de pilotaje que reciben para evitar el error de la presencia de señal

neumática en los dos lados de la válvula. El método intuitivo hace uso del diagrama de señales

para comprobar que no hay conflicto de señales en las válvulas, es decir, este diagrama ayuda al

diseñador a trabajar de forma intuitiva para la realización del circuito asegurando de esta forma

que no exista cruce de señales de mando en las válvulas con lo que los cilindros quedarían

inmovilizados y la secuencia interrumpida.

Para evitar que la secuencia se interrumpa, se aplica la regla "la señal procedente del final de cada

movimiento se aplica al siguiente movimiento".

Al extenderse un cilindro, la válvula final de carrera que activa éste entrega la señal neumática a la

válvula distribuidora del siguiente cilindro y así sucesivamente.

Para que un circuito funcione correctamente las válvulas finales de carrera deben desexcitarse en

el mismo orden que se excitan.

50 !Página

A

2

A-

3 -a.

A+B+C+A'.B- C.

Figura 2.6.1.2-1. Esquema neumático de la secuencia.

IAZIF el C-

Figura 2.6.1.2-2. Simulación en FluidSIM.

Al realizar un esquema neumático de forma intuitiva pueden aparecer los ya mencionados

inconvenientes de la coincidencia de señales sobre los pilotajes opuestos de una misma

válvula que impedirían el desarrollo correcto del diagrama de funcionamiento. Sobre este

problema ya se mencionó el uso de diagrama de señales, existiendo otro método para

posibilidad de anular este cruce de señales conocido como sistema cascada que será

tratado a continuación.

51 1Página

2.6.1.3 Método cascada.

Es utilizado para diseñar circuitos neumáticos de una forma más metódica y eliminar con ello las

condiciones de bloqueo que se presentan en el diagrama de funcionamiento cuando existen

señales opuestas en la misma válvula distribuidora.

Se basa en crear un dispositivo de mando que tenga tantas salidas como fases a desarrollar

en la secuencia, entendiendo como fase un grupo de letras de la secuencia en las que no se

repita ninguna.

Se usan dos conjuntos de válvulas direccionales, uno trabajando sobre los actuadores, formado

por tantas válvulas como cilindros y el otro formado por un grupo de válvulas cascada que

suministra aire a presión a las líneas de los grupos. Las válvulas cascada se conectan en serie y

eliminan la presión en una línea y entregan presión a la otra al pasar de un grupo de secuencia a

otro y como no hay ninguna letra repetida entonces no habrá conflicto de señales en las válvulas.

A continuación se describen los pasos necesarios para resolver una secuencia lógica de

operaciones.

Realizar la partición de los grupos evitando que en un mismo grupo se repita una

letra.

El número de grupos -1 va a ser igual al número de válvulas 5vias / 2 posiciones (5/2) que

se requieren en el circuito.

Se hace uso del diagrama de conexión que nos ayuda al diseño del esquema.

Se inicia la secuencia de movimientos con la válvula marcha-paro o de arranque,

conectada en serie con la válvula de control de líneas.

El suministro de aire para las señales de pilotaje de cada grupo, se conecta a una línea de

presión común y por lo tanto, hay tantas líneas de trabajo como grupos existan.

Explicaremos este método con la siguiente secuencia A+, B+, A-, B-.

1) Primero se deben definir cuantas líneas se necesitaran para habilitar la secuencia,

independiente de las fases que tenga. Si en la secuencia se repite una letra se genera

una línea de trabajo como se muestra en la siguiente figura.

„B3-

'11:42

Figura 2.6.1.3-1. Definición de la cantidad de líneas de trabajo.

La línea de trabajo "L1" se encarga de habilitar sólo el avance de A y B.

La línea de trabajo "L2" se encarga de habilitar sólo la retracción de Ay B.

52 ¡Página

Como el número de grupos es 2 entonces el número de válvulas a usar será 1. Se usa

sólo una válvula la cual genera dos líneas de trabajo que permite habilitar a L1 y L2.

L2 L1

CL2 kiWie 1 CL1

Figura 2.6.1.3-2. Válvula que gobierna las líneas de trabajo.

como se puede apreciar en la figura 2.6.1.3-2 cuando está activo CL1 (cambio a la

línea 1) la línea L2 se encuentra en escape, por esto en este tipo de método no se

presenta cruce de señales.

Conexión de las válvulas cascada a los finales de carrera, cada movimiento del

actuador está asociado a un final de carrera.

12

1.2a0, . C11, L2b0

Figura 2.6.1.3-3. Diagrama de conexión.

Este diagrama permite el diseño del circuito, pues en él se encuentran todas las

conexiones que se necesitan.

53 ¡Página

o

A-

3 5

o 3

A

12

CL2

tr

Figura 2.6.1.3-4. Esquema del circuito.

,9114b S* A- I •3

JI

Figura 2.6.1.3-5. Simulación de la secuencia en FluidSIM.

54 1Página

fr

F4 C)-j K3 F2 0--\

X4 \ K3

Y1 / K2

CV. o

o

K1 BA

K1

+24V

K1 \ K3 \

En la siguiente figura se muestra la conexión en cascada de las válvulas para una secuencia con 3

líneas de trabajo.

CL1

Figura 2.6.1.3-6. Válvula que gobierna tres líneas de trabajo.

A partir de este punto se empezará a realizar el diseño y control de los sistemas electroneumáticos

haciendo uso de relés, es necesario entender los conceptos relacionados a esta parte para

aplicarlos al método cascada y los siguientes métodos.

2.6.1.3.1 Diagrama de contactos.

El uso de relés para controlar sistemas automáticos es una tecnología antigua utilizada

anteriormente para el control eléctrico antes que estuvieran disponibles los PLC. Esta tecnología

se ha visto limitada en su aplicación a sistemas neumáticos debido a la evolución de la neumática

robusta, apta para condiciones peligrosas, y a que, generalmente, la instalación es más fácil.

En la siguiente figura se muestra un diagrama de contactos, que simboliza el funcionamiento del

control mediante relés y electroválvulas de un sistema de control.

Figura 2.6.1.3.1-1. Diagrama de contactos.

55 1 Página

Este tipo de diagramas está estandarizado de manera que la línea superior es la de voltaje

positivo, mientras que la línea inferior es la de O voltios. Las diferentes líneas de unión entre la

línea positiva y negativa representan funciones lógicas compuestas de contactos de conmutación y

contactos de relé que controlan las bobinas de relés y los solenoides de las válvulas del sistema.

Funciones de memoria de la señal.

Uno de los requisitos lógicos comunes dentro de un circuito de relés es el de una función de

memoria, necesaria cuando existe una señal breve. Al activarse dicha señal tiene que mantenerse

para que las acciones subsiguientes se lleven a cabo cuando la señal se desactiva. En el caso de un

circuito de relés, esto se puede conseguir programando un relé para "enclavarse" mediante un par

de contactos propios.

Una electroválvula biestable mantiene su posición de conmutación aunque la bobina

correspondiente ya no está excitada. Por ello, puede asumir la función de memoria.

La memorización de la señal en la parte de potencia del sistema de control puede estar a cargo de

una electroválvula biestable o, también, de un relé con función de autorretención.

Enclave eléctrico: es una conexión de relevadores como memorias del paso anterior.

Figura 2.6.1.3.1-2. Enclave eléctrico.

En la mayoría de los circuitos de control se eligen válvulas de doble solenoide para el mando de los

actuadores neumáticos, puesto que éstos proporcionan una función biestable en el caso de un

fallo de suministro eléctrico, simplificando el diseño de circuitos de relés.

56 I P á gina

2.6.1.3.2 Método cascada electroneumática.

Para realizar un diseño utilizando este método se divide la secuencia en grupos. ES

recomendable dividir al grupo en donde el actuador tiene que realizar dos movimientos

simultáneamente.

La secuencia A+ C- C+ B- A- B+ se dividirá en tres grupos quedando de la siguiente manera cada

grupo:

A+ Grupo l

C- Grupo II

C+B- Grupo III

A-B+ Grupo IV

A cada grupo en el circuito de mando le corresponde un relé que cerrará o abrirá contactos según

el movimiento que corresponda. Entonces asignamos relés a los grupos de la secuencia anterior.

A+ Grupo I (K1)

C- Grupo II (K2)

C+B- Grupo III (K3)

A-B+ Grupo IV (K4)

Donde las letras "K" significan los relevadores. Para poder iniciar la secuencia primero se diseña el

circuito de los grupos y para realizar el diseño de control de las secuencias se conecta en

serie según la secuencia respectivamente con un contacto normalmente abierto del relé

respectivo al grupo y los grupos que le persiguen, se conecta un contacto normalmente

cerrado del relé del grupo que sigue esto se realiza por seguridad y garantiza el funcionamiento

de la secuencia eliminando el control doble. La activación de los grupos lo realiza la última

acción que le persigue.

El siguiente cuadro ayuda al diseñador a entender qué elementos componen cada grupo.

7111INSICIDI‘iá 'GRUPO RELI SOLEN.DEDE.ACEI VA 1ÍINA1. DI:CAMERA

A+ 1 K1 A+ al

C- II. K2 i ,C- 'ce,

C+ 8- 1111i IK3 Cf., 8 ci. , bo'

IV. iK4, :A- , B+ ,. a° , bi

Figura 2.6.1.3.2-1. Cuadro de elementos del esquema.

57 1Página

OV 0 +

+24V ~11 ~O "2 65541420 0111.11X1

CO Cl AO Al

Figura 2.6.1.3.2-2. Diseño electroneumático cascada.

El siguiente cuadro muestra los grupos que se activarán con la excitación de cada relé. Para mejor

entendimiento describimos la activación de los grupos.

GRUPO

-0> A+ '••••••)›. INACTIVO

ItC2

II C- ACTIVO

II -••••• INACTIVO

III C+ .-T), ACTIVO

IV A-B+ INACTIVO

I A+ ACTIVO

Figura 2.6.1.3.2-3. Cuadro de activación.

Funcionamiento del Grupo I. Al accionar BA en serie con la última acción en el final de carrera

b1, activa al relé K1 y por lo tanto al grupo I, este grupo está conectado a un contacto

normalmente cerrado del relé K2, que es del grupo II, por seguridad para que desactive al

grupo I.

58 ¡Página

.24V eglion»11 10~ <E0113,11) JIM 4i

A B.

BU B1 CO C1

=MEIN 5

Funcionamiento del Grupo II. El final de carrera al conectado en serie con un contacto

normalmente cerrado del relé K3 y un contacto normalmente abierto de Kl, accionará al relé K2

por lo tanto activará el grupo II y desactivará al anterior.

Funcionamiento del Grupo III. El final de carrera c0 conectado en serie con un contacto

normalmente cerrado del relé K4 y un contacto normalmente abierto de K2, accionará al relé K3

por lo tanto activará el grupo III y desactivará al anterior.

Funcionamiento del Grupo III. El final de carrera b0 conectado en serie con un contacto

normalmente abierto de K3, accionará al relé K4 por lo tanto desactivará el relé K3 y permite

iniciar el ciclo nuevamente.

Figura 2.6.1.3.2-4. Simulación en FluidSIM.

2.6.1.4 Método paso a paso.

Es uno de los métodos de control de circuitos secuenciales muy útil, el cual está basado en que

para activar una fase es necesario desactivar la fase anterior, generando así una secuencia. Para

entender este método es necesario conocer el "enclave eléctrico".

A continuación se describen los pasos necesarios para resolver una secuencia de

operaciones a través de este método:

Se debe escribir correctamente la secuencia y dividirla en tantos grupos como fases tenga.

_ 59 1Página

Secuencia a realizar:

A+ , B+A-

Figura 2.6.1.4-1. 2.6.1.4-1. Secuencia.

Tendremos tantos grupos como movimientos realiza la secuencia 8.

1) Identificar las fases de la secuencia. 1 1 1SECUENCIA A+ B+ A- B- C+ B+ A

:FASE 1 ' 2 , 3 4 5 6 ' 7 ', 8

Figura 2.6.1.4-2. Fases del sistema.

2) Hay un relé de memoria correspondiente a cada fase, al activar una fase excito la bobina

del relé, cuando esto sucede sus contactos se abren o cierran.

3) Una fase es activada por la fase anterior y desactivada por la siguiente asegurando que en

cada momento esté activo solamente un relé; activo significa que se le está aplicando

tensión.

4) Tabla de trabajo para la activación y desactivación de la secuencia.

Se incluye una columna en la que se escriben las marcas de los relés de memoria

correspondientes a cada fase, una columna en donde se anotan la fase anterior y el final

de carrera de la fase anterior, y otra columna en la que se escribe la fase anterior. Todos

estos datos ayudan a dibujar el circuito de enclave y activación de cada fase como se

muestra en la siguiente figura.

:PASE $10,18/9VA Akelly/AtION ::lale .wrteriiyilellteibár te TaslwIteriiast 'N1111É, DIZ5vArTIVAOhl:: yx10.31.qtiterítt

3: Á+ Fase 8 ,c0 K1 Fase 2

2 .13+ A- 'Fase 1, al 1(2 Fase 3

3 8- Fase 2,blya0 1(3 Fase 4

4 C+ Fase 3 , b0 1(4 Fase 5

5 A+8+ Fase 4 , cl: 1(5 Fase 6

6 A- 'Fase 5, al y,b1 1(6 Fase 7

; B- 'Fase 6 , a0 1(7 Fase 8

8 C- Fase 7 , b0. 1(8 Fase I

Figura 2.6.1.4-3. Cuadro de activación y desactivación de fases.

5) El circuito de potencia consta de cilindros, las válvulas de mando biestables 5/2 y los

finales de carrera.

60 1Página

A0 Al BO 81 CO Cl 1

Figura 2.6.1.4-4. Circuito de potencia de la secuencia (A+, B+A-, B-, C+, A+B+, A-, B-, C-).

El circuito electroneumático se empieza a dibujar con los relés de memoria. Luego se

dibuja la parte del circuito relativa a los solenoides de las electroválvulas.

Conexión de los relés de memoria.

Para desactivar la fase se pone en la parte superior del relé un contacto normalmente

cerrado del relé de la fase siguiente.

Para activar cada fase se pone un contacto normalmente abierto del relé de la fase

anterior y un contacto también normalmente abierto del último final de carrera activado

en la fase anterior. Para hacer el enclave (realimentación) de cada relé se pone un

contacto normalmente abierto de sí mismo.

.24V FASE 1

FASE 2 FASE 3

FASE 4

FASE 5 FASE 8

FASE 7

FASE 8

O

o

BA E-\

KB

4

1

K1 \

1 81 0--

K0\ K3 ka

C1 0--

K6\

\

K£

O—

K8

K7

K7 \

BO, 1-

K

KB I

K6\ E \

Al___,

AO

K4

K3

Y K6

K5

KV

1

K6

KV

B1 0--

K6

K1

K3

KV I

/

Figura 2.6.1.4-5. Etapa de control de las fases.

En la conexión a las electroválvulas, los solenoides se conectan con los contactos de los

relés de las fases en que se encuentran activas dichas solenoides.

61 ¡Página

IV

+24V o

K1 \ K2 K5 K2 K6 K3\ o\ Kd K8\

13.- I /FI A- 1/4 B- I / e* I / o- I /

OV

o

Figura 2.6.1.4-6. Activación de las válvulas solenoide.

AO M

.24V FASE 1 FASE 2 FASE 3 FASE 4 FASE 5 FASE 6 FASE 7 FASE 8

.24V


62 ¡Página

2.6.1.5 Método secuencial.

La lógica del método secuencial nos dice que todo relevador debe ser enclavado. Partiremos de la

siguiente secuencia a realizar: A+, B+, A- B-, B"+, B-.

FASES CILINDRO A CILINDRO 8 SENSORES

411-

MOVIMIENTO

C.I o

el

2 bl

CONDICIONES DE CAMBIO

B. 3 e0,b0

E.4 4 bl

b0

Figura 2.6.1.5-1. Condiciones de cambio del sistema.

A continuación explicaremos el método secuencial resolviendo la secuencia anterior.

En condiciones iniciales C.I los cilindros de doble efecto A y B se encuentran retraídos. Iniciamos el

diseño conectando el botón de arranque BA en serie con el botón de paro BP y el relé a enclavar

K1.

+24V

Figura 2.6.1.5-2. Primer paso del diseño electroneumático.

Luego identificamos las electroválvulas a activar EV1 y EV2, y las asociamos a su símbolo eléctrico

en el diagrama de contactos.

63 ¡Página

EV1

ZEZ 1 I lyei

+24V

Figura 2.6.1.5-3. Asociación de elementos.

Añadimos al circuito neumático los sensores que será las marcas para el control eléctrico del

diagrama.

El primer movimiento a realizar es la salida del cilindro A, esto se logra con el primer enclave del

relé Kl.

Al salir el vástago de A, activa el sensor Al y este provoca que salga el segundo cilindro. La

electroválvula de B no se puede activar directamente, conviene el uso de un segundo relé K2.

Figura 2.6.1.5-4. Activación de sensor Al.

64 1 Página

+24V

BA E-

BP E

K5

El segundo movimiento es la salida del cilindro B que activa al sensor B1 y excita al relé K3 que

también ha sido enclavado, pero los relevadores K1 y K2 han quedado enclavados.

El tercer paso es que cuando el cilindro B termine de salir ocasione que ambos cilindros regresen,

en los métodos anteriores se rompen los enclaves para lograr esta acción, pero este método se

centra en la desactivación de las electroválvulas que controlan los cilindros, pues si desactivamos

pasos (rompemos enclaves) cada paso anterior desactivará al siguiente y por consecuencia

apagará relevadores que aún tienen órdenes de control que ejecutar.

En la metodología de diagrama de contactos se recomienda que antes de activar un relé debo

preguntar por el relé anterior con esto aseguramos que el tercer paso no se active antes que el

primero, y así protegemos al sistema de que tenga arranque secuencial. Siguiendo esta lógica

antes de activar el relé K2 se debe conectar en serie un contacto normalmente abierto del relé K1

y así con los siguientes relevadores.

Para que ambos cilindros regresen debemos apagar las electroválvulas, entonces conectamos en

serie un contacto normalmente cerrado del relé K3. Con esto desactivamos la carga y no a los

relevadores.

Figura 2.6.1.5-5. Desactivación de cargas.

El paso cuatro debe de extender el vástago del cilindro B, se logra activando un cuarto relé K4 que

de igual manera se enclava y se asegura con un contacto del relé anterior. La señal que activa éste

paso es el regreso y por tanto activación de los sensores AO y BO.

Se debe volver a hacer salir el cilindro B, ya que el flujo de corriente a su electroválvula fue

cortado por un contacto de K3, entonces debemos conectar en paralelo un contacto normalmente

abierto de K4.

El último paso consiste en que el cilindro B regrese, entonces preguntamos por el sensor B1 y

activamos K5, luego conectamos un contacto normalmente cerrado en serie con el primer paso,

esto produce que todos los pasos se desactiven y las electroválvulas se desexciten. El último paso

K1

OV

65 1 P á gina

EVI EV2

4k4t-111[1+1•IllAr-

AO Al,

Li EV1

+24V c>.

11

BA E Kl l, 1

BP Er K3

KV

n

Kr! - I EV1

OV 0—q•

no se enclava. Con esto el sistema queda en condiciones iniciales y listo para volver a empezar

usando el BA.

A+ fi B+ 1 1 B- 1 B+ 13- M79 FP9.9

AO Al BO B1

Figura 2.6.1.5-6. Diseño de la secuencia.


66 !Página

2.6.1.6 Diagramas ladder.

El diagrama Ladder se usa para describir circuitos de relés electromecánicos. Sin embargo, la

aplicación del mismo para circuitos con válvulas neumáticas o hidráulicas es relativamente nueva.

Por lo tanto, como ya se describió anteriormente las operaciones y reglas del Diagrama Ladder

Eléctrico vamos a mostrar como este método puede ser aplicado a un circuito electroneumático.

Se hará uso del software Automation Studio para la conexión de los sensores a las entradas, y la

conexión de los solenoides a las salidas, del diagrama ladder.

Se tendrá que realizar la secuencia del esquema neumático de la figura 2.6.1.6-1.

A+ E1+ El+ WO Al' 1,0 hl

41>

Figura 2.6.1.6-1. Circuito de fuerza neumático.

Se programará esta secuencia en lenguaje Ladder, a continuación se presenta un cuadro que

muestra los sensores activos en cada movimiento, y las salidas que activa cada relé interno del

PLC.

FASES CILINDROA 'CILINDRO B SENSORES MOVIMIENTO L RELE

O iC--j 1C-------- 40 , b0 CA

1 al ;151 A+ B+ 'Ka.

2 b0 B- SI(2

3 80 bl A- B+ i K3

K4

Figura 2.6.1.6-2. Cuadro de activación.

Asignamos los sensores, botones de arranque y paro al módulo de entradas del PLC.

67 1Página

ENTRADAS

1:0/0 B.A i:0/6 B.P

1:0/1 a0

1:0/2 al

1:0/3 b0

1:0/4 bl

Figura 2.6.1.6-3. Entradas del PLC.

Asignamos las electroválvulas al módulo de salidas del PLC.

SALIDAS

OW0 A+

0:0/2 B+

Figura 2.6.1.6-4. Salidas del PLC.

Lo primero que conectaremos será nuestro botón de paro B.P (NC) en serie con nuestro botón de

arranque B.A (NA), los cuales activaran el primer relevador interno K1, que es el primer paso y se

debe realizar su enclave respectivo. Luego de hacer el enclave de Kl, se conecta un contacto NA

de K1 hacia las dos electroválvulas que al activarse las excitará provocando así la salida de los

cilindros y culminando el primer paso.

Figura 2.6.1.6-5. Enclave de Kl.

El segundo paso inicia con la activación de los finales de carrera al y bl, los cuales activan al relé

K2. Para garantizar que el primer paso se haya ejecutado la lógica del lenguaje de contactos nos

dice que se debe preguntar por el paso anterior, es decir de debe preguntar por el contacto NA de

Kl, y este contacto se conecta en serie con los finales de carrera ya mencionados. El enclave del

segundo relé se da en el sensor debido a que éste cambia en cada momento su estado. Para que el

cilindro B regrese de debe desactivar la carga (electroválvula), esto se logra conectando un

contacto NC en serie a ella, dando por finalizado el segundo paso.

kl 1:0/2 1:0/4 k5 k2

k2

Figura 2.6.1.6-6. Enclave de K2.

68 1Página

k4 1:0/3..................k5

El paso numero 3 debe hacer regresar al cilindro A y salir al B, preguntamos por el contacto

anterior K2 y lo conectamos en serie con el sensor accionado al final del paso 2, que es b0.

Realizamos el enclave y siguiendo la secuencia se activa el relé K3. Este tercer relé debe activar sus

contactos para que excite la válvula de B y desactive la carga de A. Para que lo primero suceda se

debe de conectar un contacto NA de K3 hacia la válvula de B, y para que lo segundo pase

conectaremos un contacto NC de K3 hacia la válvula de A.

k2 1:0/3 k5 k3 o ,

k3


El cuarto paso de la secuencia es que el cilindro B regrese a su condición inicial. Para que esto pase

debe de enclavarse los sensores a0 y b1 que se activaron al final del paso anterior, y activar el relé

K4 quien desactivará la electroválvula de B.


El último paso consiste en desactivar todas las secuencias, conectado en serie a todos los pasos un

contacto NC de K5, que es el último relé activo.

Figura 2.6.1.6-9. Activación de K5.

69 ¡Página

112 1:0/3 k5 k3

k3

1:012

1..013

1..014

1:015

1:016

L0/7

tofo :1:016.

1011 k1

kl 1:0/2 1:014 k k2 [ o o

1(2

RUNG1

1(3 1 0/1 1 0/4

1(4 1:0/3

.1(1 k3

1(1 k2 k4 0:012

k3 —41—]

1N3

1N5

1N6 0 0

0-

13A O O

:1-11C1:

1NO.

1N1

00

INT

®e o COM

1N4 •

'411

0

1:0/0 - k5

A continuación se muestra el diseño y simulación de la secuencia y la distribución de entradas y

salidas.

Figura 2.6.1.6-10. Diseño en Automation Studio.

70 1Página

I I

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Figura 2.6.1.6-11. Simulación en Automation Studio.

71 1ágina

2.7 Software de simulación.

Existen programas de diseño de circuitos que facilitan el diseño de instalaciones neumáticas y

electro neumáticas:

- FLUIDSIM NEUMATICA de Festo Didactics que simula componentes digitales, diagramas y

fuerzas en circuitos neumaticos.

AUTOMATION STUDIO es un software de diseño y de simulación capaz de cubrir

necesidades en hidráulica, neumática, electrotecnia, electricidad, controles, HMI y

comunicación. Es fácil combinar todas estas tecnologías para diseñar, documentar y

simular sistemas completos.

- CODESYS Permite programar autómatas de diferentes fabricantes.

2.7.1 FluidSIM 4.5 Neumática.

Es una herramienta de simulación para la obtención de los conocimientos de neumática y

electroneumática. Una característica importante es que permite crear el esquema del circuito

sobre la base de una simulación plenamente explicativa. Soporta el aprendizaje, la formación y la

visualización de los conceptos de la técnica neumática.

El uso de este software permite desarrollar el conocimiento del usuario en problemas neumáticos

a través de la información de constitución, funcionamiento de válvulas, actuadores,

accionamientos así como los métodos para resolver problemas de control doble, y otros

problemas que pueden presentarse en diversas situaciones de aplicación en la industria.

Alrededor del mundo son muchos los centros de educación que emplean el software FluidSIM

como herramienta para el aprendizaje del control neumático, incluyendo a sus estudiantes en el

conocimiento y desarrollo de la misma.

El software esta creado no solo con la finalidad del diseño y simulación, también tiene como

objetivo la enseñanza, es decir, el software mediante su simbología, fotos, presentaciones de

cómo funcionan los dispositivos, ofrece los conocimientos básicos de los elementos neumáticos y

eléctricos que se emplean para el control neumático y electroneumático.

72 !Página

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Figura 2.7.1-1. Ventana de descripción de componente.

Como una herramienta para la enseñanza, el software ofrece una sección donde se puede obtener

información del componente deseado, como se puede ver en la figura 2.7.1-1.

El software también ofrece la ventaja de cambiar los parámetros del dispositivo, en la figura 2.7.1-

2 se observa un ejemplo de esta acción con un cilindro de doble efecto.

Figura 2.7.1-2. Configuración de parámetros.

FluidSIM ofrece la característica que de forma automática revisa el circuito, asegurando de que no

existan dispositivos en el mismo lugar, que se produzcan cortocircuitos o que se repitan las

etiquetas de los componentes.

Dentro del ambiente de este software de pueden encontrar dos ventanas, la primera es la ventana

de trabajo, donde se realiza el diseño y simulación de los circuitos. La segunda es la ventana de

biblioteca de componentes, donde se encuentran todos los dispositivos que usaremos en el

diseño.

73 ¡Página

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Figura 2.7.1-3. Entorno de diseño del software.

Figura 2.7.1-4. Biblioteca de componentes FluidSIM.

2.7.1.1 Comunicación OPC con otras aplicaciones.

El software FluidSIM permite la posibilidad de intercambiar datos con otras aplicaciones y de este

modo trabajar. La condición de este acoplamiento es que la otra aplicación posea una interfaz de

OPC (OLE for process control).

OPC .- ("OLE for Process Control" procesos de control por OLE)

OLE .- ("Object Linking and Embedding" incrustación y enlazado de objetos)

741Página

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Figura 2.7.1-5. Modo OPC.

2.7.1.1.1 Descripción OPC.

Un servidor OPC es un (driver) que cumple con Diferentes especificaciones definidas;

utilizando sus protocolo nativos (típicamente PLCs, Modulos I/O, controladores, etc.) y por

el otro lado con Clientes OPC (típicamente SCADAs, HM1s, generadores de informes,

generadores de gráficos, aplicaciones de cálculos, etc.). En una arquitectura Tanto Cliente

como Servidor, el Servidor OPC es el esclavo mientras que el Cliente OPC es el maestro. Las

comunicaciones entre ellos son bidireccionales, lo que significa que los Clientes pueden leer y

escribir en los dispositivos a través del Servidor.

Para hacer uso de PLC, se deben insertar módulos de entradas y salidas al circuito de control. Se

debe buscar y arrastrar al área de trabajo los módulos, como se muestra en la siguiente figura.

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Figura 2.7.1-6. Módulos de entradas y salidas de FluidSim a PLC.

Luego de agregar los módulos se procede a conectar los sensores o finales de carrera a las

entradas y los solenoides de las electroválvulas a las salidas.

Una vez que se tienen configurados los circuitos de fuerza y de control para el PLC, se deben

configurar los puertos de entradas y salidas de FluidSim, para esto se debe hacer doble clic sobre

el puerto a configurar, el sistema desplegará una ventana como la de la figura 2.7.1-7.

75 1 Página

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Figura 2.7.1-7. Selección del servidor OPC.

En la ventana desplegada se puede visualizar dos selecciones, el de la parte superior corresponde

a la selección del servidor OPC, mientras que el de la parte inferior corresponde a la configuración

de la dirección del puerto de FluidSim con respecto al módulo de entradas o salidas digitales del

PLC.

Una vez que se ha seleccionado el servidor OPC, se prosigue con la configuración de la dirección

del puerto, esta dirección debe corresponder a los módulos del controlador lógico programable,

de lo contrario no reconocerán el intercambio de datos.

Puerto de entrada FluliSITA

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Figura 2.7.1-8. Configuración de puerto de FluidSim.

761Página

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Con este ejemplo se pueden adquirir los conocimientos necesarios para la configuración de los

circuitos de control por PLC y de fuerza en FluidSim, para la simulación de procesos

electroneumáticos mediante la integración de software.

2.7.2 Automation Studio 5.0.

Automation Studio está hecho especialmente para ingenieros y especialistas en neumática,

eléctrica y automatización. Ofrece una combinación de herramientas amigables para el diseño de

sistemas en un ambiente de trabajo común; ofrece funciones ingenieriles avanzadas; una

simulación realista y dinámica; herramientas de animación. Permite a usuarios finales

optimizar el desarrollo, la implementación y el mantenimiento de sistemas.

Es un programa de diseño, animación y simulación. Las simulaciones reflejan procesos reales

industriales. Posee tres componentes: un editor de esquemas, un explorador de proyectos y un

explorador de bibliotecas. El primero permite realizar esquemas de simulación, el segundo ofrece

las funciones principales de gestión y clasificación de todo documento relacionado con un

esquema y el tercero provee bibliotecas de símbolos que sirven para realizar los esquemas de los

proyectos.

Figura 2.7.2-1. Elementos de la ventana del editor.

En las bibliotecas puede encontrar una extensa gama de símbolos tales como bombas,

motores, válvulas de alivio, direccionales, componentes mecánicos, instrumentos de medida,

de acondicionamiento, transductores, etc. Los componentes se han agrupado por función

para facilitar la navegación.

Las bibliotecas incluyen símbolos y modelos de simulación integrados conforme a ISO' 1219-

1 para los símbolos y conforme a 1219-2 para la gestión del circuito.

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Figura 2.7.2-2. Biblioteca de componentes.

Automation Studio tiene las siguientes funciones de diseño:

Durante la simulación, los componentes se animan y las líneas cambian de color según

su estado. La velocidad de simulación puede igualmente ajustarse en modo Normal, Paso-

a-Paso, Cámara Lenta y Pausa.

El usuario puede asignar datos a cada componente de un proyecto para generar lista de

materiales.

Las bibliotecas Automation Studio ofrece diferentes componentes genéricos

estructurados por categorías de manera amigable conforme a numerosas normas

internacionales ISO, IEC, JIC y NEMA.

Información detallada se puede mostrar directamente en el diagrama o en

infoburbujas al sobrevolar un componente en pantalla.

El módulo de dimensionamiento de componentes provee cálculos de ingeniería

asistidos por computador.

La utilización de esta herramienta para visualizar, monitorear y simular el comportamiento de

un sistema real representa una ventaja importante para comprender mejor su funcionamiento y

las técnicas de reparación.

Automation Studio permite realizar configuraciones para las posiciones de una válvula direccional

hidráulica o neumática. En el caso que no encuentre la configuración deseada, esta herramienta le

permite crear la configuración y guardarla para uso futuro. El configurador de posiciones de

válvulas incluye todas las herramientas esquemáticas necesarias para crear un circuito al interior

de una posición de una válvula direccional.

78 ¡Página

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Figura 2.7.2-3. Configuración de válvulas.

Da al usuario la libertad de modificar en todo momento cualquier parámetro durante los cálculos.

Al modificar un valor, los parámetros afectados por el cambio se resaltan en rojo facilitando así

el análisis y la validación de parámetros calculados. Luego el usuario puede aplicar los

valores modificados a las propiedades técnicas del componente para que sean tomadas en

cuenta durante la simulación.

Una vez que el dimensionamiento de cada componente se ha terminado, es fácil dimensionar el

sistema entero mediante la simulación para validar los cálculos y las secuencias de operación.

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Figura 2.7.2-4. Configuración de parámetros.

Prueba y validación de secuencias lógicas para PLC en sistemas completamente virtuales. Esta

herramienta le permite configurar las tarjetas E/S del PLC, se puede igualmente definir la lógica

interna del PLC que a su vez también se puede simular con las otras tecnologías.

Usted puede construir, simular y monitorear la lógica en escalera de un PLC sin necesidad de

conocer profundamente la interfaz del fabricante. Los usuarios se concentran en la

automatización a realizar en vez de perder tiempo aprendiendo a usar estas interfaces.

79 1Página

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Figura 2.7.2-5. Programación de PLC.

2.7.3 CODESYS V2.3.

Codesys es un paquete de software que sirve como herramienta de programación para los PLCs

más comunes. Permite programar autómatas de diferentes fabricantes y se trata de un software

de programación abierto. Es un sistema que viene normalizado por la norma IEC 61131-3 este es

un software de programación abierto que se pretende estandarizar para la utilización en cualquier

marca de PLCs; cuya inversión fue sustentada por 7 multinacionales con alto nivel de experiencia

en sistemas de control; dicha norma está constituida por dos partes fundamentales que son

elementos comunes y lenguajes de programación. Los elementos comunes se refieren a datos

(referente al tipo de variable con la cual se va a trabajar) y variables (nos permiten indicar una

dirección física para cada una de nuestras variable de entrada y salidas) Con esto se pretende

eliminar la fidelidad a una sola marca y disminuir el negocio que han venido desarrollando las

diferentes empresas que fabrican PLCs, en cuanto al software específico para este, y permitir la

disponibilidad de otras opciones de control para el desarrollo de proyectos en automatización. En

si la norma IEC 61131-3 está enfocada directamente en la programación de PLCs

independientemente de la marca que este sea.

En este apartado se dan los pasos básicos para la configuración y uso del software CoDeSyS V2.3.

2.7.3.1 Creación del proyecto.

Dar click en el menú "Archivo" luego en la opción "Nuevo", aparece un cuadro de dialogo para la

"configuración del sistema de destino"; como el proyecto solo se basa en la simulación, este y

otros tópicos no se trataran. Retomando se selecciona "None", es decir ninguno o sin formato, se

muestra la ventana de "Nuevo Módulo" en ésta ventana se le da el nombre, es de acotar que este

siempre deberá ser "PLC_PRG" por ser el primero de nuestro proyecto. Además se define el "Tipo

de módulo", ya sea programa, función o bloque de funciones, por defecto se encuentra

seleccionado: programa. El tipo de lenguaje también se configura en ésta ventana; se

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Figura 2.7.3.1-1. Configuración de parámetros iniciales.

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encuentran: Lista de Instrucciones (IL), Texto estructurado (ST), Escalera (LD), Diagrama de

bloques funcionales (FBD), Gráfico funcional secuencial (SFC),Grafico continuo de funciones

(CFC).

En esta parte se explica la creación de simulaciones para PLC usando el lenguaje Ladder, para esto

se selecciona LO como se muestra en la imagen siguiente.

FIGURA 2.7.3.1-2. Configuración de lenguaje de programación a usar.

2.7.3.2 Reconocimiento del entorno

El entorno de CoDeSys se aprecia en la siguiente figura, este consta del objeto y el organizador de

objetos, el objeto o POU (unidad organizativa del programa) está compuesto por la declaración,

esta siempre es en editor de texto; y el cuerpo que es el programa en sí, que se realiza en el editor

para este caso el editor es ladder. POUs comprende tanto funciones como bloques de funciones

y programas, los cuales pueden ser complementados por acciones. La sección del cuadro rojo

representa los contactos y bobinas del leguaje ladder a usar en la programación.

81 1Página

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Figura 2.7.3.2-1. Unidad organizativa del programa.

En el organizador de objetos, se puede apreciar en la pestaña módulos los diferentes programas,

funciones del programa principal, en la pestaña recursos como la imagen a continuación,

especialmente el administrador de bibliotecas y la carpeta de variables globales.

WciDeSys - (Untitledr 1

Figura 2.7.3.2-2. Variables globales.

2.7.3.3 Configuración de comunicación OPC.

Para realizar la configuración de la red se debe acceder al apartado Online > Communication

Parameters de la barra de menú - figura 2.7.3.3-1.

82 1Página

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SNiá P15132I ILeve12 Route) Shared rnernory (Korne5 Modem (135332) (Level 2 RoJte)

300 CANcpen CISPX 35,151CW:redor 35 Serial R5232 Rre,_ 3S Tcoilp Leve! 2 131 35 R5232 Level2 35 5h:wad rnemory 35 Modem Level 2 F -

e

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Update 1

Figura 2.7.3.3-1. Parámetros de comunicación.

A continuación aparecerá el siguiente cuadro de diálogo - Figura 2.7.3.3-2.

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File E de Project Insert E.res Onüne Wmdcerr Melo

W121111151(iNe1lUti(1 /1111«11111 1110 JtÉ9 R711711

Communication PArneters POUe

LEO11~1111 El SECUENCIA (PRGI Charnett

8 :Local

Neme 1 Value Cornrrene

Commenication %remeten: :Nene Channel

O-171E FI-V RE1—.7,1)

Figura 2.7.3.3-2. Creación de canal de comunicación.

Seleccionando la opción New, se podrá configurar un nuevo canal de comunicaciones -

Figura 2.7.3.3-2. Como se enlaza con FluidSIM, agregaremos un canal de comunicación nuevo y

, asignaremos un nombre como FLUIDSIM, seleccionando tcp/ip (level 2 route), luego damos OK.

83 ¡Página

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Wasio‘ CommuNcation Parametesr Gateway

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12-1. ---

Gatatay

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1 OK 1

Al validar el nuevo canal aparecerá la configuración de la siguiente manera Figura 2.7.3.3-3,

debemos asegurarnos de que en la configuración del gateway la conexión sea LOCAL.

CoDeSys - (Untitkar

Figura 2.7.3.3-3. Configuración de canal de comunicación.

Después abrimos el configurador OPC del CODESYS y seleccionamos la opción mostrada.

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OPan Strg.0 Save Strg•S New Strg*N

Single PLC

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Figura 2.7.3.3-4. Configurador de comunicación OPC.

841Página

Figura 2.7.3.3-5. Edición de canal de comunicación.

OPCContig - Single-PLC Configuration

PO Edit

Sever

PLC L-40 Connection

ergs ccnnecton to PLC

E6á

Editamos la configuración del canal creado anteriormente.

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Chennels

El- Local T 2 Route) ILABORATORIOlapo OK

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1=1' Name 1 Vote 1 Gement 1

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Meres: localtwat IP addrese e: hostneme Pot! 1200 Tatgetld O New ...

Mototole bytecnder No Remove

Gateway ...

Update

Figura 2.7.3.3-6. Selección de canal de comunicación.

851.Página

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Project Info -- Program N árrre = LABORATOR1010.pro Date = 18.7.15 22:57:31 Version = Author =

[Program Loaded1

119177—

[ State

IRUNNING

TCPIP-Settings I IP-Address 192.168.1,41, PO 1200

RS232-Settings IC0M1, 115200 Bd, 1 StopBit, NO Parity

Stop I Reset I Tallts;. Shütdown I

Ahora configuramos el PLC virtual que se conecta a FluidSIM, como es un demo su funcionamiento

está limitado a dos horas. Solo abrimos el PLC y desde CODESYS le enviamos el programa, con esto

queda todo listo para su correcto funcionamiento junto a FluidSIM.

1

— - :PLCWiniff V2.4.7.47 BuilaNlán920151DEMQ) . _

Figura 2.7.3.3-7. PLC virtual.

41, CoDeSys - tAiORATOR1010sor0• WInlae~

Windosv Held

Login FS

Logout Ctr1.4

Download

Ron F5

Stop Shift-F8

Reset

Reset (cold)

Reset (original)

Toggle 8reakpoInt

Ilreakpoint Dialog

Step over FIO

Step in F8

Single Cycle Ctd.Fs

Write Values Ctrt.F7

Force Values F7

Release Forre Shift,F7

Write/Force-Dialog Ctr1.5hift.F7

Show Cali StecL,

Display Flow Control

Sirnulation Mode

Communication Pararneters..

Sourcecode dowriload

Lega atto the torpel system and

Frotagyammi

Ei SECUENCIA (RDRI

Croata boot project

si Write Meto PLC

Read (de (roas PLC fr-PTIFIP7 Rerr-o

Figura 2.7.3.3-8. Cargar programación en PLC virtual.

86 1Página

CAPÍTULO III

3.- DISEÑO DEL MODULO ELECTRONEUMATICO

3.1 Estudio de factibilidad.

Esta es una de las actividades más importantes para determinar y verificar si el módulo es factible

o viable desde todas las perspectivas posibles. El estudio de factibilidad debe analizarse de

acuerdo a: Factibilidad Técnica, Factibilidad Operativa, Factibilidad Económica.

3.1.1 Factibilidad técnica.

Se evaluará si los requerimientos tecnológicos determinados para el desarrollo de este trabajo de

investigación se encuentran disponibles y al alcance del investigador. En este apartado

analizaremos lo que se requiere para el desarrollo del módulo en cuanto a software.

Para determinar la factibilidad técnica se deben analizar:

Tecnología y solución propuesta.

Disposición de la tecnología.

Conocimientos técnicos.

3.1.1.1 Tecnología y solución propuesta

Las tecnologías de software necesarias para el desarrollo módulo son las siguientes:

Windows XP Mode

Windows Virtual PC

Automation Studio 5.0

FluidSIM Neumática 4.5

CODESYS V3.5

El hardware requerido para la implementación del módulo y poder utilizar estos software

sin problemas requiere tener un sistema con las siguientes características como mínimo:

Pentium II, 500 MHz

128 MB RAM

2 GB de espacio de disco duro disponible

CD ROM drive

Para cada una de las áreas mostradas se tienen varias propuestas y alternativas que están

disponibles en el mercado actual de software y el laboratorio de la escuela cuenta con las

maquinas con los requisitos hardware necesario.

87 ¡Página

3.1.1.2 Disponibilidad de la tecnología.

En este apartado se analizó la tecnología software que se requiere para el diseño y simulación del

módulo. Algunas de las alternativas de software son de tipo comercial (Automation Studio) y de

código libre (Windows XP Mode, Windows Virtual PC, CODESYS V3.5, FluidSIM Neumática 4.5),

estos son utilizados en el desarrollo del módulo.

3.1.1.3 Conocimientos técnicos.

Además de contar con la tecnología necesaria se requiere contar con conocimientos técnicos para

la correcta utilización de la misma. En el caso del software, el desarrolladores del módulo tiene

conocimiento de las alternativas de software mencionadas, en algunos casos no se trata de

conocimientos profundos pero si suficientes para el manejo de las mismas. Al hacer un análisis de

lo anterior, se logra concluir que el proyecto es factible técnicamente.

3.1.2 Factibilidad operativa.

Se evaluará la realización de todos los aspectos conceptuales relacionados con el tema de

investigación. Para determinar si el módulo propuesto tiene viabilidad operativa, se deben tener

en cuenta algunos aspectos como:

Solución de la problemática planteada.

Al analizar la problemática planteada, se observa que el módulo es funcional para la Escuela de

Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones, pues tiene como objetivo permitir a los alumnos de

la Escuela fortalecer conocimientos en el área de automatización industrial. Se puede determinar

que es factible operativamente, porque todo en general muestra disponibilidad completa para la

realización del módulo.

3.1.3 Factibilidad económica.

El presupuesto formulado en el trabajo de investigación será solventado con recursos propios del

investigador.

La factibilidad económica del proyecto se mencionará en las especificaciones de costos totales del

módulo. Aunque se puede decir que es factible económicamente porque se cuenta con la mayoría

de las herramientas, conocimiento y disponibilidad para llevar a cabo dicho módulo, el costo es

mínimo debido a que algunas de las herramientas de desarrollo son de distribución libre.

Costos de licencia de software.

Automation Studio 5.0 tiene un precio de $70.00, la versión más reciente del software se puede

conseguir de fittiwiiÑo~auttmialkffisliutitoacurü.

CODESYS V3.5 está disponible para descargar desde fittimilkiwYwoachIsmsscconi/ sólo debe

registrarse en la página.

88 'Página

Windows XP Mode y Windows Virtual PC están disponibles para descargar desde

htt//windov,n,microsoftscorni de manera gratuita.

FluidSIM Neumática 4.5 está disponible para descargar desde http:Oweffeoiltuidsiim.dej de manera

gratuita.

3.2 Diseño del módulo.

De acuerdo a la investigación realizada para resolver secuencias de automatización

electroneumática con diferentes métodos se llevará a cabo el desarrollo del módulo. El módulo

está diseñado para que el estudiante obtenga un conocimiento gradual y profundo de los

temas más relevantes del área de electroneumática. El valor práctico del módulo radica en la

capacidad que tendrá el alumno para la resolución de problemas de diseño electroneumático

utilizando diferentes software para aprendizaje, simulación y comprobación. Cada práctica está

formada por diferentes elementos que facilitan la comprensión y asimilación de los conceptos

teóricos impartidos con anterioridad.

3.2.1 Desarrollo de prácticas de laboratorio.

3.2.1.1 Laboratorio I.

3.2.1.1.1 Título.

SECUENCIA A+, C+, B+, A -, C-, B-, UTILIZANDO EL METODO ESTADO-FASE

3.2.1.1.2 Objetivos.

Identificar los elementos y las herramientas neumáticas para realizar los movimientos de

la secuencia requerida.

Interpretar un diagrama de estado-fase.

Detectar problemas de cruce de señales.

Realizar la simulación de la secuencia A+, C+, B+, A-, C-, B-.

Analizar el funcionamiento del circuito formado por tres cilindros neumáticos de doble

efecto, utilizando válvulas 5/2 con pilotaje neumático.

3.2.1.1.3 Materiales.

Software FluidSIM Neumática

Cilindro de doble efecto (3)

Válvula biestable 5/2 (3)

Final de carrera válvula 3/2 accionamiento mecánico y retorno por muelle (6)

Válvula 3/2 accionamiento mecánico (1)

Alimentación Neumática

Silenciadores (12)

Válvula reguladora de caudal (6)

89 ¡Página

3.2.1.1.4 Procedimiento.

Configurar y conectar los elementos del circuito de control.

Desarrollar el circuito de control en FluidSIM.

Ejecutar la simulación y verificar su funcionamiento.

Realizar las conclusiones de la práctica.

3.2.1.1.5 Descripción.

La secuencia que se quiere diseñar posee 6 fases y se obtendrá a partir de diagrama de estado-

fase y diagrama de señales de la figura 3.2.1.1-3 y 3.2.1.1-4. El primer movimiento lo realiza el

actuador A pasando el vástago a su posición máxima (representado como una línea ascendente en

el diagrama de estado-fase figura 3.2.1.1-3). Tanto el cilindro B como C no realizan ningún

movimiento en esta fase (línea horizontal figura 3.2.1.1-3). Ya que en la segunda fase el cilindro C

se extiende (línea ascendente), entonces la fase uno provocó el accionamiento del final de carrera

cO. En la fase dos los cilindros A y B no realizan movimientos (líneas horizontales). En la fase tres el

cilindro B se extiende (línea ascendente), se deduce que en la fase anterior se accionó al sensor b0

para que así cambie de estado. La fase cuatro sólo el cilindro A se mueve y su vástago regresa a su

posición de reposo (línea descendente) lo que indica que en la fase anterior se accionó al sensor

al como se ve en el diagrama de estado-fase. La fase cinco sólo el cilindro C se mueve y se

contrae, como se ve en la figura 3.2.1.1-3, lo que indica que el cilindro A en la fase anterior al

regresar activo al sensor cO. La última fase consiste en el retorno del cilindro B (línea

descendente), por lo tanto el retorno de C activo al sensor bl.

Con esta descripción podemos ubicar los sensores, pues la extensión y contracción de los vástagos

y los respectivos sensores que estos activan ya fue explicado. A continuación se muestra la

ubicación de cada sensor en los cilindros con ayuda del diagrama de estado-fase.

Figura 3.2.1.1-1. Distribución de los finales de carrera.

00 wízi M •

bl CO cl

Figura 3.2.1.1-1. Accionamiento de las válvulas.

90 ¡Página

2

3

El diagrama de señales presentado en la figura 3.2.1.1-3 nos indica que no existe cruce de señales

en las válvulas y podemos proseguir sin problemas con el diseño.

Haciendo uso de las figuras 3.2.1.1-1 y 3.2.1.1-2 podemos realizar el esquema neumático.

3.2.1.1.6 Diagrama de señales y estado-fase.

1,25f 1

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Figura 3.2.1.1-3. Diagrama estado-fase.

FASE 2 PASE 3 FASE. 5*554 VAS&

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rL

Figura 3.2.1.1-4. Diagrama de señales.

3.2.1.1.7 Esquema del circuito neumático.

17"1

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A. A-

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171

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2

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1

Figura 3.2.1.1-5. Circuito de control neumático.

91 1Página

3.2.1.1.8 Simulación en FluidSIM.

A+/C+/B+/A-/C8

Figura 3.2.1.1-6. Simulación del circuito.

3.2.1.1.9 Conclusiones.

La representación gráfica de la secuencia neumática es el diagrama de estado-fase.

Es recomendable emplear otros métodos cuanto más compleja sea la secuencia.

El diagrama espacio-fase es adecuado para representar ciclos secuenciales en los que

el tiempo no interviene o no tiene prácticamente importancia.

3.2.1.1.10 Cuestionario.

¿Para qué usamos el diagrama de señales?

El diagrama de señales permite verificar que no existan señales dobles en las válvulas.

¿Puede usarse este método para secuencias con mayor complejidad?

Si, aunque sería más complicado y trabajoso evitar el cruce de señales.

92 1Página

3.2.1.2 Laboratorio II.

3.2.1.2.1 Título.

SECUENCIA A+, 8+, A-, 8-, C+, C-, UTILIZANDO EL METODO CASCADA


Seleccionar los elementos neumáticos y electroneumáticos que sean requeridos para la

práctica.

Construir un circuito de control para realizar las acciones de los cilindros.

Analizar el funcionamiento del circuito de control para la secuencia deseada mediante el

software.

Demostrar el funcionamiento del método para resolver secuencias electroneumáticas.




Electroválvula biestable 5/2 (3)

Finales de carrera (6)


Silenciadores (6)


Solenoide (6)

Pulsador NA (1)

Relevadores (4)


Separar la secuencia en grupos como indica el método.

Desarrollar el circuito de control en FluidSIM.

Configurar el circuito de potencia en FluidSIM.

Conectar los elementos del circuito de control y potencia.



93 1Página


Los sensores conectados en serie a cada grupo son parte de la lógica de control. Desde la pantalla

principal de FluidSIM en el circuito de control pulsar botón de arranque (BA) este pulsador va a

activar al relé K1 que se enclava y energiza la bobina A+, provocando la salida del vástago de este

cilindro. La activación del grupo 2 ocurre cuando el sensor al es activado por la salida del vástago

del cilindro A. Al activarse el relé de este grupo y enclavarse da lugar a la siguiente acción que es la

salida del cilindro B y activación de bl. El captador bl al accionarse activa al solenoide A-, y el

cilindro A se contrae. El siguiente grupo será activado por los sensores a0 y bl del grupo anterior.

El grupo 3 hace regresar al cilindro B a su posición de reposo y activa a b0. El accionamiento de b0

activa al solenoide C+ y por consiguiente a cl. El último grupo no se enclava y realiza la acción de

que al activarse los sensores del grupo anterior b0 y cl desexcita al relé K3, y el sistema regresa a

sus condiciones iniciales.

TRANSXCIONES GRUPO RELÉ SOLENOIDE ACTIVA,FINAL OtCARRIRA

A+ I K1 A+ al

B+ A- II K2 B+ , A- bl,a0

8-C+ III K3 B-, C+ b0 , cl

C- IV K4 C- co

Figura 3.2.1.2-1. Cuadro de elementos del esquema.

GRUPO

1 A+ --II INACTIVO

II 8+ A•—i+ ACTIVO

II 8+ INACTIVO

r3 III —*-4 8- C+ --lb ACTIVO

IV --lb C. INACTIVO

I Al ACTIVO

Figura 3.2.1.2-2. Cuadro de activación.

La figura 3.2.1.2-1 muestra la separación de la secuencia en grupos, los relevadores a usar para

cada grupo, los lados de los solenoides activos en cada grupo y los finales de carrera de quien

depende la activación de los grupos. Esta figura nos ayuda a la construcción del circuito de control.

La figura 3.2.1.2-2 señala la activación y desactivación de los grupos en cada paso de la secuencia.

Nos ayuda a entender el sistema cascada del sistema.

94IPágina

IuIIIIIIIIq

BO B1 CO Cl PI IIIIiII II

AO Al


Figura 3.2.1.2-3. Esquema del circuito neumático.

3.2.1.2.7 Circuito de control.

Figura 3.2.1.2-4. Esquema del circuito de control.

95 !Página

.24V GIRD11101 MOND (11F419M 0P~ 13

K1 \ K1 \

03 \

81 0-

K3

c- 1-71-1


Figura 3.2.1.2-5. Simulación del sistema.


En este método sólo está activo un grupo a la vez cuando se ejecuta la secuencia.

Los sensores permiten la activación de siguiente grupo, además de asegurar que se

ejecuten las acciones en orden.


¿Por qué se conectan contactos del siguiente grupo en serie al relé de activación de

grupo actual?

Estos contactos permiten que la desactivación de los grupos cuando la secuencia avance a

su siguiente acción, haciendo que sólo este activo un grupo a la vez.

¿Por qué no se produce cruce de señales en este método?

Ya que sólo está activo un grupo a la vez, se excita un lado de las electroválvulas. El otro

lado fue desactivado con la conexión en serie del contacto del grupo siguiente.

96IPágina

3.2.1.3 Laboratorio III.

3.2.1.3.1 Título.

SECUENCIA A+, B+ C+, A-, C-, B- C+, C-, UTILIZANDO EL METODO PASO A PASO


Identificar los elementos y las herramientas Electroneumáticas para realizar los

movimientos del sistema.

Diseñar los esquemas neumático y eléctrico para el funcionamiento de la secuencia.

Ejecutar la simulación de las acciones A+, B+ C+, A- , C- , B- C+, C-, de los cilindros

utilizando el método paso a paso.

Verificar el correcto funcionamiento de la secuencia deseada mediante el software.


Software Automation Studio



Sensores de proximidad (6)



Solenoides (6)

Pulsador NA (1)

Relevadores (6)


Desarrollar el circuito de control en Automation Studio.

Configurar el circuito de potencia en Automation Studio.



S. Realizar las conclusiones de la práctica.


El cuadro de la figura 3.2.1.3-1 nos permitirá construir el circuito de control de la secuencia, así

como también a entender su funcionamiento. Al pulsar el botón de arranque se energiza el

relevador K1 y activa el solenoide A+, resultando la extensión del cilindro A y el accionamiento de

Al. Al activarse Al, se excita el relé K2 rompiendo el enclave de K1 y activando el solenoide B+ y

C+. Se produce la salida del cilindro B y C como consecuencia de la fase anterior y activa el sensor

B1 y Cl. La tercera fase sucede cuando el relé K3 es excitado al activarse B1 y Cl.

I _

97 1Página

El relevador K3 rompe el enclave de K2 y activa el solenoide A-, accionando al sensor AO. La fase

cuatro excita al relé K4 y activa al solenoide C-. Al contraerse el vástago del cilindro C, activa al

sensor CO y da lugar a la fase cinco. La fase cinco activa al relé K5 y los solenoides B- y C+ con sus

respectivos sensores BO y C1 terminada la acción. Los sensores activados anteriormente provocan

que la fase seis active su relevador K6 que se encarga de hacer regresar el cilindro C.

FASE SECIIIIICIA ACTIVACIÓN 'Tase anIeriar,taptador etaseteiior RELIDÉIAC ACIÓN: grupg siguierp

1 A+ Fase 6, c0 K1 Fase 2

2 8+C+ Fase 1, a1 K2 Fase 3

3 A- Fase 2 , cl y bl K3 Fase 4

4 C- Fase 3 , a0 K4 Fase 5

5 B- C+ Fase 4, c0 K5 Fase 6

6 C- Fase 5 , b0 y cl K6 Fase 1

Figura 3.2.1.3-1. Cuadro de activación y desactivación de fase?;.


AO Al

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1

981Página

Ak- rAki

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FASE 2 FASE 3 FASE 4 FASE 5 FASE 6

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1 1 1


3.2.1.3.8 Simulación en Automation Studio.


99 1Página


La aplicación de metodologías como el método paso a paso permiten que la secuencia de

operaciones se incremente sin dificultades.

La ventaja que representa el enclave es que de esta manera basta con dar un pulso para

enviar una señal eléctrica y no hace falta mantener presionado la señal de mando.

Una fase es activada por la fase anterior y desactivada por la siguiente asegurando que en

cada momento este activo solamente un relé.


¿Por qué se conectan contactos NC de los relés siguientes a la fase actual?

Se conectan en serie a las fases actuales para que en el siguiente paso se rompa el enclave

del relevador y se evite el cruce de señales en la electroválvula.

¿Qué función cumplen los sensores en la secuencia electroneumática?

Los sensores son los componentes del circuito encargados de enviar la señal eléctrica para

continuar con la siguiente fase de la secuencia.

¿Por qué se realizan los enclaves de relevadores?

El enclavamiento funciona como un circuito de memoria, que permite mantener un estado

aunque cese la acción que la produjo.

I 100 Página

3.2.1.4 Laboratorio IV.

3.2.1.4.1 Título.

SECUENCIA A+ B+, A-, B-, B+, A+ , A- B-, UTILIZANDO EL METODO SECUENCIAL


Reconocer y seleccionar los elementos necesarios para el funcionamiento del

sistema.

Diseñar los esquemas neumático y eléctrico para la activación de dos cilindros de

doble efecto usando electroválvulas biestable 5/2.

Implementar y comprobar los esquemas neumáticos y eléctricos diseñados en un

simulador.





Finales de carrera (4)


Silenciadores (4)


Solenoide (4)

Pulsador NA (1)

Pulsador NC (1)

Relevadores (6)


Diseñar los esquemas de control neumático y eléctrico en FluidSIM.


Comprobar los esquemas neumáticos y eléctricos diseñados en un simulador.



En condiciones iniciales C.I los cilindros de doble efecto A y B se encuentran retraídos. Iniciamos el

diseño conectando el botón de arranque BA en serie con el botón de paro BP y el relé a enclavar

El primer movimiento a realizar es la salida de los dos cilindros, esto se logra con el primer

enclave del relé K1 que excita la bobina A+ y B+. Al salir el vástago del cilindro A y B activan el

sensor Al y B1 respectivamente, estos provocan que salga el cilindro A regrese activando el relé

El relevador K2 excita el lado A- para que el cilindro regrese, no sin antes haber roto la

conexión que energiza la bobina A+ conectando un contacto NC de K2 en serie a ésta bobina. El

101 ¡Página

FASES CILINDRO A CILINDRO B SENSORES MOVIMIENTO

al , bl

al

CONDICIONES DE CAMBIO 1

B.

A.

2

3

4

5

ightlitnium Al Al BO 81

segundo movimiento es el retorno del cilindro A que activa al sensor AO y excita al relé K3. El

tercer paso es que el cilindro B regrese, entonces los contactos de K3 deben activar al solenoide B-

(contacto K3 NA) y desactivar al solenoide B+ (contacto K3 NC). El paso cuatro debe de extender el

vástago del cilindro B, la señal que activa éste paso es el regreso de B y por tanto activación del

sensor BO. Para que el cilindro B se extienda se debe desactivar el solenoide B- y activar el

solenoide B+ accionando así el sensor B1. El quinto paso lo activa el sensor B1 y consiste en que el

cilindro A se extienda, para esto conectamos en paralelo, al contacto que rompió anteriormente la

alimentación de la bobina A+, un contacto NA de K5. También debemos conectar un contacto NC

de K5 en el solenoide A- para romper el paso de energía y evitar señales dobles en la

electroválvula. El último paso es que los cilindros vuelvan a condiciones iniciales y se consigue

rompiendo el primer enclave, desactivando las bobinas positivas de los dos cilindros y excitando

las bobinas A- y B-.


La figura 3.2.1.4-1 nos ayuda a entender los movimientos del sistema así como la activación de

solenoides y sensores en cada fase.


Figura 3.2.1.4-2. Circuito de potencia neumático.

102 !Página

A- B.

+24V


+24V o.

Kl K1 KI Al O-- K2 AO K3 K3 so

fi C)--

K B1 0--- K M O—

B1 0.-

K5 K2 K4 K3 K6 K5 K4 K6

K5 K1 K4

, K6 K6

K6 ri KI A+ - 5+ - K2 A- - K3 - K4

OV O di

•

•

•

•

•

BA

BP

• •



A+ B+ /A- / B-/ /A+ /A- B-

AO Al BO 61


103 1Pág1na


Para desactivar un solenoide se conecta en serie con un contacto NC del relé en el paso en

que se encuentren.

Para volver a excitar un solenoide se conecta un contacto NA (del relé del paso actual) en

paralelo con el contacto NC que lo desactivo anteriormente.

Este método es mejor que todos los anteriores pues éstos rompen los enclaves para lograr

la acción de desactivar cargas, pero este método se centra en la desactivación de las

electroválvulas que controlan los cilindros.


¿Por qué el último paso no se enclava?

No se realiza el enclave del último paso pues éste paso consiste en que el sistema se

apague, rompiendo todos los enclaves de los relevadores.

¿Por qué en este método se desactivan cargas y no enclaves?

Pues si desactivamos pasos (rompemos enclaves) cada paso anterior desactivará al

siguiente y por consecuencia apagará relevadores que aún tienen órdenes de control que

ejecutar.

104 1Página

3.2.1.5 Laboratorio V.

3.2.1.5.1 Título.

SECUENCIA A+, B+ A-, B-, C+, A+ B+, A-, B-, C- UTILIZANDO EL METODO SECUENCIAL


Reconocer y seleccionar los elementos necesarios para realizar la secuencia.

Realizar la secuencia A+, B+ A-, B-, C+, A+ B+, A-, B-, C-, utilizando el método secuencial.

Diseñar los esquemas neumático y eléctrico para realizar la secuencia.

Comprobar el funcionamiento de los esquemas diseñados en el simulador.



Cilindro de Doble efecto (3)

Alimentación eléctrica 24


Sensor de proximidad (Final de Carrera) (6)

Solenoide (6)

Pulsador NA (1)

Pulsador NC (1)

Relevadores (8)




Seleccione los elementos necesarios para la construcción del circuito

electroneumático.

Diseñe el circuito de control en Automation Studio que realice la secuencia deseada.

Diseñar los esquemas de control neumático en Automation Studio.




Para el inicio del sistema se necesita de un botón pulsador NA, que es quien energizará el relé K1 y

éste a su vez se enclava y excita la electroválvula en el lado A+ para que pase el primer

movimiento que es la salida del vástago del cilindro A. Para el paso número 2, se debe "preguntar"

por el paso anterior y el sensor que activó este paso según la lógica de programación eléctrica. Se

tendrá que activar un relé K2 para el segundo, conectado en serie con el contacto del paso

anterior y el sensor al. El relé K2 provoca el regreso del cilindro A y la salida de B. Los sensores

que se activan al final del paso 2 son a0 y 131, y son quienes al estar en ese estado activan al relé

105 !Página

K3, y por tanto al tercer paso de la secuencia. El tercer paso se encarga de retraer al cilindro B y

finaliza accionando el sensor b0. El cuarto paso y su relé K4 se activan con el sensor b0 y excitan al

solenoide C+, haciendo que el cilindro C se extienda y active el sensor c1. Los pasos siguientes son

activados por sus respectivos sensores y relevadores como hasta ahora.

La figura 3.2.1.5-1 nos ayuda a entender los movimientos del sistema así como la activación de

solenoides y sensores en cada fase.

FASES O LINDRO A CILINDRO El O INDRO C SENSORES MOVIMIENTO

-1••=•=- C.I

1 ..,••••••••=p*. 1111Eam•nes....

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106 'Página


FASE 5 FASE 6 FASE 7 FASE 8

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FASE 1 FASE 2

FASE 3 FASE 4

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Figura 3.2.1.5-3. Esquema del circuito eléctrico.


Al Al BO DI CO C 1

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FASE 1

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FASE 5 FASE 6 FASE 7 FASE 8

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107 ¡Página


Como las válvulas son biestables, para el retorno de un cilindro se debe desactivar la

bobina del lado que provoca el avance. Entonces para hacer retornar un cilindro

desactivamos la bobina de avance y excitamos el lado opuesto.

Los sensores son usados como las señales que activan cada paso.

En este método cada relevador se encarga de realizar un paso.


¿Cuál es la característica principal del método secuencial?

Este método se caracteriza por el uso de enclaves de relevadores como memorias de los

pasos, por cada fase se tendrá un relevador para el enclave y cada contacto de relevador

realiza el enclave del mismo.


De acuerdo a la lógica, cumplen la función de sincronía del sistema pues nos aseguramos

que siga el orden de los pasos.

¿Cómo se apaga la secuencia para volver a ejecutar los movimientos?

Para apagar el sistema se debe romper todos los enclaves de los relevadores, esto se

consigue conectando un contacto NC en serie al primer relé y ya que cada paso depende

del anterior, al apagar el primer paso apagamos el segundo y así sucesivamente.

1 108 ¡Página

3.2.1.6 Laboratorio VI.

3.2.1.6.1 Título.

SECUENCIA A+, B+, A-, C+, B-, C-, UTILIZANDO LENGUAJE LADDER


Ejecutar los movimientos A+, B+, A-, C+, B-, C- de los tres cilindros utilizando el método

secuencial.

Identificar los elementos y herramientas electroneumáticas necesarias para realizar la

secuencia A+, B+, A-, C+, B-, C- con el método secuencial.

Implementar y realizar la simulación del esquema neumático y eléctrico para la secuencia

A+, B+, A-, C+, B-, C- diseñada en un simulador (Automation Studio).

Verificar el buen funcionamiento de la secuencia A+, B+, A-, C+, B-, C-.




Alimentación eléctrica 24 y



Solenoide (6)

Pulsador NA (3)




Configurar el circuito de potencia en Automation Studio.

Programar el circuito de control en Automation Estudio.




Para controlar los tres cilindros de doble efecto, A, B y C, mediante electroválvulas biestables se

requiere cuatro sensores, denominados esquemáticamente: a0, al, b0, bl, c0 y cl para detectar la

salida y retracción del movimiento de los vástagos y activar las fases de la secuencia requerida. Se

tienen tres pulsadores para dar inicio, detener y reiniciar el sistema. Para el control de las

electroválvulas se excitan solenoides que son las salidas del proceso.

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1

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109 'Página

A continuación se presenta la tabla 3.2.1.6-1 con la relación de entradas y salidas del proceso para

el control mediante PLC.

ENTRADAS SALIDAS

1:0/0 START 0:0/0 A+

1:0/8 STOP 0:0/1 A-

1:0/10 RST 0:0/2 B+

1:0/1 a0 0:0/3 B-

1:0/2 al 0:0/4 C+

1:0/3 b0 0:0/5 C-

1:0/4 bl

1:0/5 c0

1:0/6 cl

Tabla 3.2.1.6-1. Entradas y salidas del proceso.

Desde la pantalla de diseño del simulador pulsar el botón START, que hace al solenoide A+

excitarse, de esta manera se produce la extensión del cilindro A y el accionamiento del sensor de

posición al, el mismo que permite seguir la secuencia y la activación del solenoide B+, y como

resultado el cilindro B se extiende. Cuando el cilindro B alcance su posición de adelanto accionará

el sensor bl, éste guía la activación del solenoide A- y por tanto la retracción del cilindro A. Esta

retracción activa el sensor a0 y excita el solenoide C+ de la electroválvula provocando la extensión

del vástago. Cuando el vástago del cilindro C llegue a su posición final accionará el sensor cl para

que éste a su vez haga retornar al cilindro B. La última acción es la activación del sensor b0 y por

ende el regreso del cilindro C, con esto finaliza la secuencia electroneumática.


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Figura 3.2.1.6-1. Circuito neumático de la secuencia.

110 1 Página

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0:04

3

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0:013 c

3.2.1.6.7 Diagrama de control.

Se presenta la solución propuesta para el control de la secuencia utilizando el lenguaje de

programación ladder.

Figura 3.2.1.6-2. Diagrama ladder de la secuencia.

111 1Página

2

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SECUENCIA: A+, B+, A-. C+.5-. C- n12

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112 1Página


Es importante ubicar en el lugar correcto los sensores para que el movimiento del vástago

los pueda activar y obtener la secuencia deseada.

Se comprobó el buen funcionamiento de la simulación estableciendo las conexiones

necesarias para los movimientos de la secuencia usando el lenguaje de programación

ladder.

Se debe romper los enclaves de cada paso para que la secuencia pueda iniciar

nuevamente.

Para observar mejor cada paso debemos usar reguladores de caudal en el circuito

neumático.

La simplicidad del método de programación en lenguaje de escalera representa una

ventaja sobre los demás métodos que tienen falencias en el control doble.



Los sensores son los componentes del circuito encargados de enviar la señal eléctrica para

continuar con la siguiente parte de la secuencia.

¿La secuencia presentada es cíclica en esta práctica?

No, la secuencia de tres cilindros no es cíclica, para repetir los movimientos se debe

presionar el botón START.

¿Qué diferencia al método de programación en lenguaje ladder de los métodos

anteriores?

Se diferencia en que al igual que el método secuencial desactiva cargas y no pasos, es

decir no rompe enclaves.

113 ¡Página

3.2.1.7 Laboratorio VII.

3.2.1.7.1 Título.

SECUENCIA CICLICA A+, TMP1, B+, B- MOTOR, CNT, A-, TMP2, MOTOR, TMP3 UTILIZANDO

LENGUAJE LADDER


Seleccione los elementos necesarios para la construcción del circuito neumático y la

correcta conexión al PLC de entradas y salidas.

Ejecutar las acciones A+, TMP1, B+, B- MOTOR, CNT, A-, TMP2, MOTOR, TMP3 de los

cilindros y motor utilizando el método de programación ladder.

Hacer uso de contadores y temporizadores en el control de la secuencia.

Comprobar y realizar la simulación de la secuencia deseada.

Desarrollar la capacidad de operar y resolver una secuencia electroneumática con el

lenguaje de programación ladder.




Cilindro de simple efecto (1)

Alimentación eléctrica 24


Electroválvula de 5/2, retorno por resorte (1)


Solenoide (3)

Pulsador NA (3)




Seleccione los elementos necesarios para la construcción del circuito neumático de la

secuencia.

Diseñe el diagrama de control que realice la secuencia deseada.

Simule la secuencia, observe el comportamiento del sistema y evalúe posibles errores

en la programación.


114 1Página


Operar el circuito (pulse el botón de arranque BA del sistema), éste pulsador activa al

RELE1 y seguidamente se activa el solenoide A+, la maniobra anterior va a hacer que el

cilindro A se extienda y al llegar a su posición final active al temporizador 1 (TONI), quien

tiene un PRESET de 5 y un tiempo base de 1 segundo, es decir luego de activarse TONI el

tiempo meta a alcanzar es 5 segundos. Esto significa esperaremos 5 segundos para

ejecutar el siguiente paso. Después de este tiempo, un contacto de TONI activa el

solenoide B+ extendiéndose el cilindro B y accionando al sensor b1, el cual excita la bobina

B- y el cilindro B se contrae pero a la vez el sensor activa el encendido del MOTOR. Para

que el siguiente paso ocurra se debe esperar que el contador (CTU) reciba la cuenta de

tres pulsos provenientes de un pulsador (que representa el conteo de piezas de un sensor

por ejemplo). Luego de contabilizar los pulsos un contacto de CTU activa el solenoide A-

ocasionando que el cilindro A se contraiga. Luego se esperará 10 segundos de un

temporizador 2 (TON2) para después detener el MOTOR. El sistema finaliza con la

activación de un último temporizador (TON3) y la espera de 5 segundos para reiniciar la

secuencia sin necesidad de presionar nuevamente el BA, ya que es un sistema cíclico.

A continuación se presenta la tabla 3.2.1.7-1 con la relación de entradas y salidas del

proceso para el control mediante PLC.

ENTRADAS ,SALIDAS

1:0/0 BA 0:0/0J A+

1:0/2 BP 0:0/2 B+

1:0/4 PULSOS 0:0/4 B-

1:0/6 bl 0:0/6 MOTOR

Tabla 3.2.1.7-1. Entradas y salidas del proceso.

La siguiente tabla ayuda al diseño y comprensión de la secuencia.

MOTOR SENSOR MOVIMIENTO

40. b0 C.

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S seg.

J B+

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Tabla 3.2.1.7-2. Condiciones de cambio y movimientos del sistema.

FASES CILINDRO A CILINDRO 13

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115 1 Página

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115


Figura 3.2.1.7-1. Circuito neumático de la secuencia.

3.2.1.7.7 Diagrama de control.

Figura 3.2.1.7-2. Diagrama ladder de la secuencia.

116 1Página

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Se deben reiniciar los contadores pues a diferencia de los temporizadores estos no se

reinician al terminar su función.

Para que el sistema sea continuo (cíclico) debemos reiniciar todo menos el sistema (el

primer enclave), entonces rompemos todos los enclaves a excepción del primero.


¿La secuencia presentada es repetitiva en esta práctica?

Si, la secuencia de los cilindros es repetitiva mientras se envíen los pulsos al contador.

¿Qué pasaría si el contador no es reiniciado al final del sistema?

Al no reiniciar el contador, el sistema quedaría interrumpido en las siguientes acciones o

pasos.

¿Es recomendable usar un sensor para la salida del cilindro A?

Si, para verificar que realizó su recorrido y utilizarlo para la activación del siguiente paso.

117 ¡Página

3.2.1.8 Laboratorio VIII.

3.2.1.8.1 Título.

SECUENCIA A+, B+, A-, B-, A+B+, A-B- UTILIZANDO LENGUAJE LADDER




Resolver la secuencia electroneumática con el lenguaje de programación ladder haciendo

uso de software.

Comprobar y realizar la simulación de la secuencia deseada.



Software CODESYS




Final de Carrera (4)

Solenoide (4)

Pulsador NA (2)

Contactos (para finales de carrera) (4)



Módulo de entradas (1)

Módulo de salidas (1)


Crear el proyecto de lenguaje ladder en CODESYS.

Crear las variables de entradas y salidas, y sus respectivos módulos en el proyecto.

Desarrollar la solución de la secuencia en lenguaje ladder del proyecto.

Crear los parámetros de comunicación en CODESYS.

Configurar el circuito de potencia y las conexiones de los módulos de entradas y salidas en

FluidSIM.

Abrir el configurador de comunicación OPC de CODESYS.

Configurar los módulos de entradas y salidas en FluidSIM y relacionarlos con los de

CODESYS

Abrir el PLC virtual de CODESYS y cargar el proyecto



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RS232-Settings 115200 8d,1 .Syopeit, NO Park

Stop Reset Tasks5., I 10-List.., I Shutdown I

PIDIVinNis V2A.7.47 Burld:Slár 19 2019 PEM0241,..2111

Ir C,ornrnunketkm Perarneten a.,._ —.......

Chame!: 9- Local II (Level 2 Route) 11.A00.0m

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Figura 3.2.1.8-1. Selección de canal de comunicación.

Figura 3.2.1.8-2. Cargar el programa en el PLC virtual.


Pulsando el botón de arranque BA se activa relé interno o marca R1 y se enclava así el primer

paso. R1 debe activar a la carga Y1 (OUT.0) que en nuestra conexión de FluidSIM es el solenoide

A+, provocando la salida del cilindro A. La activación anterior activa el sensor Al (IN.3) y dispara el

segundo paso activando R2 y enclavándolo. R2 activa a Y3 (OUT.2) que es B+ en FluidSIM, con esto

el cilindro B se extiende y acciona a Bl. El tercer paso es la activación y enclavamiento de R3

accionado por Bl. R3 activa a Y2 (OUT.1) que es A- en FluidSIM logrando que el vástago de A

regrese a su posición inicial y accionando a AO. R4 es activado y enclavado por medio de AO, y es el

relevador que energiza a Y4 (OUT.3) que es B- en FluidSIM, así el cilindro B se contrae activando a

BO. El relevador R5 es activado y enclavado por el sensor anterior y es quien devuelve la energía a

los solenoides A+ y B+, rompiendo simultáneamente la energía de las cargas A- y B-. El paso

siguiente es el retorno de los cilindros y lo realiza el relé R6 de forma inversa a como lo hizo el relé

RS. El último paso se activa con el retorno de los cilindros mediante el paso anterior, y este paso es

quien debe romper todos los enclaves y devolver al sistema a condiciones iniciales.

119 1Página

La figura 3.2.1.8-3 representa la distribución de las entradas y salidas que nos ayuda a entender la

descripción de funcionamiento.

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Figura 3.2.1.8-3. Entradas y salidas del sistema.

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File Edit Projfct Insert Extras Online :Wondow_ Help

Rfighns"IWIR1 Resources

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Aterre configuration

Lilxary Manager

1:13 Log

PLC - Browser

ID PLC Configuration

Sarryrfing Trace

Target Settens

Task configuration

Watch- and Recree Manager

Workspace

7/41_011DEBVIL INEWM. 013313771E£

Bk13=01; BP:I3=11:

al:111733W 00: Eflta;

Ef3/333.1; nema:

EMP74; E11/921; EEITOUt;

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Figura 3.2.1.8-4. Declaración de módulos para comunicación con FluidSIM.

120 ¡Página

11111'1111mq

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Figura 3.2.1.8-5. Circuito de potencia de la secuencia.

3.2.1.8.7 Diagrama y programación de control.

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Figura 3.2.1.8-6. Conexión de entradas y salidas del PLC.

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Figura 3.2.1.8-7a. Programación en CODESYS.

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Figura 3.2.1.8-7b. Programación en CODESYS.

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Figura 3.2.1.8-7c. Programación en CODESYS.

3.2.1.8.8 Simulación en FluidSIM y CODESYS.

Figura 3.2.1.8-8. Simulación de la secuencia planteada.

1231Página

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Figura 3.2.1.8-9. Simulación en CODESYS.


124 ¡Página


Las cargas se deben activar con relevadores internos, no con condiciones de cambio como

lo son los botones pulsadores y los sensores.

La integración de los software CODESYS y FluidSIM se ejecutó satisfactoriamente.

Se comprobó el buen funcionamiento de la simulación estableciendo las conexiones

necesarias para los movimientos de la secuencia usando el lenguaje de programación

ladder.


¿Por qué no se produce conflicto de señales en las válvulas?

Para que suceda esto, cuando activamos un solenoide con un contacto de un relé interno,

con otro contacto NC de mismo relé desactivamos la carga (solenoide del otro lado de la

electroválvula) anteriormente activada.

¿Qué diferencia al método de programación en lenguaje ladder de los métodos

anteriores?

Se diferencia en que al igual que el método secuencial desactiva cargas y no pasos, es

decir no rompe enclaves.

1 125 1Página

3.2.1.9 Laboratorio IX.

3.2.1.9.1 Título.

SECUENCIA A+, B+, B-, TMP1, C+, D+, D-, TMP2, C-, A- UTILIZANDO LENGUAJE LADDER




Resolver la secuencia electroneumática con el lenguaje de programación ladder haciendo

uso de software.

Programar temporizadores en el control de la secuencia según la pausa de tiempo que

se desee.

Verificar la solución de la secuencia en los simuladores.



Software CODESYS




Final de Carrera (8)

Solenoide (8)

Pulsador NA (2)

Contactos (para finales de carrera) (8)



Módulo de entradas (2)

Módulo de salidas (1)


Crear el proyecto de lenguaje ladder en CODESYS.

Crear las variables de entradas y salidas, y sus respectivos módulos en el proyecto.

Desarrollar la solución de la secuencia en lenguaje ladder del proyecto.

Crear los parámetros de comunicación en CODESYS.

Configurar el circuito de potencia y las conexiones de los módulos de entradas y salidas en

FluidSIM.

Abrir el configurador de comunicación OPC de CODESYS.

Configurar los módulos de entradas y salidas en FluidSIM y relacionarlos con los de

CODESYS

Abrir el PLC virtual de CODESYS y cargar el proyecto.

126 'Página




Pulsando el botón de arranque BA se activa relé interno o marca K1 y se enclava así el primer paso.

K1 debe activar a la carga Y1 (OUT.0) que en nuestra conexión de FluidSIM es el solenoide A+,

provocando la salida del cilindro A. La activación anterior activa el sensor Al (IN1.3) y dispara el

segundo paso activando K2 y enclavándolo. K2 activa a Y3 (OUT.2) que es B+ en FluidSIM, con esto

el cilindro B se extiende y acciona a Bl. El tercer paso es la activación y enclavamiento de K3

accionado por Bl. K3 activa a Y4 (OUT.3) que es B- en FluidSIM logrando que el vástago de B

regrese a su posición inicial y accionando a BO. Luego se activa un temporiador de 5 segundos que

al llegar a su tiempo preestablecido activa a Ti. K4 es activado y enclavado por medio de T1, y es

el relevador que energiza a Y5 (OUT.4) que es C+ en FluidSIM, así el cilindro C se extiende

activando a C1. El relevador K5 es activado y enclavado por el sensor anterior y es quien excita la

carga D+ expandiendo así el vástago del cilindro D. El paso anterior activa a K6, quien excita a D-y

hacer retornar el cilindro D accionando así a DO. El sensor anterior activa un segundo

temporizador de 3 segundo y pasado ese tiempo se activa T2. K7 es activado por T2, y es quien

excita a C- retornando el cilindro C y accionando a CO. El sensor anterior dispara a K8 y éste activa

el solenoide A-. El último paso se activa con el retorno del cilindro A mediante el paso anterior, y

este paso es quien debe romper todos los enclaves y devolver al sistema a condiciones iniciales.

La figura 3.2.1.9-1 representa la distribución de las entradas y salidas que nos ayuda a entender la

descripción de funcionamiento.

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3.2.1.9-la. Entradas y salidas del sistema.

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3.2.1.9-lb. Entradas y salidas del sistema.

3.2.1.9-2. Declaración de módulos para comunicación con FluidSIM.


3.2.1.9-3. Circuito de potencia de la secuencia.

128 !Página

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3.2.1.9.7 Diagrama y programación de control.

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3.2.1.9-4. Conexión de entradas y salidas del PLC.

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3.2.1.9-5d. Programación en CODESYS.

3.2.1.9.8 Simulación en FluidSIM y CODESYS.

3.2.1.9-6. Simulación de la secuencia planteada.

131 'Página

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3.2.1.9-8. Simulación en FluidSIM.

132 1ágina


La integración de los software CODESYS y FluidSIM se ejecutó satisfactoriamente.

Se incorporó y programó los temporizadores de manera correcta en la secuencia.

La simplicidad del método de programación en lenguaje de escalera representa una

ventaja sobre los demás métodos que tienen falencias en el control doble.


¿Qué función cumplen los temporizadores en la secuencia?

Son pausas que realiza el sistema para la acción de otros mecanismos sobre la secuencia.

¿La secuencia presentada es cíclica en esta práctica?

No, la secuencia de cuatro cilindros no es cíclica, para repetir los movimientos se debe

presionar el botón BA.

¿Cómo se haría repetitiva esta secuencia?

Para que sea cíclica se debe romper todos los pasos, a excepción del sistema, es decir, del

primer enclave.

133 1Página

CAPÍTULO IV

4.- ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

4.1 Pruebas y resultados de las simulaciones.

De las simulaciones se obtienen los siguientes resultados:

Como se ha visto dentro del capítulo 3, el diseño de secuencias electroneumáticas

mediante las metodologías secuencial y de programación en lenguaje ladder resulta ser

muy sencillo y asegura un funcionamiento óptimo en comparación con los demás

métodos.

La simulación de secuencias electroneumáticas ofrece ventajas como: el aprendizaje en

el control de dispositivos electroneumáticos, conocimiento del manejo y

programación de controladores lógicos programables, la capacidad de desarrollar

simulaciones de procesos electroneumáticos controlados mediante un PLC para

verificar el correcto funcionamiento del programa diseñado con alguna metodología

práctica.

El diseño de secuencias electroneumáticas mediante el lenguaje de programación

Ladder resulta ser muy eficaz y fácil de diseñar, pues simplifica el diseño de soluciones de

control aplicado a las secuencias electroneumáticas en comparación con las otras

metodologías de solución de secuencias. En el capítulo 2 se explicó que no se requieren

de pasos complicados para la configuración y programación usando Ladder como

lenguaje de programación.

Los software Automation Studio y CODESYS resultan ser herramientas muy importantes

para la realización de programas para el control de secuencias electroneumáticas

diseñadas en ladder y para obtener un buen funcionamiento del sistema.

El uso de la integración de software de programación y simulación FluidSim y CODESYS

comunicados a través de un servidor OPC forman un bloque único de simulación de

secuencias electroneumáticas que resulta ser una potente herramienta virtual para el

diseño, implementación y comprobación de la solución propuesta para la secuencia

electroneumática.

Como se podrá apreciar en el análisis de los métodos, al aumentar la complejidad de las

secuencias electroneumáticas, será más viable y recomendable el uso del método

secuencial o el lenguaje de programación ladder, por sobre el método estado-fase, paso a

paso o el método cascada.

134 1 Página

La elección de qué método usar para la solución de secuencias dependerá de las

herramientas, las habilidades, preferencias y conocimientos del profesional

asegurando que sea la mejor para el proceso electroneumático.

Como se puede apreciar en las prácticas el diseño mediante la metodología de

lenguaje Ladder representa un programa con menor cantidad de elementos en

comparación con los demás métodos, además de tener un correcto funcionamiento y

cumplir con los movimientos de la secuencia electroneumático dentro de un

ambiente virtual.

4.1.1 Fortalezas.

Está diseñado de una forma sencilla y de comprobación visual mediante diagramas. Es

decir que el manual trae una disposición de ejemplos establecidos más su respectivo

diagrama de solución el cual orienta al usuario cuando tenga alguna duda o problema al

momento de diseñar correctamente cualquier tipo de secuencia de trabajo.

Las prácticas se apoyan en software fáciles de utilizar, por lo tanto el alumno podrá luego

de diseñar el circuito electroneumático que se presente, verificarlo y simularlo con la

ayuda de diferentes software.

4.1.2 Oportunidades.

- Los alumnos necesitan una herramienta entendible para el estudio de la electroneumática

y se hace posible a través de descripciones de elementos y métodos de resolución que

ayudan y facilitan al usuario en la posibilidad de diseñar circuitos electroneumáticos

sustentados en con software.

4.1.3 Debilidades.

La falta de elementos físicos neumáticos y electroneumáticos para complementar el uso

del módulo con prácticas reales. Refiriéndonos a lo complejo que puede ser por distintos

motivos como la adquisición de elementos reales debido a altos costos.

Falencias en el manejo de los software, pese a ser relativamente sencillos el manejo de lo

software puede presentar vacíos en el alumno por falta de preparación o manipulación.

135 ¡Página

CAPÍTULO V

5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES.

El módulo cuenta con la metodología para el diseño y construcción de circuitos

electroneumáticos, los cuales pueden ser de gran ayuda en la elaboración de

sistemas de automatización, como los usados actualmente en la industria.

El módulo de control electroneumático constituye una herramienta eficiente en la

consolidación de los conocimientos en el área de electroneumática para los estudiantes de

la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones ya que presenta los contenidos

básicos de manera sencilla, correcta, y con una adecuada secuencia en sus contenidos.

Las prácticas de laboratorio serán de utilidad para los estudiantes que cursan la carrera

de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones, en la aplicación de los principios

teóricos de asignaturas relacionadas con el área de control y automatización.

El desarrollo del módulo se realizó basándose en la necesidad que existe para realizar

prácticas en el área de Electroneumática en la Escuela de Ingeniería Electrónica y

Telecomunicaciones.

Se cumplieron satisfactoriamente los objetivos planteados en este trabajo llevando a

cabo el diseño y simulación del módulo de sistemas Electroneumáticos.

Cada una de las prácticas planteadas fue diseñada y simulada mediante software como

Automation Studio, FluidSIM y CODESYS con un grado de dificultad ascendente.

Permiten al alumno resolver diversos tipos de secuencias a través de métodos y solucionar

problemas de diseño y electroneumático.

A través del módulo y software se puede comparar y comprobar secuencias de trabajo de

circuitos electroneumáticos.

136 1Página

5.2 RECOMENDACIONES.

Es recomendable implementar y comprobar el funcionamiento de las prácticas en los

software de simulación ya mencionados.

Al momento de realizar la ejecución de cada práctica preestablecida el estudiante

debe verificar que los enlaces entre los solenoides y electroválvulas sean correctos, así

como el módulo de comunicación del PLC para la utilización de las salidas y entradas

respectivamente.

Es necesario que los estudiantes realicen las prácticas en el orden ascendente como

están distribuidas en el módulo.

Se debe configurar de forma correcta los softwares de simulación y programación Codesys

y FluidSim conectados mediante el servidor OPC para verificar el buen funcionamiento

dentro de un ambiente virtual de la solución propuesta con el lenguaje ladder para las

secuencias electroneumáticas planteadas.

En el método de programación Ladder asegúrese de reiniciar el sistema mediante el

rompimiento de todos los enclaves.

En cada método analice y verifique que no se produzcan cruce de señales en las

electroválvulas biestables.

137 ¡Pág- ina

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"AUTOMATION STUDIO". User's Guide

http://www.tekniikka.oamk.fir-penttihu/hydrauliiariestelmat/automationstudio/AS4 GUI

EF01 008.pdf

139 I Página

APENDICES

SIMBOLOGIA NEUMÁTICA

Regulador de presión

—

Fuente de presión neumática

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V

Cilindro de simple efecto

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Silenciador

Válvula estranguladora anti retorno

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Cilindro de doble efecto

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Lubricador .• ..

140 1Página

Grupo de acondicionamiento del aire

(representacion simplificada)

Electroválvula 5/2 biestable

C7£111 _i_Tkil

Manómetro

I. ...;

Filtro y separador ",

f

SIMBOLOGIA ELECTRICA

Relevador o

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Motor eléctrico

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Contacto normalmente cerrado (LADDER)

Electroválvula

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Interruptor de posición mecánica normalmente abierto

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Común 7".. 1 0V )

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141 1 Página

Botón pulsador normalmente abierto 0

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Botón pulsador normalmente cerrado

o Interruptor detector de proximidad

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Interruptor detector de proximidad

normalmente cerrado 11,

1

SIMBOLOGIA DE SENSORES

Sensor magnético 4),

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Sensor capacitivo O

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Sensor inductivo c.

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Sensor de proximidad /1>

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142 !Página

UNIVERSIDAD NACIONA DE PIURA ÁREA ACADEMICA DE LA …

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