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Autoridades Instituto Emiliani Somascos Comunidad Somasca Obras Somascas en Guatemala
Lic. Raúl Hernández Chacón Director Técnico-Administrativo Instituto Emiliani Somascos
Lic. Henrry Caal Sub-director Instituto Emiliani Somascos
Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Ácademico
Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico
Armando Garcia Coordinación de Pastoral
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Bachillerato Industrial y Perito con especialidad en Electricidad
Milton Noé Tocay Quiyuch Asesor de Práctica Supervisada
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Promoción 2022 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Aceituno Escobar Cabrera Catalán Casuy López Chavix Canel, Chitay Chic Chún Coxaj de León Pocón González Hernández Hernández Dávila Mejía Estrada Meléndez Campa Montufar Lopez Muñoz Morales Nuñez Kirste Pérez Pérez Pérez Quezada Pineda Ramírez Posadas Soberanis Ramirez Illú Rivas López Saban Vásquez Sandoval Villaseñor Vásquez González
Alberto Eliseo Dilan Alejandro Heidy Vanessa Cristian Alexander Billy Anderson Jhonatan Josué Bryan Oswaldo Carlos Alexander Ruben Dario Eliud Andres Melvin Daniel Eber Isai. Alisson Yadira Nathaly Mishell Josue Esequiel Joshua Alexander Denilsón Bladimir Juan Pablo Ernesto Brandon Donaldo Emmily Elizabeth Kevin Mario David Luis Alejandro Joselyn Vanessa
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Centenario Somasco en América El centenario Somascos en américa es la celebración de los 100 años de la presencia Somasca en este continente. La llegada de los padres fue por tierra panameña, en la cual se celebró la primera misa, en honor al haber llegado a esta tierra bendita centroamericana. La humilde Congregación de los religiosos Somascos tiene su origen en la Compañía de los Servidores de los Pobres, suscitada en la Iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani, bajo la acción del Espíritu Santo. Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de María, en su ardiente deseo de seguir el camino del crucificado y de imitar a Cristo, su Maestro, se hizo pobre y se entregó, en cuerpo y alma, al servicio de los pobres. Movido por la caridad divina, contagió a otros hombres, los cuales, por amor del Evangelio, se ofrecieron, junto con él, a Cristo. Mediante el ejercicio de toda clase de obras de misericordia, nuestro ardentísimo Padre propuso, para sí y sus compañeros, un estilo de vida que, mediante el servicio a los pobres, expresa su propia entrega a Cristo. Por eso, en los primeros tiempos, el pueblo los llamó: ‘Padres de las obras y de los pobres’. De esta forma ya pasaron 100 años desde la llegada de los religiosos a la región, los cuales están presentes en varios países de Centroamérica, México, y países del caribe.
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Introducción Con el pasar del tiempo las personas han creado necesidades que con el tiempo se han vuelto necesidades básicas, que por costumbre no logramos pasar un instante en que busquemos la manera de satisfacerlas, por ellos nos vemos involucrados en buscar energía en este caso energía eléctrica, para ello tenemos que tomar en cuenta que existen ciertas normas y leyes que nos autoriza de una forma segura tener el control de esta área.
Para nosotros el área eléctrica ha tenido influenza en nuestros conocimientos dado que al darnos cuenta que existe una necesidad de esta magnitud, tratamos de la mejor manera posible obtener un aprendizaje para cumplir con la satisfacción de las personas.
El área eléctrica está dividida en una serie de extensas ramas las cuales se ponen en práctica al momento de trabajar en domicilio o en las grandes industrias. Estos conocimientos nos permiten determinar de forma adecuada el proceso de ciertas situaciones.
Teniendo en haber personas que conozcan y practiquen las distintas ramas. Ya que, al tener un circuito, un motor u otro tipo de conexiones estos tienen un correcto y efectivo funcionamiento y para ellos es que las personas deben ser capacitadas con amplios conocimientos.
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Justificación Para los futuros profesionales en Tecnología en Electricidad, es fundamental apropiar los conceptos básicos asociados a los circuitos eléctricos, como son: carga eléctrica, tensión, corriente, potencia y energía junto su interrelación, y establecer el tipo y la respuesta de un circuito a partir de sus elementos y características como: fuentes, tipos de cargas y tiempo de evaluación. El proceso de iniciación en el análisis de circuitos se fundamenta en la introducción de variables eléctricas, de leyes y teoremas que rigen a todo circuito eléctrico, para evidenciar su comportamiento y evaluar su respuesta forzada o de estado estable. La primera articulación de teoría y práctica en el análisis de circuitos eléctricos y la iniciación en el diseño de circuitos se dan en este espacio académico. En el estudio de la física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (pérdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. la materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. la interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios (cargas puntuales) que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. la carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. la fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de coulomb según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. la constante de proporcionalidad k depende del medio que rodea a las cargas. En esta secuencia los alumnos deberán comprender los principios que rigen a la ley de coulomb asi como los efectos que causan dichas interacciones y adquirir las bases para explicar estos fenómenos en la vida cotidiana y en su entorno haciendo más significativo su aprendizaje.
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Objetivos La estructura curricular del técnico electricista está conformada por tres componentes: básico, propedéutico y profesional; los cuales se interrelacionan para promover una formación integral de los alumnos a través del desarrollo de competencias que implican conocimientos, habilidades, actitudes y valores. Estas competencias facilitarán al egresado incorporarse al mercado laboral, continuar con estudios superiores e incluso llevar una vida cotidiana más productiva y en constante mejoría, desarrollando todo su potencial creativo en beneficio personal y social. 1. desarrollar conocimientos y habilidades: capacitar al alumno en los conceptos básicos de limpieza, los diferentes tipos de suciedad y utilización de productos en el ámbito de cada servicio/centro 2. proporcionar técnicas de trabajo para la utilización de herramientas y ateriales adecuados. 3. facilitar elementos para la organización y planificación del trabajo de forma autónoma y con iniciativa dentro de un equipo participativo. 4. aportar elementos destinados a potenciar y concienciar al alumno para que sea agente activo en la seguridad laboral.
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Temas Sexto Grado Automatización Capítulo I 1. Principios de Automatización 1.1
Que es un autómata programable.
1.2
Historia de los autómatas programables.
1.3
Como funciona un autómata programable.
1.4
Tipos de un autómata programable.
1.5
Partes de un autómata programable
1.6
Ventajas del autómata programable.
1.7
Desventajas del autómata programable.
1.8
Mandos electromagnéticos y la automatización.
1.9
Circuitos electromagnéticos magnéticos en esquemas automatizados
1.10
Diagramas de conexión CADE SIMU y la automatización.
1.11
Control con mandos electromagnéticos industriales con equipos automatizados
Capitulo II 1. Automatización 1.1
Evolución histórica de la automatización.
1.2
Arquitectura y componentes.
1.3
Tipos de control para autómatas programables.
1.4
Conexión del equipo automatizado.
1.5
Logo 230 Rc.
1.6
zArquitectura
1.7
Entradas de logo 230 Rc.
Página 10 de 306 1.8
Salidas de logo 230 Rc.
1.9
Módulos de Expansiones para logo.
1.10
Voltajes para conexión de logo 230 Rc.
1.11
Esquema de conexión de logo 230 Rc.
1.12
Tipos de logos.
1.13
Procesos lógicos
1.14
Lógica combinacional automatizada.
1.15
Electrónica básica.
1.16
Electrónica análoga.
1.17
Electrónica digital
1.18
Lenguajes de programación para plc en general.
1.19
Kop.
1.20
Fup.
1.21
Awl.
1.22
Programación.
1.23
Funciones Básicas de logo 230 Rc.
1.24
Funciones Especiales de logo 230 Rc.
1.25
Entradas Digitales.
1.26
Salidas Digitales.
1.27
Modos de control automático.
1.28
Temporizadores.
1.29
Contadores.
1.30
Capitulo III 1. PLC S7-200 1.1
Arquitectura del PLC S7-200.
1.2
Expansiones S7200.
1.3
Esquema de conexión del PLC S7200.
1.4
Tipos PLC.
1.5
PLC S7-200 CPU 222.
1.6
Tipos de CPU.
1.7
Lenguajes de programación.
1.8
Microwin Step 7.
1.9
Simulator S7200.
1.10
PC simu.
1.11
Simbología del plc S7200.
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Set.
1.13
Reset.
1.14
Temporizadores.
1.15
Contadores.
1.16
CTU.
1.17
CTD.
1.18
CTUD.
1.19
Lógica combinacional.
1.20
Procesos automatizados.
1.21
Ejemplos de circuitos básicos de programación con PLC S7200.
Capitulo IV 1. Automatización Industrial con PLC S7-200 1.1
Programación para PLC.
1.2
Pamentos de transductores.
1.3
Termistores.
1.4
Resistencia de temperatura.
1.5
Termo coplas.
1.6
Control infrarrojo.
1.7
Fundamentos de electrónica digital para PLC S7200
1.8
Compuertas lógicas.
1.9
And.
1.10
Or.
1.11
Not.
1.12
Aplicaciones del PLC.
1.13
Lenguajes de programación.
1.14
Entradas y salidas analógicas.
1.15
Entradas y salidas digitales.
1.16
Lógica combinacional.
1.17
Ejercicios aplicados, elementos de activación.
1.18
Interruptores.
1.19
Pulsadores.
1.20
Sensores.
1.21
Finales de carrera.
1.22
Detectores de temperatura.
1.23
Células fotoeléctricas.
Página 12 de 306 1.24
Detectores de presión.
1.25
Detectores de nivel de líquidos.
1.26
Detectores de presencia.
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Temas Sexto grado Rebobinado de Motores Capítulo I 1. Motores de fase partida. 1.1 Partes principales del motor. 1.2 Rotor. 1.3 Estator. 1.4 Escudos. 1.5 Placas terminales. 1.6 Interruptor centrifugo. 1.7 Funcionamiento del motor de fase partida. 1.8 Arrollamiento jaula de ardilla. 1.9 Arrollamiento de arranque. 1.10 Arrollamiento de trabajo. 1.11 Identificación y localización de averías. 1.12 Pruebas a ejecutar para detección de fallas. 1.13 Rebobinado de un motor de fase partida. 1.14 Toma de datos. 1.15 Extracción de bobinas del estator. 1.16 Conductores para bobinas de motores. 1.17 Aislamiento de ranuras. 1.18 Creación de nuevas bobinas (métodos). 1.19 Conexión de los polos para dos tensiones de servicio (Diagramas de conexión lineales motor 120V.). 1.20 Forma de identificación de conexión de los polos. 1.21 Verificación eléctrica del nuevo arrollamiento. 1.22 Mantenimiento preventivo y correctivo. 1.23 Esquema de conexión lineal motor de 4 polos.
Página 14 de 306 1.24
Diagrama esquemático de motor de 4 polos.
1.25
Diagrama de tensiones de un motor monofásico.
1.26
Giro derecho motor 120V.
1.27
Giro izquierdo motor 120V.
Capítulo II 1. Motores monofásicos (120/240V.) 1.1 Motores doble tension de servicio. 1.2 Funcionamiento. 1.3 Mantenimiento preventivo y correctivo de motores 120/240v. 1.4 Identificación de los tipos de conexiones de motores bifásicos. 1.5 Clasificación de las conexiones de motores bifásicos. 1.6 Instalación de motores con sus conexiones bifásicos. 1.7 Tipos de condensadores. 1.8 Condesador de aceite. 1.9 Condensador electrolitico. 1.10 Calculo de condensador para motores monofasicos. 1.11 Partes del condensador. 1.12 Funcionamiento del condensador eléctrico. 1.13 Tipos de conexiones del condensador eléctrico. 1.14 Condensadores de arranque. 1.15 Condensadores permanentes. 1.16 Diagramas de conexiones. 1.17 Borneras de motores monofasicos.
Capítulo III 1. Motores Polifásicos de inducción. 1.1 Motores trifasicos. 1.2 Constitucion de unmotor trifasico. 1.3 Funcionamiento del motor trifasico. 1.4 Rebobinado de motor trifasico. 1.5 Conexiones fundamentales de un motor trifasico. 1.6 Forma de identificar conexiones en motores trifasicos. 1.7 Como calcular numero de fases. 1.8 Como calcular numero de polos. 1.9 Como calcular numero de grupos.
Página 15 de 306 1.10
Como calcular numero bobinas por grupo.
1.11 Mantenimiento a motores trifásicos. 1.12 Conexión de motores trifásicos gobernados por sistemas electromagnéticos. 1.13 Diagramas para conexión de motores trifásicos gobernados por sistemas electromagnéticos y automatizados. 1.14 Simbología industrial para motores trifásicos con sistemas automatizados. 1.15 Diagramas básicos. 1.16 Cambio de giro trifasico, conexión de puntas del motor. 1.17 Diagrama estrella lienal. 1.18 Diagrma doble estrella lienal. 1.19 Diagrama delta lienal. 1.20 Diagrma doble delta lineal. 1.21 Diagrama estrella esquematico. 1.22 Diagrma doble estrella esquematico. 1.23 Diagrama delta esquematico. 1.24 Diagrma doble delta esquematico.
Capítulo IV 1. Instalación de Motores Eléctricos trifásicos y monofásicos. 1.1 Instalaciones de motores eléctricos de corriente alterna 120 v. 1.2 Instalación de motores eléctricos de corriente alterna trifasicos. 1.3 Identificación de los sensores industriales 1.4 Selección de los sensores y los medidores para instalación de motores eléctricos. 1.5 Variadores de frecuencia. 1.6 Tipos de variadores de frecuencia. 1.7 Conexión de variadores de frecuencia. 1.8 Programación de variadores de frecuencia.
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Temas Sexto grado Taller de Electricidad III Capítulo I 1.
Control con mandos electromagnéticos industriales.
1.1
Motores eléctricos monofásicos y trifásicos.
1.2
Las partes de un motor trifásico.
1.3
Identificación de las partes de un motor trifásico.
1.4
Ejecución de conexiones de los motores trifásicos de corriente alterna.
1.5
Localización de averías de los motores
1.6
Mandos electromagnéticos.
1.7
Conexión de circuitos con contactores.
1.8
Cambio de giro.
1.9
Estrella/Delta.
1.10
Control de mando a base de Contactores, relés y temporizadores.
1.11
Circuito de arranque.
1.12
Circuito cambio de giro.
1.13
Circuito estrella – delta.
1.14
Arranque y maniobra de motores monofásicos
1.15
Arranque y maniobra de motores trifásicos.
Capítulo II 1.
Automatización de máquinas rotativas con logo.
1.1
Programación del LOGO 230RC.
1.2
Pantalla.
1.3
Computadora
1.4
Lenguajes de Programación.
1.5
KOP
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FUP
1.7
Programación
1.8
Funciones Generales.
1.9
Funciones Especiales.
1.10
Programación de Semáforo Peatonal.
1.11
Programación de Control de garaje
1.12
Elaboración de un semáforo.
1.13
Cambio de giro de un motor con transistores
1.14
Rectificadores
1.15
Relés
1.16
Timers
1.17
Elaboración de una fuente regulada
1.18
Placa de programación de PIC
1.19
Programación con Logo Soft 230RC
1.20
Programación con funciones básicas
1.21
Compuertas lógicas
1.22
Programación con funciones especiales
1.23
Proyecto de automatización
a.
Aplicación del Logo Soft 230 RC.
Capitulo III 3.1 PLC 3.2 Aplicación de programación del PLC de siemens Micro-win CPU 222. 3.3 Lenguajes de programación y su aplicación. 3.4 AWL 3.5 KOP 3.6 FUP 3.7 Aplicación funciones generales. 3.8 Aplicación funciones especiales 3.9 Programación. 3.10 Semáforo Peatonal.
Página 18 de 306 3.11 Semáforo de 2 vías. 3.12 Control de un garaje automatizado. 3.13 Control y mando de motores. 3.14 Automatización con funciones básicas. 3.15 Automatización de procesos industriales. 3.16 Aplicaciones de lenguajes de programación. 3.17 Lógica combinacional. 3.18 Automatización de semáforos. 3.19 Software interactivo 3.20 Proyecto con logo Soft 230RC
Capitulo IV 4.1 Aplicaciones automatizadas con logo. 4.2 Circuitos de electrónica digital. 4.3 PLC 4.4 Circuitos automatizados con el PLC siemens. 4.5 Variadores de frecuencia. 4.6 Lenguaje para programación de un plc. 4.7 Control y manejo de motores por medio de los PLC. 4.8 Sistemas combinacionales con PLC. 4.9 Lenguajes de programación. 4.10 AWL 4.11 KOP 4.12 FUP 4.13 Sistemas de mando automatizados. 4.14 Aplicaciones del PLC 4.15 Comunicación del PLC 4.16 Redes con PLC
Página 19 de 306 4.17 Control del PLC desde pantalla táctil. 4.18 Software interactivo Simatic Step 7.
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Automatización
Sexto Grado Capítulo I 1.1 Principios de Automatización Por Cristian Chavix La automatización de una máquina o proceso consiste en la incorporación de un dispositivo tecnológico que se encarga de controlar su funcionamiento. El sistema que se crea con la incorporación del dispositivo, denominado genéricamente automatismo, es capaz de reaccionar ante las situaciones que se presentan ejerciendo la función de control para la que ha sido concebido. Un sistema automatizado consta de: - La máquina o proceso que se quiere controlar. - Una unidad de control encargada de ejecutar las acciones necesarias. - Un conjunto de controladores o elementos de interfaz entre la máquina y el control. La información que utiliza la unidad de control es recogida por un conjunto de elementos denominados captadores. Esta información es el resultado de los cambios que tienen lugar en el estado de la máquina o proceso como consecuencia de su función. Por otra parte, la unidad de control genera órdenes que se transmiten a la máquina a través de actuadores, que transforman dichas órdenes en magnitudes o cambios físicos en el sistema mediante la aportación de potencia. En resumen, se trata de un proceso en lazo cerrado, en el que existe un flujo continuo de información desde la máquina o proceso a la unidad de control y viceversa. La información recibida en la unidad de control se trata según un método especificado previamente que se conoce como algoritmo de control del sistema, del que se obtienen las acciones que conducirán al funcionamiento de la máquina o proceso.
Página 21 de 306 Además, la unidad de control es capaz de proporcionar información ya elaborada sobre el estado y evolución del sistema al operador del mismo. Por otra parte, el operador puede intervenir en el desarrollo del control mediante las consignas que modifican los parámetros del algoritmo de control o tomar el mando total pasando el sistema a control manual.
1.1. Que es un autómata programable
En sí mismo, un autómata programable o PLC es un sistema de control informático industrial que supervisa continuamente el estado de los dispositivos de entrada y toma decisiones basadas en un programa personalizado para controlar el estado de los dispositivos de salida. Estos controladores pueden automatizar un proceso específico, una función de la máquina o incluso toda una línea de producción. Casi cualquier línea de producción, función de la máquina o proceso puede mejorarse en gran medida utilizando este tipo de sistema de control. Sin embargo, el mayor beneficio en el uso de un PLC es la capacidad de cambiar y replicar la operación o el proceso mientras se recoge y se comunica la información vital.
Ilustración 1 https://www.cursosaula21.com/que-es-un-automata-programable-oplc-y-como-funciona/
1.2. Historia de los autómatas programables Mucho antes de la llegada de los microchips y la computación, las grandes líneas de producción eran controladas por enormes y complejos conjuntos de relés, que no solo
Página 22 de 306 ocupaban mucho espacio, sino que eran bastantes costos, eran difíciles de cambiar, y obstaculizan la detección de problemas o errores. Mucho antes de la llegada de los microchips y la computación, las grandes líneas de producción eran controladas por enormes y complejos conjuntos de relés, que no solo ocupaban mucho espacio, sino que eran bastantes costos, eran difíciles de cambiar, y obstaculizan la detección de problemas o errores.
Ilustración 2 https://acortar.link/pAev2w
Como funciona un autómata programable. Los autómatas programables son capaces de realizar las mismas tareas de control que se realizan a través del cable y otras aplicaciones mucho más complejas. La programación interna del autómata y las líneas de comunicación electrónica hacen innecesarios muchos de los cables de interconexión que los sistemas de control por cable necesitan para operar.
Para conectar los dispositivos de campo el cableado todavía continúa siendo necesario, pero es mucho menos complejo, mucho menos laborioso y mucho más rápido. Estas virtudes facilitan la detección y corrección de posibles errores en el sistema y la modificación de la aplicación para añadir nuevas funcionalidades o personalizarlas a las especificidades del proceso industrial.
Principales ventajas de los autómatas programables o PLCs frente a las soluciones cableadas:
Página 23 de 306 El tamaño físico que ocupan los autómatas programables es mucho más reducido. El sistema de control no ocupa tanto espacio y es mucho más sencillo de insertar y manejar. Es mucho más sencillo, y más rápido, realizar cambios para añadir una nueva funcionalidad u optimizar el control de un proceso específico. Los PLCs integran dentro de su lógica interna funciones de diagnóstico y funciones de anulación. Para facilitar la rápida localización de errores y para aislar un módulo concreto por mal funcionamiento o que desarrolle una función no deseada dentro del sistema de control.
Ilustración 3 https://www.euroinnova.edu.es/blog/como-funciona-un-automataprogramable
En la disciplina perteneciente a la informática, se describen tres tipos de autómatas que reconocen tipos diferentes de lenguajes: los autómatas finitos, los autómatas a pila y las máquinas de Turing.
El autómata es la primera máquina con lenguaje, es decir, un calculador lógico cuyo juego de instrucciones se orienta hacia los sistemas de evolución secuencial.
La aparición de los ordenadores a mediados de los 50's inauguró el campo de la lógica programada para el control de procesos industriales. No obstante, aunque estos ordenadores resolvían los inconvenientes de un Sistema cableado o la llamada lógica cableada, presentaban nuevos problemas:
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Mala adaptación al entorno industrial. Coste elevado de los equipos. Necesidad de personal informático para la realización de los programas. Necesidad de personal especializado para el mantenimiento. Estos problemas se solucionarían con la aparición del autómata programable o PLC (Controlador Lógico Programable; en inglés Programable Logic Controler).
Desarrollo histórico. A mediados de los años 60, General Motors, preocupada por los elevados costos de los sistemas de control a base de relés, de lógica cableada, comenzó a trabajar con Digital en el desarrollo de un sistema de control que evitara los inconvenientes de la lógica programada. El resultado de la colaboración fue un equipo programado, denominado PDP-14, cuyo empleo no tardó en extenderse a otras industrias. En un principio, los autómatas programables solo trabajaban con control discreta ( Si o No ), por lo que los problemas que requerían la manipulación de magnitudes analógicas se dejaron para los tradicionales sistemas de control distribuido.
Resulta curioso anotar que R. E. Moreley, considerado por muchos el padre del autómata programable, trabajando independientemente de las especificaciones de la General Motors desarrolló un equipo que respondía a las necesidades de dicha multinacional.
Hacia la primera mitad de los años 70 los autómatas programables incorporan la tecnología de los microcontroladores, aumentando de este modo sus prestaciones:
Realización de operaciones aritméticas. Comunicación con los ordenadores. Incremento de la capacidad de memoria. Mejoras en los lenguajes de programación. Posibilidad de entradas y salidas analógicas.
Página 25 de 306 Posibilidad de utilizar redes de comunicaciones.
Ilustración 4 https://es.wikipedia.org/wiki/Aut%C3%B3mata_programable
1.5
Partes de un autómata programable
Teniendo claro las partes que componen a un autómata programable, podemos abordar la interrogante de su ciclo de funcionamiento. La función básica de los mismos es realizar una “Salida” o orden, que esté previamente programada, en respuesta a una señal generada por cualquiera que sea el módulo de entrada, y siguiendo un conjunto de reglas.
Un proceso que se puede describir en las siguientes etapas:
Escaneo de entrada: Recibe las señales emitidas por los dispositivos que conformen el módulo de entrada. Escaneo del programa: El autómata hace un revisión del programa que tiene alojado en su CPU, para verificar lo que hay que hacer, también se puede decir que verifica las preguntas que tiene que hacer sobre las señales recibidas. Ejecución de la lógica del programa: En esta fase se responde a las preguntas alojadas en el CPU, y en base a esto, se determina la orden de salida. Actuación de las salidas: En esta fase los dispositivos que conforman el módulo de salida reciben y ejecutan la orden emitida por el autómata programable.
Página 26 de 306 Mantenimiento: Es una fase final que se trata de un diagnóstico periodico, sobre las comunicaciones con los dispositivos, posibles actualizaciones, y la generación de informes sobre el propio funcionamiento o sobre datos obtenidos.
Ilustración 5 https://blog.structuralia.com/automatas-programables
1.6
Ventajas del autómata programable.
En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas. El ordenador y los autómatas programables ha intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas de forma programada.
El Autómata Programable Industrial (API) nació como solución al control de circuitos complejos de automatización. Por lo tanto se puede decir que un API no es más que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores,...) por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, peque os receptores,...) por otra.
Partes Partes de de un un Autómata Programable Autómata Programable La estructura básica de cualquier autómata es la siguiente:
• Fuente de alimentaciónFuente de alimentación • CPUCPU
Página 27 de 306 • Módulo de entradaMódulo de entrada • Módulo de salidaMódulo de salida • Terminal de programaciónTerminal de programación • Periféricos.Periféricos.
Respecto a su disposición externa, los autómatas pueden contener varias de estas secciones en un mismo módulo o cada una de ellas separadas por diferentes módulos. Así se pueden distinguir autómatas Compactos y Modulares.
Fuente de alimentación
Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220v c.a., a baja tensión de c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el Autómata.
Ilustración 6 https://1library.co/article/ventajas-de-los-aut%C3%B3matas-programablesaut%C3%B3matas-programables.yjj4x4py
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1.7
Desventajas del autómata programable
Diagrama de funciones secuencial (SFC) [19]: Es un método gráfico de modelado y descripción de sistemas, se compone de etapas, transiciones y acciones.
En la presente tesis se empleará un autómata programable de la marca Allen Bradley, familia MicroLogix modelo 1100. Este módulo cuenta con una tarjeta de entradas de código Micrologix 1762. Las características de este autómata y del módulo de entradas, se muestra a continuación: Voltaje de trabajo 120 a 240 Vac Entradas Digitales 10 a 24 Vdc Entradas Analógicas 2 embebidas con posibilidad de expandir mediante módulo Salidas Digitales Posee 6 relés Puertos de conexión Serial (RS232) y Ethernet Voltaje de trabajo 24 V DC Dimensiones 90 x 40.4 x 87 mm Número de entradas 10 digitales y 2 analógicas
El módulo deberá cumplir con las siguientes especificaciones:
Debe ser fácil de transportar dentro y fuera de los laboratorios de la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica.
Debe estar hecho de un material liviano pero resistente.
Debe ser posible realizar el programa controlador del módulo con cualquier autómata programable, sean de la marca Allen Bradley, Siemens o algún otro.
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Ilustración 7 s://postgradoingenieria.com/que-es-automata-programable/
1.8
Mandos electromagnéticos y la automatización
ara continuar con la Programación de Talleres y Seminarios Presenciales dirigidos a estudiantes del Centro Regional de la Universidad Tecnológica de Panamá (UTP), en Coclé, del 21 al 25 de febrero se desarrolló el Seminario Taller: “Introducción a mandos de control electromagnéticos para motores eléctricos”, organizado por la Facultad de Ingeniería Eléctrica (FIE) y la Subdirección de Investigación, Postgrado y Extensión (SIPE).
El objetivo del Taller fue que los 13 estudiantes participantes, conocieran los elementos y dispositivos básicos necesarios para el mando y control de motores eléctricos, que interpretaran diagramas y esquemas de cableados de mando y control de motores eléctricos según normas internacionales y utilizaran un software de simulación para el cableado de mandos y control de circuitos eléctricos con motores eléctricos.
Ilustración 8 https://www.monografias.com/trabajos101/sistemas-automatizacionmando-y-control/sistemas-automatizacion-mando-y-control
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1.9
Circuitos
electromagnéticos
magnéticos
en
esquemas
automatizados Un circuito magnético es un camino cerrado de material ferromagnético sobre el que actúa una fuerza magnetomotriz. Estos circuitos magnéticos pueden ser: Homogéneos: Una sola sustancia, sección uniforme y sometido a igual inducción en todo su recorrido. Circuitos magnéticos. En las máquinas eléctricas se usan circuitos de materiales ferromagnéticos para conducir los campos eléctricos necesarios para su funcionamiento. El uso de material ferromagnético es porque tienen una permeabilidad mucho más alta que el aire y por tanto el campo magnético tiende a quedarse dentro del material.
Ilustración 9 https://dianamardp-itm.webnode.es/electronica-analoga2/documentos/circuitos-magneticos/
1.12 Control con mandos electromagnéticos industriales con equipos automatizados
Para la automatización de procesos,se desarrollaron máquinas operadas con ControlesProgramables (PLC), actualmente de gran ampliación enindustrias como la textil y la alimentación. Para la información de las etapas de diseño y control de la producción se desarrollaron programas de computación para el dibujo (CAD), para el diseño (CADICAE), para la manufactura CAM, para el manejo de proyectos, para la planeación de requerimientos, para la programación de la producción, para el control de calidad, etc. La inserción de tecnologías de la información producción industrial de los países desarrollados ha conocido un ritmo de crecimiento cada vez más elevado en los últimos
Página 31 de 306 años. Por ejemplo, la Información amplia enormemente la capacidad de controlar la producción con máquinas de control computarizado y permite avanzar hacia mayores y más complejos sistemas de automatización, unas de cuyas expresiones más sofisticadas y más ahorradoras de trabajo humano directo son los robots, los sistemas flexibles de producción y los sistemas de automatización integrada de la producción (computer integrad manufacturing CIM). Aunque es evidente que la automatización sustituye a un alto porcentaje de la fuerza laboral no calificada, reduciendo la participación de los salarios en total de costos de producción, las principales razones para automatizar no incluye necesariamente la reducción del costo del trabajo.
Ilustración 10 https://www.monografias.com/trabajos101/sistemasautomatizacion-mando-y-control/sistemas-automatizacion-mando-y-control
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Capítulo II 1. Automatización. Por Billy Chitay La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los sistemas automatizados son soluciones que implementan muchas empresas que buscan una mayor eficiencia en sus operativas.
Figure 1 https://bit.ly/3nhvv9T
1.1
Evolución histórica de la automatización
Según Universidad ECCI: https://bit.ly/3A5coro Los orígenes de la automatización se encuentran en la Prehistoria, con el desarrollo de las máquinas simples que minimizaban la fuerza que debían hacer las personas. La energía animal o humana, con el tiempo, comenzó a reemplazarse por energías renovables (como la energía eólica o la energía hidráulica). La automatización industrial ha presentado una evolución a medida que las máquinas se vuelven más conectadas entre sí e inteligentes. Los antecedentes de ésta se remontan en la década de 1970, cuando se desarrolló el sistema de control distribuido.
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Figure 2: https://bit.ly/3u1Tj5A
1.2
Arquitectura y Componentes
Según AUTYCOM: https://bit.ly/3HTRm0L Un supervisor de automatización e inspección competente sabe que la automatización industrial diseña sistemas capaces de ejecutar tareas repetitivas y de controlar los procesos con ayuda de la tecnología. Sin embargo, al igual que en todos los procesos, esta disciplina de la ingeniería requiere de un análisis y diseño previo para desarrollar e implementar un sistema de control exitoso que garantice la operación continua y segura de cualquier organización. Dicho sistema debe ser adaptado de acuerdo con las necesidades y especificaciones de cada manufactura con el fin de aumentar la producción, a la vez que mejora la calidad del producto final. Estos sistemas de control se valen de dispositivos tecnológicos como computadoras, controladores
lógicos
programables
(PLCs),
controladores
de
automatización
programables (PACs), entre otros instrumentos, para regular o dirigir su actuación por sí mismos, es decir sin intervención de agentes exteriores, corrigiendo posibles fallas que se presenten durante el funcionamiento. Los sistemas automatizados tienen como objetivo proporcionar una visión completa del proceso automatizado; determinar el mejor método para realizar el proceso, y detectar la asignación errónea de recursos o las fallas en el proceso.
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Ilustración 3 : https://bit.ly/3xXLMpd
1.3
Tipos de control para autómatas programables
Según EENERGI: https://bit.ly/3NhuysB Un autómata programable, un PLC (controlador lógico programable) es una computadora utilizada en la automatización industrial para automatizar procesos industriales electromecánicos, electroneumáticos o electrohidráulicos. Puede automatizar un proceso industrial específico, una función concreta de una máquina, o toda una línea de producción configurada en líneas de montaje...
El autómata programable o PLC recibe información de los sensores o dispositivos de entrada conectados, procesa los datos recogidos y activa las salidas correspondientes según sus parámetros programados previamente. La mayoría de los PLCs actuales son modulares, para simplificar su diseño y poder añadir una amplísima gama de funcionalidades según las necesidades específicas del sistema de control: control analógico, control discreto, control PID (proporcional, integral y derivativo), control de posición, control de motor, comunicación serie o conexión en red.
El campo que abarcan los controladores programables se ha incrementado en todas las aplicaciones que necesitan control industrial: por su versatilidad, por su flexibilidad y por su comodidad. Son fáciles de programar, son fáciles de cablear, son fáciles de instalar y también son fáciles de cambiar o reemplazar. A pesar de su extensa gama, todos están formados por al menos los siguientes cinco componentes fundamentales:
•
Unidad central del proceso (CPU)
•
Ensamblaje de entrada y salida E/S
•
Fuente de alimentación
•
Unidad de programación
Página 35 de 306 •
Rack del bastidor
Ilustración 4: https://bit.ly/3NrnUQx
1.4
Conexión del equipo Automatizado
Según TeoriaEE: https://bit.ly/3OmgBeh En el rendimiento de un PLC influye muchísimo el estado de la instalación eléctrica, además de otras cuestiones, que son las que explico a continuación: Un kit básico de PLC incluye dos PLC: uno es el PLC principal, que es el que tienes que conectar al router, y el otro es el PLC supletorio, que es el que utilizarás para conectar un ordenador, una consola o una Smart TV. El PLC principal debe conectarse al router mediante cable Ethernet, aprovechando uno de los puertos LAN que haya disponibles en el router. A continuación, se deberá enchufar en una toma eléctrica. El PLC supletorio es el que debe enchufarse en la habitación donde tengamos el dispositivo que queremos conectar. En este caso tendremos que utilizar también un cable Ethernet, o bien a través de WiFi si se trata de un PLC con WiFi.
Ilustración 5; https://bit.ly/3ylrE1Z
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1.5
Logo 230 RC.
Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV El más utilizado en la industria es el LOGO de SIEMENS, que se define como un Módulo Lógico Inteligente que permite el control de varias Salidas Mediante la Programación de Varias Entradas. • Salidas pueden ser lámparas, bobinas de contactores o relés, en definitiva, cualquier receptor eléctrico. • Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva, cualquier elemento de control de un esquema eléctrico. Lo primero que llama la atención del LOGO es su tamaño. Cualquiera de sus modelos, largo o corto, permiten ser alojados en cualquier armario o caja con riel DIN normalizado.
Ilustración 6: https://bit.ly/3NkxbtW
1.6
Arquitectura
Según AreaTecnologica: https://bit.ly/2M1Rosf Los Autómatas Programables o PLCs son equipos electrónicos que dan solución al control de circuitos complejos de Automatización. Se suele llamar PLC (Programables Logic Controller) Controlador Lógico Programable porque los controles de las salidas se realizan a través de un programa previamente introducido en el LOGO.
Ilustración 7: https://bit.ly/3HUXKo9
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1.7
Entradas de logo 230 RC
Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva, cualquier elemento de control de un esquema eléctrico. Un logo 230 RC Dispone de 8 entradas analógicas para su conexión
1.8
Salidas de logo 230 RC
Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV Salidas pueden ser lámparas, bobinas de contactores o relés, en definitiva, cualquier receptor eléctrico. Un logo 230 RC dispone de 4 salidas para su conexión
1.9
Módulos de Expansiones para logo
Según LogicBus y InfoPLC: https://bit.ly/3nfCK24 y https://bit.ly/3u3mWTW Los módulos de expansión permiten ampliar el número de entradas y salidas que posee el PLC, cuando la capacidad de este no cumple con los requerimientos de una aplicación de automatización. Algunas de las características técnicas de los módulos de expansión son: Entradas y salidas digitales. Se incluyen una pantalla de seis líneas de texto con 20 caracteres en cada línea y cuatro teclas
de
función,
un módulo switch
Ethernet
de
4
puertos,
así
como
siete módulos digitales, tres módulos analógicos, y diversos módulos de potencia para la fuente de alimentación.
Ilustración 8: https://bit.ly/3HU7cs7
1.10 Voltajes para conexión de logo 230 RC Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV
Página 38 de 306 Generalmente los controladores deben alimentarse de forma independiente, mediante C.A. o C.C., con niveles de tensión de 24, 110 o 220V.
1.11 Esquema de conexión de logo 230 RC Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV Para las señales de entrada (denominadas con I1, I2…), deben ser mediante niveles de tensión para que el equipo detecte 2 señales digitales: señal entrante detectada (1 en formato digital) cuando en las entradas hay un nivel de tensión mayor a 79V; señal entrante no detectada (0 en formato digital) cuando en la entrada el nivel de tensión es menor a 40V. Para el bloque de salidas (denominadas Q1, Q2…), son llaves de tipo relés, los cuales no poseen tensión o alimentación proveniente desde el equipo PLC, de esta manera se debe proveer de alimentación adicional para los actuadores que se encuentren en la salida.
Ilustración9: https://bit.ly/3nhYaeV
1.12 Tipos de Logos Según Electrónica y Automatización: https://bit.ly/3I04kKo Existen dos tipos principales de estos dispositivos, los cuales están subdivididos en 2 categorías:
•
¡SIEMENS LOGO! V8 Módulo básico con pantalla.
•
¡SIEMENS LOGO! V8 Módulo básico sin pantalla.
Página 39 de 306
1. SIEMENS LOGO! V8 Módulo básico con pantalla Cuenta con una interfaz para la conexión de módulos de expansión. Soporta hasta 24 DI, 20 DO, 8 AI y 8 AO en módulos de expansión (DI-Entradas Digitales, DO-Salidas Digitales, AI-Entradas Analógicas y AO-Salidas Analógicas). Cuenta con un servidor web integrado. Interfaz de comunicación física Ethernet. Ranura de tarjetas micro CF estándar. 2. SIEMENS LOGO! V8 Módulo básico sin pantalla Salidas a relé con corriente máxima de salida de 10A. Ranura para tarjetas micro CF(opcional). Memoria EEPROM integrada para almacenamiento de programa de control. RTC en tiempo real con cambio horario automático. Cuenta con 8 DI y 4 DO Presenta 4 AI de variantes 12/24VDC o 0 a 10V. Estas entradas pueden ser utilizadas como DI si se requiere. Soporta hasta 24 DI, 20 DO, 8 AI y 8 AO en módulos de expansión (DI-Entradas Digitales, DO-Salidas Digitales, AI-Entradas Analógicas y AO-Salidas Analógicas). ¡Conexión a pantalla de texto TDE para LOGO! 8 a través de puerto Ethernet.
Ilustración10: https://bit.ly/3I04kKo
1.13 Procesos lógicos Según La Universidad Nacional De La Plata: https://bit.ly/3nhYaeV
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El más utilizado en la industria es el LOGO de SIEMENS, que se define como un Módulo Lógico Inteligente que permite el control de varias Salidas Mediante la Programación de Varias Entradas. • Salidas pueden ser lámparas, bobinas de contactores o relés, en definitiva cualquier receptor eléctrico. • Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva cualquier elemento de control de un esquema eléctrico. Lo primero que llama la atención del LOGO es su tamaño. Cualquiera de sus modelos, largo o corto, permiten ser alojados en cualquier armario o caja con riel DIN normalizado.
1.14 Lógica combinacional automatizada Según Introducción Automática: https://bit.ly/3NkBq8Q Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones booleanas –compuestas por operadores OR, AND, NAND, XOR– se pueden representar íntegramente mediante una tabla de verdad. Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentación.
Página 41 de 306 Ilustración10: https://bit.ly/3NkBq8Q
1.15 Electrónica Básica Según Campus Virtual: https://bit.ly/3OlLnUT Estudio de los componentes electrónicos discretos básicos como elementos de partida para la construcción de circuitos de aplicación: el estudio del funcionamiento de los circuitos analógicos y digitales se basa en el conocimiento de componentes discretos tales como resistencias, diodos y transistores. Primera toma de contacto del estudiante con instrumentación electrónica (fuente de alimentación, generador de señal, multímetro, osciloscopio) así como con sus primeros montajes eléctricos.
Ilustración 11: https://bit.ly/3xSYPs8
1.16 Electrónica Análoga Según HarZone: https://bit.ly/3OnHf6G La electrónica analógica es aquella que al contrario que la digital no trabaja con señales discretas, sino con señales continuas variables. Decimos que la electrónica digital es discreta por el hecho que cada señal solo puede tener dos valores. En cambio, en la electrónica analógica cada señal es de rango variable. La electrónica analógica se utiliza en el hardware de PC para una serie de utilidades concretas, pero especialmente se ha de tener en cuenta que el mundo funciona de forma analógica y que en muchos casos es necesaria una transformación de la señal digital a la analógica y viceversa.
Página 42 de 306 Por lo que el caso más claro de esto son los DAC, conversores de digital a analógico, y los ADC, conversores de analógico a la digital. Y con ello también podemos entender cuál es una de las utilidades básicas más conocidas, la de los altavoces y los micrófonos. En el primero una señal digital es transformada en una analógica para generar el sonido a través de ellos. En el segundo es el caso contrario y una señal analógica es digitalizada.
Ilustración12: https://bit.ly/3QHhJe6
1.17 Electrónica Digital Según Area Tecnologia: https://bit.ly/3u3SGIr Es una parte de la electrónica que trabaja con señales digitales, es decir, que trabaja con valores de corrientes y tensiones eléctricas que solo pueden poseer dos estados en el transcurso del tiempo.
Hay o no hay corriente o tensión, por eso este tipo de electrónica siempre es binaria. Binaria = 2 dígitos, el 0 y el 1 El valor 1 suele estar asociado al valor máximo de tensión o corriente y el 0 al valor mínimo o a su ausencia.
Muchos sistemas analógicos están siendo sustituidos por sistemas digitales que realizan funciones similares debido a sus ventajas:
Ilustración13: https://bit.ly/3OptpAD
1.18 Lenguajes de Programación para PLC en general Según Controladores Lógicos Programables: http://bit.ly/2XWwTjvs
Página 43 de 306 Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas como puede ser un ordenador. En el caso de los PLCs, los lenguajes de programación para los surgieron junto al mismo tiempo que la aparición del primer PLC, en 1968. Así se explica porque no se utilizaron para este fin lenguajes de programación de alto nivel como Pascal y C y, en su lugar, se emplearon otros lenguajes más simples y fáciles de entender, como podremos ver a continuación. Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes de que el sistema de numeración cambiase por la comisión internacional electrotécnica. De este modo se definieron los siguientes cinco lenguajes:
• Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales; • Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales; • Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo escalera); • Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar a C y, sobre todo a Pascal); • Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores.
1.19 Kop Según isa. unió vi: https://bit.ly/3OHc5a9 El lenguaje de contactos (KOP) es el primer lenguaje empleado para programar autómatas y específicamente diseñado para facilitar la tarea de leer y comprender programas de control de autómatas a los ingenieros eléctricos acostumbrados, hasta entonces, a implementar automatismos empleando tecnología eléctrica.
1.20 Fup. Según Diagrama de Funciones: https://bit.ly/3xYyYyS
Página 44 de 306 El lenguaje de programación FUP (diagrama de funciones) utiliza los símbolos gráficos del álgebra booleana para representar la lógica. También es posible representar en conexión directa con los cuadros lógicos funciones complejas, por ejemplo, funciones matemáticas.
1.21 Awl. Según Programación Siemens: https://bit.ly/3tZ6vb1 Es un lenguaje de programación textual orientado a la máquina. En un programa creado en AWL, las instrucciones equivalen en gran medida a los pasos con los que la CPU ejecuta el programa. Para facilitar la programación, AWL se ha ampliado con estructuras de lenguajes de alto nivel (tales como accesos estructurados a datos y parámetros de bloques). Es el más completo y el más complejo visualmente de seguir. Para instucciones sencillas es muy útil pero cuando se quiere hacer una lógica un poco compleja el trabajo de seguimiento y de depuración es complicado y fácilmente susceptible de cometer errores. En su haber, si lo que necesitas no lo puedes programar en AWL, es que no se puede programar con ninguno de los 3. Por otra parte, ambos lenguajes gráficos son traducibles a AWL, pero no al revés y no necesariamente entre ellos.
1.22 Programación. Según LOGO Manual: https://sie.ag/3NuFCTC Por programar se entiende la creación de programas. ¡Básicamente, un programa de LOGO! no es más que un esquema eléctrico representado de una forma diferente. ¡Hemos adaptado la representación al display de LOGO! ¡En este capítulo le mostraremos cómo gracias a LOGO! puede convertir sus aplicaciones en programas de LOGO! ¡Llegados a este punto debemos mencionar LOGO! Soft Comfort, el software de programación para LOGO!, que permite crear, probar, simular, modificar, guardar e imprimir los programas cómodamente. ¡En este manual sólo se describe la creación del programa en el propio LOGO!, ya que el software de programación LOGO! Soft Comfort dispone de una ayuda en pantalla muy completa
Página 45 de 306 Las entradas se designan con la letra I y una cifra. ¡Si observa la parte frontal de LOGO!, verá en la parte superior los bornes de las entradas. ¡Sólo en los módulos analógicos LOGO! AM 2 y AM 2 PT100 las entradas están en la parte inferior. Las salidas se designan con la letra Q y una cifra. Los bornes de las salidas se hallan en la parte inferior.
Ilustración 14: Link de arriba
¡En LOGO!, un bloque es una función que convierte información de entrada en información de salida. Antes era necesario cablear los distintos elementos en el armario eléctrico o en la caja de conexiones. Al elaborar el programa debe conectar bornes con bloques. A tal efecto, basta con elegir la conexión deseada en el menú Co. El menú Co debe su nombre al término inglés “Conector” (borne). ¡En la ilustración mostramos un display típico de LOGO! No es posible representar más de un bloque al mismo tiempo. Por ello, hemos previsto números de bloque para ayudar al usuario a controlar un circuito en conjunto.
Ilustración 15: Link de arriba
Página 46 de 306 ¡Cada vez que se inserta un bloque en un programa, LOGO! asigna un número a dicho bloque. ¡Por medio del número de bloque, LOGO! muestra la conexión entre bloques. Los números de bloque sólo pretenden facilitar la orientación en el programa. ¡Para convertir un circuito a LOGO! deberá comenzar en la salida del circuito. La salida es la carga o el relé que debe efectuar la conmutación. El circuito se convierte en bloques. A tal efecto, es necesario procesar el circuito desde la salida hasta la entrada: Paso 1: En la salida Q1 hay una conexión en serie del contacto de cierre S3 con otro elemento de circuito. Esta conexión en serie equivale a un bloque AND •
El programa se crea en el modo de programación. Tras una conexión de alimentación y “No Program / Press ESC” en el display, debe pulsar la tecla ESC para acceder al modo de programación.
•
La modificación de los valores de tiempo y de parámetros en un programa ya existente pueden realizarse en los modos de parametrización y programación. ¡Durante la parametrización LOGO! se encuentra en modo RUN, es decir, que el programa continúa en procesamiento (ver el capítulo 5). Para programar debe finalizar el procesamiento del programa con el comando “Stop”.
•
Para acceder al modo RUN debe ejecutar el comando de menú ’Start’ del menú principal.
•
En el modo RUN, para regresar al modo de operación Parametrización, deberá pulsar la tecla ESC.
•
Si está en el modo de parametrización y desea regresar al modo de programación, ejecute el comando “Stop” del menú de parametrización y responda con “Yes” a “Stop Prg”, colocando el cursor sobre “Yes” y pulsando la tecla Ok.
1.23 Funciones Básicas de logo 230 RC. Según LOGO Manual: https://sie.ag/3NuFCTC
Página 47 de 306 ¡LOGO! pone a su disposición diferentes elementos en el modo de programación. Para su orientación, hemos distribuido dichos elementos Las funciones básicas son elementos lógicos sencillos del álgebra de Boole. Las entradas y funciones básicas se pueden negar de forma individual, es decir, que, si en la entrada en cuestión hay un “1”, el programa utiliza un “0”; Si hay un “0”, se utiliza un “1”. Al introducir un programa encontrará los bloques de funciones básicas en la lista GF. Existen las siguientes funciones básicas:
Ilustración 16: Link de arriba
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Ilustración 17: Link de arriba
1.24 Funciones Especiales de logo 230 RC Según LOGO Manual: https://sie.ag/3NuFCTC Las funciones especiales se distinguen a primera vista de las funciones básicas por la denominación diferente de sus entradas. Las funciones especiales contienen funciones de tiempo, remanencia y diferentes posibilidades de parametrización para adaptar el programa a sus necesidades. En el presente apartado exponemos una breve visión de conjunto de las designaciones de las entradas, así como algunas aclaraciones particulares a las funciones especiales. ¡Al introducir un programa en LOGO!, en la lista SF aparecen los bloques de las funciones especiales. Es posible negar entradas y funciones especiales de forma individual, es decir, que, si en la entrada en cuestión hay un “1”, el programa utiliza un “0”; Si hay un “0”, se utiliza un “1”.
Página 49 de 306
Ilustración 18: Link de arriba
Ilustración 18: Link de arriba
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Ilustración 19: Link de arriba
Ilustración 20: Link de arriba
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Ilustración 21: Link de arriba
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Ilustración 22: Link de arriba
1.25 Entradas digitales. Según Programación Siemens: https://acortar.link/b75vF4 Los módulos de entrada digitales permiten conectar al autómata captador de tipo todo o nada como finales de carrera pulsadores... Los módulos de entrada digitales trabajan con señales de tensión, por ejemplo cuando por una vía llegan 24 voltios se interpreta como un "1" y cuando llegan cero voltios se interpreta como un "0" El proceso de adquisición de la señal digital consta de varias etapas. Protección contra sobretensiones Filtrado Puesta en forma de la onda Aislamiento galvánico o por opto acoplador.
1.26 Salidas Digitales.
Página 53 de 306 Según Programación Siemens: https://acortar.link/b75vF4 Un módulo de salida digital permite al autómata programable actuar sobre los preaccionadores y accionadores que admitan ordenes de tipo todo o nada.
El valor binario de las salidas digitales se convierte en la apertura o cierre de un relé interno del autómata en el caso de módulos de salidas a relé.
En los módulos estáticos (bornero), los elementos que conmutan son los componentes electrónicos como transistores o triacs, y en los módulos electromecánicos son contactos de relés internos al módulo.
Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión, solo pueden actuar sobre elementos que trabajan todos a la misma tensión, en cambio los módulos de salida electromecánicos, al ser libres de tensión, pueden actuar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas.
El proceso de envío de la señal digital consta de varias etapas:
•
Puesta en forma
•
Aislamiento
•
Circuito de mando (relé interno)
•
Protección electrónica
•
Tratamiento cortocircuitos
1.27 Modo de control automático. Según Programación Siemens: https://acortar.link/dF4mDL.
Página 54 de 306 Los controladores lógicos programables (PLC) son computadoras industriales que: Supervisan y controlan las aplicaciones de automatización industrial. Ejecutan tareas relacionadas con las operaciones de prueba y medición.
1.28 Temporizadores. Según Programación Siemens: https://acortar.link/5bQX5L Se trata de un dispositivo diseñado para controlar conexiones y desconexiones en circuitos eléctricos. Esta regulación, en las conexiones, depende de una programación previa de tiempo. Esta función los hace vitales en los procesos automatizados de muchos tipos. Los temporizadores PLC funcionan mediante un contador de tipo binario que mide pulsos. El tiempo que se programe para la tarea depende del proceso a controlar. Este es un factor importante, pues el temporizador, a diferencia de otros dispositivos, la programación previa es esencial.
Ilustración 23, link de arriba
1.29 Awl. Según Programación Siemens: https://acortar.link/pNqR80 Todos los PLCs incorporan funciones que reemplazan a la aplicación de contadores en el sistema de control. Además del obvio uso de estos contadores para contar, por ejemplo, piezas o ciclos de trabajo, la combinación de varios de ellos, quizás con el uso de algunas funciones de tipo aritmético, permite reemplazar programadores a leva y realizar funciones que de otra forma resultarían complicadas. Todos los contadores tienen una entrada de pulsos a contar, una entrada de reset, que cuando es activada lleva al contador a su estado inicial y una salida que se activa cuando la cuenta llega a su valor final.
Página 55 de 306 El tipo más común de contador es el ascendente, en el que el estado inicial es: cuenta cero con la salida desactivada. Al ir recibiendo pulsos en la entrada de conteo, la cuenta aumenta siempre manteniendo la salida desactivada, hasta el momento en que la cuenta llega al valor preseteado en el programa y el contador deja de contar. Podemos encontrarnos también con contadores descendentes, en los que se programa un valor inicial distinto de cero y la salida se activa cuando luego de realizar un conteo descendente la cuenta llega a cero.
Ilustración 24 link arriba
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Capítulo III 1. PLC S7-200 Por Eliud Mejía Este automatismo fácilmente programable para tareas de control, y concebido para ser utilizado en ambientes industriales, es lo que se conoce como PLC, acrónimo de Programmable Logic Controller, es decir, Controlador Lógico Programable. A él se conectan los captadores por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, pequeños receptores, etc...) por otra. Los autómatas programables no sólo tienen aplicación industrial, si no que también se emplean para automatizar procesos en el hogar (puerta de un garaje, luces de la casa, etc...), entre otros.
1.1. Arquitectura del PLC S7-200 Según: https://bit.ly/3bjsenL Los elementos esenciales, que todo autómata programable posee como mínimo, son: ➢ Sección de entradas: se trata de líneas de entrada, las cuales pueden ser digitales o analógicas. A estas líneas conectaremos los sensores (captadores). ➢ Sección de salidas: son una serie de líneas de salida, que también pueden ser de carácter digital o analógico. A estas líneas conectaremos los actuadores. ➢ Unidad central de proceso (CPU): se encarga de procesar el programa que el usuario ha introducido. La CPU toma, una a una, las instrucciones programadas por el usuario y las va ejecutando, cuando llega al final de la secuencia de instrucciones programadas, la CPU vuelve al principio y sigue ejecutándolas de manera cíclica. Para ello, dispone de diversas zonas de memoria, registros, e instrucciones de programa. Adicionalmente, en determinados modelos, podemos disponer de funciones ya integradas en la CPU; como reguladores PID, control de posición, etc...
Página 57 de 306
Además podemos disponer de otros elementos situados en el PLC, como lo son los siguientes: ➢ Unidad de alimentación (algunas CPU's la llevan incluida). ➢ Consola de programación: que nos permitirá introducir, modificar y supervisar el programa de usuario. Tiende a desaparecer, debido a que la mayoría se programan a partir del PC mediante programas específicos facilitados por cada fabricante; o programados directamente desde el propio autómata. ➢ Dispositivos periféricos: como nuevas unidades de E/S, más memoria, unidades de comunicación en red, etc... ➢ Interfaces: facilitan la comunicación del autómata con otros dispositivos (como un PC), autómatas, etc...
Ilustración 1 https://bit.ly/3bjsenL
Cpu: Es el corazón del autómata programable. Sus funciones son: ➢ Ejecutar el programa de usuario. ➢ Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no excede un determinado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A esta función se le suele denominar Watchdog (perro guardián). ➢ Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no accede directamente a dichas entradas.
Página 58 de 306 ➢ Renovar el estado de las salidas, en función de la imagen de las mismas, obtenida al final del ciclo de ejecución del programa de usuario. ➢ Chequear del sistema.
Memoria: Dentro de la CPU dispondremos de un área de memoria, la cual emplearemos para diversas funciones: ➢ Memoria del programa de usuario: aquí introduciremos el programa que el autómata 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...). ➢ Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código máquina que monitoriza el sistema (programa del sistema o firmware). Este programa es ejecutado directamente por el microprocesador/microcontrolador que posea el autómata. ➢ Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que empleamos para almacenar el programa de usuario, y en ciertos casos parte de la memoria de la tabla de datos. Suele ser de uno de los siguientes tipos: EPROM, EEPROM, o FLASH. Cada autómata hace subdivisiones específicas según el modelo y fabricante
Unidades de entrada y de salida: Podemos disponer de dos tipos de módulos de entrada y/o salida: ➢ Digitales. Se basan en el principio de todo o nada, es decir o no conducen señal alguna o poseen un nivel mínimo de tensión. Estas E/S se manejan a nivel de bit dentro del programa de usuario. ➢ Analógicas. Pueden poseer cualquier valor dentro de un rango determinado especificado por el fabricante. Estas señales se manejan a nivel de byte o palabra (8/16 bits) dentro del programa de usuario. Las E/S son leídas y escritas dependiendo del modelo y del fabricante, es decir, pueden estar incluidas sus imágenes dentro del área de memoria o ser manejadas a través de instrucciones específicas de E/S.
Interfases: Todo autómata, salvo casos excepcionales, posee la virtud de poder comunicarse con otros dispositivos (como un PC).
Página 59 de 306 Lo normal es que posea una E/S serie del tipo RS-232 (puerto serie). A través de esta línea se pueden manejar todas las características internas del autómata, incluida la programación del mismo, y suele emplearse para monitorizar el proceso
Ilustración 2
https://bit.ly/3bjsenL
Unidades de programación: La programación del autómata puede realizarse, generalmente, empleando alguno de los siguientes elementos: ➢ Consola de programación: suele tener la forma de calculadora. ➢ PC: es el modo más empleado en la actualidad. Permite programar desde un ordenador personal estándar, con todo lo que ello supone: herramientas más potentes, posibilidad de almacenamiento, impresión, transferencia de datos, monitorización mediante software SCADA, etc... Cada autómata, dependiendo del modelo y fabricante, posee una conexión a uno o a varios de los elementos anteriores.
Periféricos: El autómata programable, en la mayoría de los casos, puede ser ampliado. Las ampliaciones abarcan un gran abanico de posibilidades: módulos auxiliares de E/S (analógicas, digitales, etc...), memoria adicional, conexión con otros autómatas, etc... Cada fabricante facilita las posibilidades de ampliación de sus modelos, los cuales pueden variar incluso entre modelos de la misma serie.
1.2. Expansiones del S7-200 Según: https://www.tecnoplc.com/numero-maximo-modulos-acoplar-s7-200/
Página 60 de 306 Estos serán elementos extras que podremos acoplar a nuestro plc cuando nosotros utilicemos todas las entradas o salidas que están disponibles en el plc en el que estemos trabajando A la hora de diseñar nuestro proyecto de automatización siempre hay que plantear el hueco físico necesario para nuestro PLC y sus módulos de expansión, previamente calculando cuantas entradas y salidas vamos a utilizar, claro está, pero no siempre la primera configuración es la definitiva, ya que siempre surgen imprevistos y posiblemente se agreguen más mas entradas y salidas y señales adicionales al proyecto. Y el problema viene cuando ya tienen el montaje hecho y necesitas acoplar un módulo nuevo de expansión.
Ilustración 3
https://bit.ly/3QMGPbG
¿Qué hacer si no tenemos estos módulos?: La única solución si necesitamos más entradas o salidas es jugar con las referencias de Siemens y acoplar módulos que abarquen más entradas y salidas en un mismo módulo. Es decir, en lugar de utilizar dos módulos de 8 entradas y salidas, podemos utilizar un solo módulo de 16 entradas y salidas. De este modo nos ahorramos un módulo. Fácil solución, pero ante un proyecto de automatización sabemos que siempre debemos calcular previamente el coste, por tanto… la mejor opción es calcular con exactitud el proyecto y que nuestro cliente no nos pida nada adicional al proyecto…
1.3. Diagrama de conexión para Plc S7-200 Según: https://dokumen.tips/documents/el-s7-200-en-una-hora.html?page=7 El Plc llevara simbolizado en los bornes superiores “L” y “N”, en los cuales serán la línea y el neutro los que estarán conectados ahí, los bornes inferiores “M” y “L+” serán las salidas de le línea y del neutro. El borne “M” deberá ir conectado a los bornes “1M” y “2M”, esto se hará con el fin de energizar todos los bornes inferiores que nos ofrece nuestro Plc, en los bornes inferiores estarán conectados las entradas como lo son pulsadores, interruptores, etc.
Página 61 de 306 El borne “L+” tendrá que conectarse a “1L”, esto se hará con el fin de energizar todos los bornes superiores que nos ofrece nuestro Plc, los bornes superiores serán los que llevaran conectados todas nuestras salidas. Ya sea si vamos a conectar pulsadores, interruptores, bobinas, etc; estos deberán de estar energizados, ya sea que los energicemos por medio de los bornes “M” y “L+” o los energicemos de una fuente independiente, esto dependerá de lo que conectemos, ya que los bornes “M” y “L+” solo nos ofrecerán 24V DC, si nosotros necesitamos utilizar dispositivos que no consuman ese voltaje será recomendable utilizar una fuente externa para energizar nuestras entradas y salidas
Ilustración 4
https://dokumen.tips/documents/el-s7-200-en-una-hora.html?page=7
1.4. Tipos de PLC Según: https://www.clasificacionde.org/tipos-de-plc-2/ El Plc se clasifica en compacto, modular, montaje en rack, con panel operador, ordenador industrial, de ranura, tipo software, de banda baja y de banda estrecha.
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Ilustración 5
https://bit.ly/3HOt5cc
Compacto: Aquellos que están conformados por CPUS, PS, y módulos de entrada y salida en un mismo compartimiento, disponen por igual, de una entrada donde se puede medir la alta velocidad, y a la par cuenta con dos controladores analógicos. Modular: Son más variados que los compactos, ya que estos presentan el CPU, en un compartimiento aparte al SM y el CP, y aunque disponen de poco espacio para la distribución o colocación de módulos, existe la posibilidad de amplitud de los mismos. Estos pueden soportar una gran variedad de entradas y salidas, aunando a ello cuenta con una memoria más amplia, por lo que pueden albergar un programa más complejo, almacenar una cantidad moderada de datos y pueden realizar o enviar respuestas diferentes a la vez, su uso se halla destinado para el campo de las maquinarias donde deben ser controladas o monitorizadas. Montaje en rack: En este caso los módulos no se presentan almacenados todos en un mismo compartimiento o bien se encuentran segmentando, sino que se disponen de un modo organizado en el panel frontal del PLC, algunos expertos consideran que estos pueden brindar una respuesta más pronta a los comandos, dado que permiten un intercambio de datos a mayor velocidad. Panel operador: Cuenta con un interfaz que facilita y optimiza su funcionamiento, y que brindan una supervisión constante y actividad de monitoreo a las actividades que se presentan en las maquinas; especial mención merece la interfaz ya que esta se presenta con una pantalla y teclas que facilitan la introducción de comandos y por ende la generación de respuestas. Aunado a ello, la programación cuenta con una herramienta de software, la cual brinda gran confianza a los usuarios ya que esta además de facilitar las tareas, permite que se pueda llevar a cabo una serie de trabajos con mayor tranquilidad, sabiendo que los comandos envían respuestas más conformes con las deseadas, de modo tal, que el trabajo fluye con mayor correspondencia, siendo estos muy demandados hoy en día.
Página 63 de 306 Ordenador industrial: De peculiar conformación, ya que presentan dos Plc, uno que se haya en una pc y el otro en un compartimiento, es posible también que una de estos se encuentre en un área de hardware, mientras que otro se ubique en un espacio con software virtual. De ranura: De especial conformación, ya que esta trata de una tarjeta, como todas las que se emplean en el área de la informática, por medio de la cual se transmiten las funciones con mayor facilidad, esto hace que el Plc, sea más versátil pudiendo la misma liviana, ya que consta de una ranura desde la cual se puede controlar la tarjeta. Tipo software: Este es el más moderno de todos, ya que trata en sí de un Plc virtual, es decir, diseñado para que pueda ser adaptado en cualquier ordenador o dispositivo, con la finalidad de que pueda ser empleado o bien monitoreado desde cualquier especial, y llevar a cabo sus funciones con mayor resguardo, por lo que este se trata de un uso más sencillo. Banda baja: Puede trabajar a gran velocidad, como también facilita un campo de frecuencia mucho más amplio, por lo que fácilmente puede monitorear mayor cantidad de señales que pueda percibir. Banda estrecha: Se trata de aquellos que pueden monitorear una frecuencia mínima, es decir, que pueden trabajar o bien maniobrar a un rendimiento inferior, por lo que resulta ideal para el monitoreo de tareas caseras o bien domésticas, más no industriales.
1.5. PLC S7-200 CPU 222 Según: https://bit.ly/3nboxTN La CPU es la parte inteligente del sistema. Interpreta las instrucciones del programa de usuario y consulta el estado de las entradas. Dependiendo de dichos estados y del programa, ordena la activación de las salidas deseadas. La CPU está constituida por los siguientes elementos: ➢ Procesador ➢ Memoria monitor del sistema Procesador: Está constituido por el microprocesador, el reloj y algún chip auxiliar. El micropocesador es un circuito integrado, que realiza una gran cantidad de operaciones, que podemos agrupar en: ➢ Operaciones de tipo lógico.
Página 64 de 306 ➢ Operaciones de tipo aritmético. ➢ Operaciones de control de la transferencia de la información dentro del autómata. Para que el microprocesador pueda realizar todas estas operaciones está dotado de unos circuitos internos que son los siguientes: ➢ Circuitos de la unidad aritmética y lógica o ALU: Es la parte del µp donde se realizan los cálculos y las decisiones lógicas para controlar el autómata. ➢ Circuitos de la unidad de control (UC) o Decodificador de instrucciones: Decodifica las instrucciones leídas en memoria y se generan las señales de control. ➢ Acumulador: Es la encargada de almacenar el resultado de la última operación realizada por el ALU. ➢ Flags: Flags, o indicadores de resultado, que pueden ser consultados por el programa. ➢ Contador de programa: Encargada de la lectura de las instrucciones de usuario. ➢ Bus(interno): No son circuitos en si, sino zonas conductoras en paralelo que transmiten datos, direcciones, instrucciones y señales de control entre las diferentes partes del mp
Memoria monitor: Es una memoria de tipo ROM, y además del sistema operativo del autómata contiene las siguientes rutinas, incluidas por el fabricante. ➢ Inicialización tras puesta en tensión o reset. ➢ Rutinas de test y de respuesta a error de funcionamiento. ➢ Intercambio de información con unidades exteriores. ➢ Lectura y escritura en las interfaces de E/S.
1.6. Tipos de CPU Según: https://xdoc.mx/documents/modulos-de-expansion-del-s7-200-5fdedcac37f3e El PLC S7-200 tendrá una variedad de CPU, los cuales son: CPU 221: El PLC Compacto Entradas/Salidas: 10, no ampliables Capacidad programa: 4 Kbyte
Página 65 de 306 Dimensiones: 90 x 80 x 62 mm CPU 212 Entradas/Salidas: 14, ampliables Capacidad programa: 1 Kbyte Dimensiones: 160 x 80 x 62 mm CPU 222: La solución más compacta Entradas/Salidas: 14, ampliables Capacidad programa: 4 Kbyte Dimensiones: 90 x 80 x 62 mm CPU 214 Entradas/Salidas: 24 ampliables Capacidad programa: 4 Kbyte Dimensiones: 197 x 80 x 62 mm CPU 224: La nueva CPU compacta de alto nivel Entradas/Salidas: 24 ampliables Capacidad programa: 8 Kbyte Dimensiones: 120 x 80 x 62 mm CPU 215: El PLC comunicativo Puertos PPI y PROFIBUS DP integrados Entradas/Salidas: 24 ampliables Capacidad programa: 8 Kbyte Dimensiones: 218 x 80 x 62 CPU 216: Potencia RS-485 Entradas/Salidas: 40 ampliables Capacidad programa: 8 Kbyte Dimensiones: 218 x 80 x 62 mm CPU 226: Alto nivel Entradas/Salidas: 40 ampliables
Página 66 de 306 Capacidad programa: 8 Kbyte
1.7. Lenguajes de Programación Según: https://bit.ly/3bjsenL Los primeros autómatas programables surgieron debido a la necesidad de sustituir los enormes cuadros de maniobra construidos con contactores y relés. Por lo tanto, la comunicación hombremáquina debía ser similar a la utilizada hasta ese momento. El lenguaje utilizado, debería ser interpretado, con facilidad, por los mismos técnicos electricistas que anteriormente estaban en contacto con la instalación. Con el fin de subsanar este problema la dirección del IEC (estándar internacional) ha elaborado el estándar IEC 1131-3 para la programación de PLC's, con la idea de desarrollar el estándar adecuado para un gran abanico de aplicaciones. Los lenguajes gráficos y textuales definidos en el estándar son una fuerte base para entornos de programación potente en PLC's. Los lenguajes más significativos son: ➢ Lenguaje de contactos (KOP): es el que más similitudes tiene con el utilizado por un electricista al elaborar cuadros de automatismos. ➢ Lenguaje por lista de instrucciones (AWL): consiste en elaborar una lista de instrucciones. ➢ Plano de funciones lógicas (FUP): resulta especialmente cómodo de utilizar cuando estamos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente. ➢ GRAFCET: es el llamado Gráfico de Orden Etapa-Transición. Ha sido especialmente diseñado para resolver problemas de automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas a las etapas y las condiciones a cumplir a las transiciones. Este lenguaje resulta enormemente sencillo de interpretar por operarios sin conocimientos de automatismos eléctricos.
Página 67 de 306 Ilustración 6
https://bit.ly/3bjsenL
1.8. Microwin Step 7 Según: https://bit.ly/3bjsenL El paquete de programación STEP 7--Micro/WIN constituye un entorno de fácil manejo para desarrollar, editar y observar el programa necesario con objeto de controlar la aplicación. STEP 7--Micro/WIN provee tres editores que permiten desarrollar de forma cómoda y eficiente el programa de control. Aspecto general: la pantalla se divide en 4 partes principalmente (además de los menús e iconos de acceso rápido): ➢ Barra de navegación: nos permite acceder a las opciones más comunes de forma rápida. ➢ Árbol de operaciones: en donde se sitúan todas las órdenes de programación aceptadas por el autómata. ➢ Ventana de resultados: en la que se visualiza el estado de la compilación del programa, errores, etc... ➢ Ventana de programación: situada a la parte derecha y dividida por Networks (líneas de programación). En este lugar elaboraremos el programa que ha de gobernar al PLC. Su aspecto varía según el lenguaje elegido (KOP, AWL ó FUP) y que podremos seleccionar a través de las teclas que llevan sus mismos nombres. Hay que señalar que el programa es capaz de traducir a cualquiera de estos lenguajes, es decir: si p. ej. estamos programando en AWL y seleccionamos el lenguaje KOP, se realizará automáticamente una traducción del programa de AWL a KOP...
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Ilustración 7
https://bit.ly/3bjsenL
Ordenes: A partir de ahora todas las explicaciones versarán sobre el lenguaje KOP, por tratarse del lenguaje más intuitivo debido a su carácter eléctrico
Ilustración 8 https://bit.ly/3bjsenL
El programa presenta varias maneras de introducir contactos, bobinas o cuadros: ➢ Desde el Árbol de direcciones, abriendo las distintas carpetas existentes dentro de Operaciones. ➢ O bien a través de los iconos que aparecen como marcados en el dibujo como: 1 (contactos) → para insertar entradas.
Página 69 de 306 2 (bobinas) → para insertar salidas. 3 (cuadros) → para insertar funciones ya programadas (contadores, temporizadores, etc...). Una vez introducido el elemento seleccionado, deberemos darle nombre: para ello deberemos colocarnos en los interrogantes situados en la parte superior del elemento y teclear la estructura explicada con anterioridad para entradas y salidas (el resto de elementos serán explicados más adelante). Para realizar combinaciones (serie, paralelo, mixto...) de funciones/elementos deberemos utilizar “las líneas”, que permiten realizar ramificaciones a partir de una única línea. Direccionamiento Simbólico: Hasta ahora hemos editado el programa del PLC utilizando operandos en el “idioma del PLC” (I 0.0, Q 0.0, etc...). Sin embargo, con un programa muy largo, este tipo de operandos dificulta su lectura y comprensión. Sería muy útil poder trabajar con las denominaciones de los interruptores o con un texto explícito, es decir, en lugar de I 0.0 utilizar “pulsador de marcha”... Para ello, hemos de recurrir al direccionamiento simbólico, al cual podemos acceder a través de la Barra de navegación o bien recurriendo a las opciones del menú Ver, seleccionando en ambos casos la opción Tabla de símbolos. Con ello obtendremos una ventana para editar la tabla de símbolos: ➢ Bajo “nombre” introduciremos lo que luego se visualizará como texto explícito. ➢ Bajo “direcciones” se introducen los operandos que deben ser sustituidos por los nombres simbólicos. ➢ Bajo “comentario” podemos introducir un texto explicativo. Para que tenga efecto, no deberemos olvidar guardar el trabajo realizado.
Ilustración 9
Página 70 de 306 Finalmente, debemos activar el direccionamiento simbólico. Para ello, a través del menú Ver seleccionaremos la opción Direccionamiento simbólico.
Ilustración 10
Copilar-Ejecutar: Llegados a este punto debemos transferir el programa elaborado al autómata, para ello seleccionaremos el icono Cargar en CPU.
Ilustración 11
La opción Cargar en PG realiza el proceso contrario, es decir, carga el programa que tiene el autómata en memoria al MicroWin.
Ilustración 12
Por fin podemos ejecutar el programa, mediante la opción RUN, y observar su funcionamiento real a través del PLC. Debemos recordar que el autómata debe tener su selector en posición TERM. Cuando queramos detener la ejecución, será suficiente con presionar el icono STOP.
Página 71 de 306 Ilustración 13
1.9. Simulador S7-200 El problema que plantea el programa anterior reside en el hecho de que no permite simular el programa diseñado a no ser que conectemos un autómata. Para subsanar este hecho utilizaremos un simulador, desde el cual podamos probar nuestros diseños sin necesidad de tener un PLC. A continuación se detallan los pasos a seguir: ➢ Adecuar el archivo: Una vez diseñado y compilado el programa (ver apartado 3.6), para asegurarnos de que no existen errores, lo guardaremos... al guardar se crea un archivo de extensión MWP con el nombre que le indiquemos, por ejemplo Prueba.mwp
Ilustración 14
Este archivo no es adecuado, ya que el simulador sólo acepta archivos con extensión AWL. Por ello, una vez guardado, deberemos exportar el programa para conseguir un archivo con extensión AWL, que es la extensión aceptada por el simulador. Podemos darle, por ejemplo, el nombre Prueba.awl
Ilustración 15
➢ Ejecutar Programa: Cada vez que ejecutemos el simulador, nos pedirá una contraseña que deberemos introducir de forma correcta para habilitar sus funciones.
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Ilustración 16
Antes de cargar ningún programa, deberemos configurar correctamente el tipo de autómata... en nuestro caso, recordemos que se trata de la CPU 224.
Ilustración 17
Ahora ya podemos cargar el programa que queremos simular... deberemos tener en cuenta la versión del MircoWin utilizada para el diseño del programa.
Ilustración 18
Una vez seleccionado y abierto el programa a simular, aparecerá un mensaje de error. Pero, que no os preocupe porque se ha cargado correctamente.
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Ilustración 19
Finalmente ya solo nos queda poner en RUN el simulador y “jugar” con la botonera.
Ilustración 20
1.10. PC-SIMU Según: https://www.germanmadrid.com/2020/01/25/pc-simu/ Este simulador nos ayudara a poder ejecutar nuestros circuitos y ver su funcionamiento de una forma real desde nuestro ordenador, antes de enlazar el PC-SIMU con el S7-200 es recomendable que ya tengamos listo nuestro circuito para que nos evitemos hacer mas procesos. Ejecutar Programa: Al darle doble clic aparecerá la siguiente ventana, dale click en Aceptar.
Ilustración 21
Página 74 de 306 A continuación aparecerá la siguiente ventana, dale click en el cuadro de PC_SIMU. Ingresa la clave del simulador y da click en OK. Esta clave será 9966. Una vez hecho lo anterior, comenzarás agregando los elementos que utilizaremos en nuestro circuito programado, los elementos se podrán encontrar fácilmente con los iconos que nos proporciona el simulador.
Ilustración 22
Antes de dibujar el elemento que necesitemos deberás configurar las entradas o salidas del mismo. A continuación te muestro como deberá quedar en este proyecto en particular. El nombre de las direcciones debe de ser iguales a las que colocamos en el direccionamiento simbólico del Microwin. Esto se hará tanto en las entradas como las salidas
Ilustración 23
Para empezar la simulación deberás poner ambos simuladores en la pantalla para ver lo que sucede en cada ventana (El PLC y el Circuito Creado). Para poner el PC Simu en modo simulación deberás presionar el botón Simulación y después Inicio como se muestra a continuación.
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Ilustración 24
https://www.germanmadrid.com/2020/01/25/pc-simu/
Una vez hecho esto, deberás poner el PLC S7-200 en modo Run mediante el siguiente botón.
Ilustración 25
https://www.germanmadrid.com/2020/01/25/pc-simu/
Con esto los dos simuladores ya deberían estar enlazados y trabajando. Lo siguiente es dar inicio a la secuencia mediante el botón u otro elemento que accionaran el circuito.
Ilustración 26
https://www.germanmadrid.com/2020/01/25/pc-simu/
1.11. Simbología del PLC S7-200 Según: http://isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/ApuntesS7-200.pdf La simbología que se utilizara será la KOP, esta simbología se encuentra en el programa Microwin, el cual utilizamos para hacer la programación que luego cargaremos a nuestro PLC. A continuación se presentaran los símbolos mas comunes
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Ilustración 27
Las simbologías anteriores representan todas las entradas y salidas que nos puede ofrecer nuestro PLC, no todos tienen todos estos elementes, esto dependerá de tipo de CPU que tengamos
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Ilustración 28
1.12. Set Según: https://bit.ly/3nh76Bb La instrucción set, significa establecer (que sería algo así como activar), se activa o establece cuando por su extremo izquierdo le llega un 1 lógico, mientas que, si le llega un cero lógico, este no cambia su estado. Es decir, mientras le llegue un pequeño pulso se convertirá en 1 lógico, sin importar que cerremos el paso de la corriente para que vuelva a 0 eso no será posible, ya que media
Página 78 de 306 vez se convierte en 1 lógico este se mantendrá en ese estado siempre, a no ser que coloquemos un reset para que vuelva a estado 0
Ilustración 29
1.13. Reset Según: https://bit.ly/3nh76Bb La instrucción reset, significa restablecer (que seria algo así como desactivar). Inicialmente tiene que estar activada, de esa forma se puede desactivar o restablecer cuando le llega un 1 lógico, mientras que, si le llega un 0 lógico, este no cambia su estado. Es decir, reset al estar en estado 1 evitara que la bobina set entre en función, pero ya cuando esta salida se pone en estado 0, la bobina set podrá ejercer el trabajo para el que la programamos. El reset nos servirá para poder poner en estado 0 a nuestro set, ya que set necesitara siempre en reset para poder detenerse, si set no cuenta con reset, este no detendrá su trabajo.
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1.14. Temporizadores Según: http://isa.uniovi.es/~vsuarez/ii/Temporizadores/index.htm Es posible utilizar temporizadores para implementar funciones controladas por tiempo. El juego de operaciones S7-200 ofrece tres tipos de temporizadores como se muestra a continuación. ➢ Temporizador de retardo a la conexión (TON) para temporizar un solo intervalo. ➢ Temporizador de retardo a la conexión memorizado (TONR) para acumular varios intervalos temporizados. ➢ Temporizador de retardo a la desconexión (TOF) para ampliar el tiempo después de un cambio a "falso" (por ejemplo, para enfriar un motor tras haber sido desconectado) Acciones de los temporizadores
Página 79 de 306 Si en algún caso necesitamos reiniciar el tiempo que lleva contando el temporizador, se podrá reiniciar utilizando un reset con el nombre del temporizador
Nombramiento de temporizadores: Se dispone de temporizadores TON, TONR y TOF con tres resoluciones. La resolución viene determinada por el número del temporizador que muestra la tabla siguiente. El valor actual resulta del valor de contaje multiplicado por la base de tiempo. Por ejemplo, el valor de contaje 50 en un temporizador de 10 ms equivale a 500 ms.
Tabla 1
TON: La operación Temporizador de retardo a la conexión (TON) cuenta el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación. Si el valor actual (Txxx) es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activa el bit de temporización (bit T). El valor actual del temporizador de retardo a la conexión se borra cuando la entrada de habilitación está desactivada (OFF). El temporizador continúa contando tras haber alcanzado el valor de preselección y para de contar cuando alcanza el valor máximo de 32767.
Ilustración 31
TONR: La operación Temporizador de retardo a la conexión memorizado cuenta el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitación. Si el valor actual (Txxx) es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activa el bit de temporización (bit T). El valor actual del temporizador de retardo a la conexión memorizado se mantiene cuando la entrada está desactivada (OFF).
El temporizador de retardo a la conexión memorizado sirve para acumular varios períodos de tiempo de la entrada en ON. Para borrar el valor actual del temporizador de
Página 80 de 306 retardo a la conexión memorizado se utiliza la operación Poner a 0 (R). El temporizador continúa contando tras haber alcanzado el valor de preselección y para de contar cuando alcance el valor máximo de 32767.
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TOF: El Temporizador de retardo a la desconexión (TOF) se utiliza para retardar la puesta a 0 (OFF) de una salida durante un período determinado tras haberse desactivado (OFF) una entrada. Cuando la entrada de habilitación se activa (ON), el bit de temporización se activa (ON) inmediatamente y el valor actual se pone a 0. Cuando la entrada se desactiva (OFF), el temporizador cuenta hasta que el tiempo transcurrido alcanza el valor de preselección. Una vez alcanzado éste, el bit de temporización se desactiva (OFF) y el valor actual detiene el contaje. Si la entrada está desactivada (OFF) durante un tiempo inferior al valor de preselección, el bit de temporización permanece activado (ON). Para que la operación TOF comience a contar se debe producir un cambio de ON a OFF. Si un temporizador TOF se encuentra dentro de una sección SCR y ésta se encuentra desactivada, el valor actual se pone a 0, el bit de temporización se desactiva (OFF) y el valor actual no cuenta.
Ilustración 33
1.15. Contadores Según: https://instrumentacionycontrol.net/programacion-de-plcs-contadores/ Un contador es una función de cómputo que permite efectuar la cuenta de acontecimientos o efe impulsos. La cuenta se puede programar en forma progresiva (ascendente) o regresiva (descendente). La operación de conteo consiste en incrementar 1 al contenido del contador, mientras que la operación de descuento consiste en decrementar 1 al contenido del contador, ambos al presentarse un pulso o un acontecimiento.
Página 81 de 306 La función del contador, permite activar salidas o memorias internas, en el momento que su registro de conteo coincide con el valor presente previamente definido. Por otro lado si el registro es diferente al valor de presente la salida asociada al contador no se activara.
Ilustración 34
1.16. CTU Según: https://www.west-l.com/uploads/tdpdf/s7-200_esp_man.pdf Operaciones de contaje (SIMATIC) Incrementar contador: La operación Incrementar contador (CTU) empieza a contar adelante a partir del valor actual cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU). Si el valor actual (Cxx) es mayor o igual al valor de preselección PV, se activa el bit de contaje Cxx. El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivación (R) o al ejecutarse la operación Poner a 0. El contador se detiene cuando el valor de contaje alcance el valor límite superior (32.767). Funcionamiento en AWL: ➢ Entrada de desactivación: valor superior de la pila ➢ Entrada de contaje adelante: valor cargado en el segundo nivel de la pila
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Operaciones de contaje (IEC) Contador ascendente: La operación Contador ascendente (CTU) cuenta adelante desde el valor actual hasta el valor prefijado (PV) al producirse un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU). Si el valor actual (CV) es mayor o igual al valor prefijado, se activa el bit de contaje (Q). El contador se inicializa al activarse la entrada de desactivación (R). El contador ascendente se detiene al alcanzar el valor prefijado.
1.17. CTD Según: https://www.west-l.com/uploads/tdpdf/s7-200_esp_man.pdf Operaciones de contaje (SIMATIC) Decrementar contador: La operación Decrementar contador (CTD) empieza a contar atrás a partir del valor actual cuando se produce un flanco negativo en la entrada de contaje atrás (CD). Si el valor actual Cxx es igual a 0, se activa el bit de contaje Cxx. El contador desactiva el bit de contaje Cxx y carga el valor actual con el valor de preselección (PV) cuando se activa la entrada de carga LD. El contador se detiene al alcanzar el valor cero y el bit de contaje Cxx se activa. Funcionamiento en AWL: ➢ Entrada de carga: valor superior de la pila ➢ Entrada de contaje atrás: valor cargado en el segundo nivel de la pila
Ilustración 36
Operaciones de contaje (IEC)
Página 83 de 306 Contador descendente: La operación Contador descendente (CTD) empieza a contar atrás desde el valor prefijado (PV) cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje atrás (CD). Si el valor actual (CV) es igual a cero, se activa el bit de salida del contador (Q). El contador se inicializa y carga el valor actual en el valor prefijado cuando se habilita la entrada de carga (LD). El contador descendente se detiene al alcanzar el valor cero.
1.18. CTUD Según: https://www.west-l.com/uploads/tdpdf/s7-200_esp_man.pdf Operaciones de contaje (SIMATIC) Incrementar/decrementar contador: La operación Incrementar/decrementar contador (CTUD) empieza a contar adelante cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU), y empieza a contar atrás cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje atrás (CD). El valor actual Cxx del contador conserva el contaje actual. El valor de preselección PV se compara con el valor actual cada vez que se ejecuta la operación de contaje. Cuando se alcanza el valor máximo (32.767), el siguiente flanco positivo en la entrada de contaje adelante invierte el contaje hasta alcanzar el valor mínimo (32.768). Igualmente, cuando se alcanza el valor mínimo (32.768), el siguiente flanco positivo en la entrada de contaje atrás invierte el contaje hasta alcanzar el valor máximo (32.767). Si el valor actual (Cxx) es mayor o igual al valor de preselección PV, se activa el bit de contaje Cxx. En caso contrario, se desactiva el bit. El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivación (R) o al ejecutarse la operación Poner a 0. Funcionamiento en AWL: ➢ Entrada de desactivación: valor superior de la pila ➢ Entrada de contaje atrás: valor cargado en el segundo nivel de la pila ➢ Entrada de contaje adelante: valor cargado en el tercer nivel de la pila
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Página 84 de 306 Operaciones de contaje (IEC) La operación Contador ascendente/descendente (CTUD) cuenta adelante o atrás desde el valor actual (CV) al producirse un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU) o de contaje atrás (CD), respectivamente. La salida ascendente (QU) se activa cuando el valor actual (CV) es igual al valor prefijado. La salida descendente (QD) se activa cuando el valor actual (CV) es igual a cero. El contador carga el valor actual en el valor prefijado (PV) cuando se habilita la entrada de carga (LD). De forma similar, el contador se inicializa y carga el valor actual con 0 cuando se habilita la desactivación (R). El contador se detiene cuando alcanza el valor prefijado, o bien 0.
1.19. Lógica Combinacional Según: https://masterplc.com/programacion/compuertas-logicas-en-el-plc/ Como todos sabemos, una puerta lógica es el bloque de construcción para el circuito digital. Toma una entrada binaria (0, 1) y como resultado dá una salida binaria basada en la entrada provista. A continuación mostraremos los mas comunes ➢ Compuerta AND en PLC Al conectar los contactos normalmente abiertos en serie, se puede implementar la puerta AND.
Cuando los contactos A y B de las entradas se aplica un 1 (true), entonces la salida OUTPUT pasa a nivel alto
➢ Compuerta OR en PLC Al conectar los contactos normalmente abiertos en paralelo, se puede implementar una compuerta OR.
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Ilustración 38
Cuando en cualquiera de las entradas A y B se aplica un 1 (true), entonces la salida OUTPUT pasa a nivel alto.
➢ Compuerta NOT en PLC Al utilizar un solo contacto normalmente cerrado, se puede implementar una compuerta NOT
Ilustración 39
El estado invertido de la entrada se obtiene como una salida. a nivel alto
➢ Compuerta NAND en PLC Al conectar los contactos normalmente cerrados en paralelo entre sí, se puede implementar una compuerta NAND.
O simplemente invirtiendo la salida de la compuerta AND, se puede implementar la puerta NAND
➢ Compuerta NOR en PLC
Página 86 de 306 Al conectar los contactos normalmente cerrados en serie, se puede implementar una compuerta NOR.
Ilustración 40
Si ambas entradas se restablecen a 0 (false), la salida pasa a Alto, de lo contrario, permanece en estado Bajo
➢ Compuerta XOR en PLC Al conectar los contactos A (NA) y B (NC) en serie con paralelo los contactos A (NC) y B (NA) , se puede implementar una compuerta XOR.
Ilustración 41
Cuando ambas entradas son idénticas, la salida es 0. La salida es alta cuando A ≠ B
1.20. Procesos Automatizados Según: https://www.macroplc.com/aplicaciones/ El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software de los PLC amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Las reducidas dimensiones del PLC, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como: Espacio reducido, procesos de
Página 87 de 306 producción cambiantes, procesos complejos y amplios, y que requieren de una programación centralizada de las partes del proceso. A continuación se mostraran procesos automatizados que se pueden hacer por medio de un PLC: ➢ Maniobras de Máquinas Maquinaria industrial del mueble y la madera. Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento. ➢ Maniobra de Instalaciones Instalaciones de aire acondicionado y calefacción. Instalaciones de seguridad. ➢ Automóvil Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc. Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc. ➢ Plantas químicas y petroquímicas Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc.). Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc. ➢ Alimentación Envasado, empaquetado, embotellado, almacenaje, llenado de botellas, etc. ➢ Papeleras y madereras Control de procesos, serradoras, producción de conglomerados y de laminados, etc. ➢ Producción de energía Centrales eléctricas, turbinas, transporte de combustible, energía solar, etc. ➢ Tráfico Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc.
Ilustración 42
https://bit.ly/3A5u4TK
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1.21. Ejemplos de Circuitos Básicos con PLC S7-200 Según: https://bit.ly/3bjsenL ➢ Autoenclavo: Hasta este momento, habíamos considerado las entradas como interruptores, es decir, la salida permanece activada mientras la entrada esté cerrada (1 o nivel alto), pero qué ocurre cuando utilizamos pulsadores y queremos que la salida quede “activada permanentemente”.
En estos casos, que representan la mayoría de las ocasiones, deberemos enclavar la salida o recurrir a la opción SET. No debemos olvidar que todo Set lleva asociado un Reset, a no ser que queramos mantener activada la salida siempre.
Aunque hay otra forma de realizar este trabajo, el cual es colocar un contacto abierto de la bobina en paralelo con el pulsador de inicio, y a esto colocamos un pulsador de paro ya sea antes o después de haber puesto la conexión en paralelo.
Ilustración 43
https://bit.ly/3bjsenL
Ya teniendo en cuenta como es el funcionamiento del circuito anterior, se podrá poder subir de nivel haciendo los siguientes ejercicios que tiene un nivel un poco mas alto que el circuito anterior ➢ Ejercicio “cruzamiento” Diseña un programa que simule el funcionamiento del esquema eléctrico de un cruzamiento, es decir, encendido de una lámpara desde tres interruptores.
➢ Ejercicio “telerruptor”
Página 89 de 306 Diseña un programa que realice la misma función que el programa del punto anterior, pero considerando las entradas como pulsadores.
➢ Ejercicio “Pasillo Automatizado”
Ilustración 43
https://bit.ly/3bjsenL
El sentido del pasillo es el marcado por la flecha. Cuando la fotocélula A detecta una presencia, enciende la bombilla 1 y el ventilador. Cuando la fotocélula B detecte presencia. Apagará la bombilla 1 y encenderá la bombilla 2. Finalmente la fotocélula C apagará todo el sistema. Este proceso sólo se iniciará con un pulsador de marcha y se desconectará con un pulsador de paro.
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Capítulo III 1. Automatización Industrial con PLC S7-200 Realizado por Melvin Meléndez Según:
https://edimar.com/programacion-en-
plc/#:~:text=Programar%20un%20PLC%20implica%20generar,de%20la%20informaci%C3% B3n%20que%20recibe.
1.1
Programación para PLC
Programar un PLC implica generar un conjunto de instrucciones y de órdenes que provocarán la ejecución de una tarea determinada. Podemos decir que un programa es una respuesta predeterminada a todas las combinaciones posibles de estados de la información que recibe.
1.2
Pamentos de transductores
Según:
https://www.aeisa.com.mx/transductor-que-es-y-para-que-
sirve/#:~:text=%2D%20Las%20caracter%C3%ADsticas%20fundamentales%20con%20las,Cal ibraci%C3%B3n. Un transductor define como un dispositivo fundamental en el sistema de control de medidores eléctricos. Actualmente, son muy utilizados en los sistemas de automatización y control para registrar grandes magnitudes. Y no sólo nos estamos refiriendo a las magnitudes más conocidas como son: temperatura y presión; también sirven para registrar caudales o concentración de gases.
Ilustración 1
https://www.pce-instruments.com/espanol/slot/4/artimg/large/pce-
instruments-transductor-de-temperatura-y-humedad-serie-pce-p18-256608_526286.jpg
Página 91 de 306
1.3
Termistores
Según: https://es.omega.com/prodinfo/termistores.html Un termistor es un elemento de detección de temperatura compuesto por material semiconductor sinterizado que presenta un gran cambio en la resistencia en proporción a un cambio pequeño en la temperatura. En general, los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos, lo que significa que la resistencia del termistor disminuye a medida que aumenta la temperatura.
1.4
Resistencia de temperatura
Según:
https://www.tecnoplc.com/medir-temperatura-en-plc-s71200-modulo-rtd-y-
termorresistencia/ En este caso nos centramos en el estudio de controlar una señal de temperatura directamente del sensor a nuestro PLC S7-1200 sin necesidad de pasar por un tercer dispositivo. Como resultado, con el valor real de la temperatura en todo momento, podemos crear un código de programación en el cual, si la temperatura está fuera de un rango que parezca una alarma, o si la temperatura es excesiva activar una ventilación, etc.
1.5
Termo coplas
Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Termopar En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con precisiones inferiores a un grado Celsius.
1.6
Control infrarrojo
Según:
https://www.sueloradianteevoheat.com/que-son-y-como-funcionan-los-rayos-
infrarrojos/ es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible
Página 92 de 306
1.7
Fundamentos de electrónica digital para PLC S7-200
Según: http://isa.uniovi.es/docencia/ra_marina/cuatrim2/Temas/s7200.pdf Posee un único puerto de comunicaciones que permite conectar el autómata a otras unidades programables. Principalmente se utiliza para conectar la consola de programación o el PC con el autómata para cargar el programa de control.
1.8
Compuertas lógicas
Según: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/ Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos (0,1), los cuales se obtienen de operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). Dichas compuertas son AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Además, se pueden conectar entre sí para obtener nuevas funciones.
1.9
And
Según: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/ Para la compuerta AND, La salida estará en estado alto de tal manera que solo si las dos entradas se encuentran en estado alto. Por esta razón podemos considerar que es una multiplicación binaria.
Ilustración 2
https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-
content/uploads/2017/10/compuerta-and-1.png
1.10 Or Según: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/ la compuerta OR, la salida estará en estado alto cuando cualquier entrada o ambas estén en estado alto. De tal manera que sea una suma lógica.
Página 93 de 306
Ilustración 3
https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-
content/uploads/2017/10/compuerta-or-2.png
1.11 Not Según: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/ En la compuerta NOT, el estado de la salida es inversa a la entrada. Evidentemente, una negación.
Ilustración 4
https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-
content/uploads/2017/10/compuerta-not-3.png
1.12
Aplicaciones para PLC
Según: https://www.macroplc.com/aplicaciones/ La utilización del PLC se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. La aplicación de los PLC abarca, por tanto, desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.
1.13
Lenguajes de programación
Según:http://www.ieec.uned.es/investigacion/dipseil/pac/archivos/informacion_de_refer encia_ise6_1_2.pdf Los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales (SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques.
Página 94 de 306
1.14 Entradas y salidas analógicas Según:
https://www.infoplc.net/foro/forum/plc-pc-control/siemens/14831-entradas-y-
salidas-an%C3%A1logas-en-s7-200 Las entradas analógicas se direccionan como AIW0, AIW2, etc. Las salidas analógicas como AQW0, AW2, etc. El dato que se maneja para un valor analógico está entre: 0 y 27648, pero existe una subrutina que te permite hacer el escalado y la desescalada de las señales analógicas. Es gratis y se puede descargar desde la web de Siemens. Desde la tabla de estados del Microwin puedes modificar el valor de las variables sin necesidad de disponer de un panel de operación.
1.15 Entradas y salidas digitales Según:
https://www.electricidadserrano.com.ar/detalle.php?a=siemens-plc-logo---
simatic-s7-200&t=20&d=59 Entradas/salidas digitales para complementar la periferia integrada de las CPUs Para adaptar flexiblemente el autómata a la tarea respectiva. Para ampliar posteriormente la instalación con entradas/salidas adicionales. Módulo de entrada digital SIPLUS EM 221 (rango de temperatura ampliado) para CPU 222/224/224 XP/226
1.16 Lógica combinacional Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_combinacional denominada sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema lógico en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas
1.17 Ejercicios aplicados
Página 95 de 306 Ilustración 5
https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2016/10/Programaci%C3%B3n-marchamotor-mediante-SET-RESET-en-S7-200..jpg
1.18 Interruptores Según: https://www.tecnoplc.com/iluminacion-local-s7-200/ Se trata de una programación muy simple utilizando contactos abiertos y cerrados de los interruptores para controlar la luz, sabiendo que los interruptores utilizan los contactos normalmente abiertos.
1.19 Pulsadores Según: https://www.tecnoplc.com/marcha-motor-usando-pulsadores/ Entrada del PLC a modo de pulsos: cuando se detecte un flanco de esta entrada servirá para darle la señal a la marcha motor en cada sentido de giro.
1.20 Sensores Según: https://www.contaval.es/conexion-serie-sensores-3-hilos/ La carga, relé o entrada de PLC, se conecta en la salida del sensor Nº2 (entre hilo negro e hilo azul). Para que esta carga se active es necesario que el sensor Nº 1 detecte y alimente con su salida (hilo negro) al sensor Nº2 y así este último puede funcionar y cuando detecte activará la carga.
1.21 Finales de carrera Según: https://www.buenastareas.com/ensayos/Plc-S7-200/2354290.html Las señales de las entradas digitales el PLC pueden provenir de pulsadores, finales de carrera, fotoceldas, detectores de proximidad, suiches, etc.
1.22 Detectores de temperatura Según: https://es.omega.com/prodinfo/controladores-de-temperatura.html
Página 96 de 306 Para regular con precisión la temperatura del proceso sin la participación continua del operador, un sistema de control de temperatura se basa en un regulador, el cual acepta un sensor de temperatura tal como un termopar o RTD como entrada
1.23 Células fotoeléctricas Según: https://www.tecnoplc.com/escalera-mecanica-simple-s7-200/ El control del motor de una escalera automática consta de un interruptor de encendido y apagado (on/off), un sensor de temperatura para detectar sobrecalentamientos y una célula fotoeléctrica a la entrada de la misma para detectar el paso de personas.
1.24 Detectores de presión Según: https://vestertraining.com/blog/sensores-plc/ Un sensor es un dispositivo capaz de hacer una detección de una variable física y darte la información en un valor eléctrico, ya sea en resistencia, voltaje o corriente.
1.25 Detectores de nivel de líquidos Según: https://unicrom.com/control-de-nivel-de-agua-con-4001/ El circuito permite controlar el “llenado” o ingreso de agua al tanque, manteniendo el nivel de líquido del tanque siempre por debajo del sensor superior para evitar rebalse. Esto es necesario cuando se necesita almacenar agua para ser utilizada por gravedad y el sistema se ocupa de mantener el tanque lleno.
1.26 Detectores de presencia Según: https://instrumentacionycontrol.net/capitulo-4-1-sensores-para-un-plc-al-detalle/ Los activadores manuales son elementos de entrada que generan una señal de tipo discreto, esto es se encuentra pulsado (“1 lógico”) o se encuentra en reposo
Página 97 de 306
Temas Sexto grado Rebobinado de Motores Capítulo I 1. Motores de fase partida Por: Vanessa Casuy Un motor de fase partida hace referencia a los motores monofásicos, que son motores de inducción con los dos bobinados en el estador, uno principal y otro auxiliar o de arranque. El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos. Se basa en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (que puede arrancar solo). El motor dispone de dos devador, el principal y el auxiliar: además, lleva incorporado un interruptor centrifugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar después del arranque del motor. Además del motor de fase partida existen otros sistemas para arrancar motores monofásicos como es el caso de motores de arranque por condensador. La aplicación de estos motores de fase partida se puede dar tanto en aplicaciones industriales como residenciales, ya que ciertas compañías eléctricas solo suministras un servicio de C.A monofásico. Además, en todo lugar siempre hay necesidad de motores pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos artefactos electrodomésticos
tales
como
maquinas
de
coser,
taladros,
aspiradoras,
a
condicionadores de aire, etc. Así también nos representa una gran desventaja, puesto que solo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intenidad, lugo con menos intensidad, pero permanecese siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es por ello que se conecta en paralelo una bobina de arranque en forma paralela. Para así
Página 98 de 306 poder crear un campo giratorio y de esta manera tener un torque de arranque, la bobina de arranque es desconectada por medio de un interruptor centrifugo.
https://docplayer.es/9311720-Motor-de-induccion-monofasico.html
1.1 Partes principales del motor El motor eléctrico estará compuesto por diversos imanes y partes fundamentales que ayudan a generar el campo magnético rotatorio, todas estas partes que son esenciales para el correcto funcionamiento serán explicadas a detalle.
1.2
Rotor
También conocido como inductor, haciendo referencia a la parte donde las espiras, que son la pieza que hace girar el eje del motor, se combinan con el eje. Dichas espiras se le conocen como bobinado del motor. Es el elemento que hace la transferencia mecánica del motor eléctrico. De este depende el cambio que hará la energía eléctrica en energía mecánica. Estos se muestran como una serie de láminas d e hacer que crean un paquete, los cuales son al silicio.
https://instrumentacionycontrol.net/frenado-de-motores-trifasicos-asincronos-con-rotor-bobinadopor-electrofreno-hipersincrono-y-contracorriente/
1.3 Estator También llamado inductor, es la parte dija del rotor que le cubre usando diversos imanes, este funciona como base, ya que llega a ser el punto donde se genera la rotación del motor. Este movimiento se realiza en forma magnética. Esta conformado por una serie
Página 99 de 306 de láminas de acero al silicio, que deja pasar el flujo magnético ocn una gran facilidad a través de ellas.
https://es.123rf.com/photo_39394933_estator-del-motor-el%C3%A9ctrico-aisladoen-el-fondo-blanco.html
1.4 Escudos Tienen por objetivo principal proteger al rotor de un posible contacto con el estator, además de sustentar los rodamientos o cojinetes que a su vez sirven de sustentación y de sistema del giro del rotor. Los dos cojinetes cumplen las siguientes funciones; sostener e peso del rotor, mantener exactamente en el interior del estator, permitiendo el giro con la minima fricción y evitar que el rotor llegue a rozar con el estator.
https://galeria.vulka.es/foto/motores-electricos-escudo-lado-ventilador-y-escudolado-acople-marca-abb_35188.html
1.5 Placas Terminales Las plcas de bornes, utilizadas tant en motores monofásicos como motores trifásicos, es una placa de conexiones con una base de material aislante y unos bornes de latón conductivo en los que se realizaran las conexiones, triangulo o estrella. Estas conexiones deber ser realizadas de acuerdo a las especificaciones técnicas de cada motor.
Página 100 de 306 La placa de terminales o de bornes está alojada habitualmente en la caja de bornes o bornero y puede ser de diferentes tamaños, materiales o formas dependiendo del motor eléctrico en el que se instale.
https://vimelsuministros.es/recambios-para-motores-electricos/placas-de-bornes/
1.6 Interruptor centrifugo Su misión es desconectar el arrollamiento de arranque en cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El tipo más corriente costa de dos partes principales, una fija y otra giratoria. La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es análogo al de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte dija del interruptor está montada en el interior del cuerpo del estator. El funcionamiento de un interruptor es el siguiente: mientras el rotor esta en reposo o girando apoca velocidad, la presión ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene estrechamente
cerrados
los
dos
contactos
de
la
parte fija.
Cuando
el
rotor alcanzaaproximadamente el 75 % de su velocidad de régimen, la parte giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por tantoque se separen, con lo cual el
arrollamiento
de
arranque
queda
automáticamente
desconectado
la red de alimentación
https://sites.google.com/site/399montajebobinados/motorelectrico?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1
de
Página 101 de 306
1.7 Funcionamiento del motor de fase partida El motor de fase partida es un motor de corriente alterna de potencia equivalente a una fracción de caballo, que se emplea para accionar aparatos como lavadoras, quemadores de aceites pesados, etc. Este motor se define como un motor de inducción monofásico provisto de un arrollamiento auxiliar desplazado magnéticamente respecto al arrollamiento
principal
y
conectado
en
paralelo
con
este
último.
Ya que los motores de fase partida tienen pares de arranques moderados con una corriente bastante baja. El motor de fase partida esta generalmente provisto de tres arrollamientos independientes, todos ellos necesarios para el correcto funcionamiento del mismo. Uno de ellos se halla en el rotor y se designa con el nombre de arrollamiento de jaula de ardilla. Los otros dos se hallan en el estator y cada uno de estos está sub divididos en cuatro secciones (polos).
https://sites.google.com/site/tsistemastecnologicos2/6-motores-electricos/6-1-motoresde-corrientalterna?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1
1.8 Arrollamiento jaula de ardilla El devanado de jaula de ardilla es la más sencilla forma de arrollamiento. En el momento de su activación se genera en el estator un campo giratorio. Dicho campo fluye a través del rotor, todavía en reposo, por lo que, debido a la modificación del flujo magnético, en la jaula de ardilla se genera una tensión de inducción. Por su parte, en la jaula de ardilla, la corriente de inducción genera un campo magnético alrededor de las barras del rotor. Este se orienta como si su intención fuera la de inhibir el campo giratorio. Pero, dado que el rotor puede entrar en movimiento, esto se produce gracias al impulso que le proporciona el campo giratorio del estator, que genera entonces un par que actua sobre el rotor. Si el número de revoluciones del rotor aumenta, entonces su velocidad se aproxima a la del campo rotatorio. De esta manera, la velocidad con que varía el flujo se reduce y, así, ocurre lo mismo con la tensión que se induce en el devanado del rotor. De esta manera también disminuye el par que impulsa el rotor.
Página 102 de 306
http://ramonmar.mex.tl/844572_ROTOR-JAULA-DE-ARDILLA.html
1.9 Arrollamiento de arranque En este motor se utilizará un devanado auxiliar que solo se conectará durante el arranque,
después
funcionará
únicamente
con
el
devanado
de
trabajo.
Así
conseguiremos crear un campo magnético giratorio, que será la suma de dos campos magnéticos alternos y desfasados entre sí. En otras palabras, el devanado auxiliar logra que uno de los campos magnéticos estatóricos rotacionales opuestos sea mayor que el otro y provee un par de arranque neto para el motor. La capacidad del devanado de arranque se basa sólo en trabajo intermitente.
https://www.monografias.com/trabajos82/motores-fase-partida/motores-fasepartida2
1.10 Arrollamiento de trabajo El devanado de trabajo está formado por conductores gruesos y tiene más espiras que el devanado de arranque, el devanado de arranque tiene menos espiras de sección delgada. Carcasa. Es la parte que protege y cubre al estator y al rotor. La bobina de trabajo se utiliza para transferir la energía de la fuente de alimentación de calentamiento por inducción y el cabezal de trabajo a la pieza de trabajo, mediante la producción de un campo electromagnético alterno. El campo electromagnético genera una corriente que fluye por la pieza de trabajo como reflejo de la corriente que fluye por la bobina de trabajo.
Página 103 de 306
https://www.monografias.com/trabajos82/motores-fase-partida/motores-fasepartida2
1.11 Identificación y localización de averías Previo a la reparación o al mantenimiento de los motores eléctricos de corriente alterna, ya sean monofásicos o trifásicos, se deben disponer de procedimientos que permitan diagnosticar o detectar posibles fallas en los motores de corriente alterna. La detección e identificación de fallas exige el empleo de sistema de monitorización en tiempo real con el uso de sensores que sirvan para recolectar datos y parámetros de funcionamiento de motores con el objetivo de detectar la posible falla y tomar decisiones rápidas y oportunas para que el motor siga funcionando y no se detenga. El primer paso es localizar las fallas en cualquier circuito del motor, para esto es clave tener la comprensión de como funciona el circuito o algún componente que sea parte de el y este causando el problema, esto significa que es importante tener conocimiento sobre lo que se esta observando. El paso dos en la identificación es eliminar lo obvio, no importa que tan simple pueda parecer, esto incluye verificar primero las piezas y que funcionen como debe ser, en ocasiones una observación cuidadosa lleva a detectar condiciones de operación fuera de lo ordinario. Y el tercer paso es aislar el problema del motor o en las áreas donde este actuando, para poder solventar el problema individualmente y así poder verificar si se encuentra alguna otra falla en otro lugar del motor. Ya que no solo puede existir una falla mecánica si no que también una falla eléctrica o una falla debido a efectos ambientales o de mantenimiento.
https://kipdf.com/mantenimiento-e-investigacion-de-averias-en-motoreselectricos_5aeeb7ae7f8b9a1c308b462d.html
Página 104 de 306
1.12 Pruebas a ejecutar para detección de fallas Si un motor falla, puede significar un tiempo de inactividad costoso para la planta y crear diversos riesgos de seguridad. Existen algunos puntos que un técnico de mantenimiento debe verificar, por lo que, al comprenderlos, la vida útil de un motor puede extenderse mucho más. •
Fuente de alimentación impropia: verificar que la alimentación esté de acuerdo con los datos de la placa del motor.
•
Conexión inapropiada a las líneas: verificar las conexiones con el diagrama de conexiones del motor.
•
Circuito abierto en los devanados: se indica por medio de un ruido o zumbido cuando el motor arranca, es necesario verificar la perdida de conexión en los devanados.
•
Fallas mecánicas: verificar para ver si el motor y su carga giran libremente.
•
Corto circuito en el estator: se indica por que se funden los fusibles. El motor se debe rebobinar.
•
Defectos en el rotor: verificar si hay barras abiertas o están abiertos los anillos extremos de la jaula de ardilla.
https://motoresygeneradores.com/pruebas-en-motores-electricos/
1.13 Rebobinado de un motor de fase partida Cuando un motor deja de funcionar correctamente, conviene seguir una norma definida para determinar las reparaciones que exige su nueva puesta en marcha. Las pruebas necesarias para identificar y localizar las posibles averías de un motor se detallan a continuación
Página 105 de 306 Ante todo, inspeccionar visualmente el motor con objeto de descubrir averías de índole mecánico. Comprobar si los cojinetes están en buen estado. Para ello se intenta mover el eje hacia arriba y hacia abajo dentro de cada cojinete. Verificar si algún punto de los arrollamientos de cobre está en contacto con los núcleos de hierro estatórico o retorico. Si existe algún defecto interno en el motor puede ocurrir que salten los fusibles, que comiencen a humear, que gire lentamente con ruido o permanezca estático. Cualquier de estos síntomas es indicio seguro de que existen una avería interna. Si las pruebas demuestran que los arrollamientos están quemados, es preciso rebobinar el motor para dejarlo nuevamente en condiciones de servicio. Al momento de desmontar el motor para rebobinar es necesario marcar los escudos y la carcasa para volver a montar las tapas del lado correcto.
https://www.monografias.com/trabajos82/motores-fase-partida/motores-fasepartida2
1.14 Toma de datos Consiste en anotar cuidadosamente los datos esenciales relativos al arrollamiento primitivo. Lo mejor es tomar el mayor número posible de datos antes de proceder a la extracción del arrollamiento averiado. La información a recaudar debe ser: •
Los datos de la placa de características del motor
•
El número de polos
•
El paso de la bobina (número abarca dado de ranuras por cada bobina)
•
El número de espira por cada bobina
•
El diámetro del conductor de cobre en cada arrollamiento
•
La clase de conexión de bobinas ya sea serie o paralelo
•
El tipo de bobinado ya sea a mano, molde o madejas
Página 106 de 306 •
Clase y dimensiones del aislamiento de las ranuras
•
Número de ranuras
Los datos que anteceden deben anotarse claramente, ya que algún error al arrollamiento original, entorpecería la labor del operario encargado de ejecutar el rebobinado.
https://www.monografias.com/trabajos82/motores-fase-partida/motores-fasepartida2 Al rebobinar el motor es muy importante que las bobinas no sobresalgan de las ranuras una distancia superior a la anotada, pues de lo contrario los escudos podrían ejercer presión sobre ellas y provocar un contacto a masa. Los motores de fase partida pueden tener conectados a los arrollamientos de manera muy variada, según que estén previstos para trabajar a una sola tensión, a dos tensiones distintas, a dos velocidades, con sentido de giro reversibles exteriormente, etc. También es importante averiguar y anotar el número de espiras que contiene cada bobina. Esto puede hacerse abriendo las bobinas y contando las espiras arrolladas en su interior, o bien cortando las bobinas por un extremo y contando el número de terminales.
1.15 Extracción de bobinas del estator Cuando solo es preciso reemplazar el arrollamiento de arranque, pueden extraerse fácilmente las bobinas defectuosas del mismo cortando los conductores por un lado del estator y tirando luego de ellas tirando del lado opuesto. Pero cuando es todo el estator el que debe ser rebobinado, resultaría sumamente difícil y entretenido intentar sacar los arrollamientos del núcleo estatórico sin ablandar o carbonizar antes el barniz y el aislamiento con qu están protegidos. Por regla general los
Página 107 de 306 arrollamientos quedan extremadamente endurecidos a causa de su impregnación con barniz, y tratar de extraerlos sin carbonizarlos previamente exigiría un tiempo considerable. Se acostumbra a colocar el estator en una estufa de secado durante varias horas de unos 200 grados Celsius, y después dejarlo enfriar por sí solo. Pero antes de introducir el estator a la estufa suelen cortarse las cabezas posteriores de bobinas a ras de ranura con auxilio de escoplo neumático o eléctrico.
https://www.monografias.com/trabajos82/motores-fase-partida/motores-fasepartida2
1.16 Conductores para bobinas de motores. Por Alisson Muñoz El alambre de cobre esmaltado (alambre magneto) se utiliza en las bobinas para generar movimientos mecánicos gracias a la energía eléctrica. Se realiza por medio de campos magnéticos que hace girar el rotor. Existen diversos calibres de alambre de cobre esmaltado, los calibres que se manejan son: #4,#5,#6,#7,#8,#9,#10,#11,#12,#13,#14,#15,#16,#17,#18,#19,#20,#21,#22,#23,#24,#25, #126,#27,#28,#29,#30,#31,#32,#33,#34,#35,#36,#37,#38,#39,#40,#41,#42,#43,#44. Entre más bajo sea el número más ancho es el calibre del alambre magneto y entre más alto el calibre más delgado es el grosor. Los aislamientos se utilizan para recubrir elementos en una instalación eléctrica, para que estos resistan al paso de corriente y así proteger al sistema.
https://n9.cl/3ketk
Página 108 de 306
1.17 Aislamiento de ranuras Antes de disponer los arrollamientos en sus respectivas ranuras es preciso colocar en las mismas un determinado aislamiento con objeto de evitar que el conductor recubierto tenga
algún
punto
de
contacto
directo
con
el
núcleo
de
hierro.
Existen
diferentes materiales aislantes apropiados para esta finalidad. Algunos de los más corrientes usados son: •
Mylar.
•
Dacron – Mylar.
•
Nomex.
•
Nomex – Mylar – Nomex, etc.
1.18 Creación de nuevas bobinas (métodos). Utiliza un destornillador para abrir las lengüetas sobre las almohadillas del cepillo. Coloca la punta de un destornillador plano debajo de las lengüetas metálicas finas. Luego, jala suavemente el mango para levantarlo lo suficiente como para aflojar el cable enrollado. En algunos motores, es probable que existan hasta 12 o 16 lengüetas en total. Trata de doblar las lengüetas lo menos que puedas para evitar dañarlas. Si una de estas se rompe, es probable que tengas problemas para mantener las bobinadoras de repuesto en su lugar más adelante.
https://n9.cl/ztgrb Corta las bobinadoras antiguas con un alicate. Dependiendo del tipo de motor en el que vas a trabajar y del problema, las bobinadoras defectuosas pueden encontrarse en el estátor o el armazón. Recorta cada bobina de alambre donde se conecta en la parte superior de los postes sobresalientes.
Página 109 de 306 El corte de las bobinadoras desgastadas puede resultar un trabajo arduo. Es probable que sea necesario cortar un alambre a la vez para volver más manejable la extracción de las bobinas. Asegúrate de contar el número de vueltas en cada bobina para que puedas reconstruir el motor exactamente con la misma configuración.
https://n9.cl/6tcq1 Extrae las bobinas cortadas del armazón o el estátor con la mano. Una vez que hayas cortado hasta la última conexión, las bobinadoras antiguas deberían salirse con un par de tirones. Si presentas problemas para comenzar, utiliza la punta del destornillador o un alicate para conseguir un apalancamiento adicional. Antes de manipular las bobinas cortadas, colócate un par de guantes de trabajo gruesos para protegerte de los cortes y los rayones. Si las bobinas no ceden, es probable que no se hayan cortado por completo. Busca conexiones alrededor de los postes o la parte inferior de la bobina que podrías haber omitido.
https://n9.cl/rihq2w Reemplaza el papel aislante que recubre el estátor si es necesario. Primero, debes extraer el papel antiguo de las ranuras en el estátor con un alicate o unas pinzas y asegurarte de que las ranuras vacías estén libres de desechos. Luego, mide el ancho de las ranuras y corta una hoja de papel aislante en tiras del mismo ancho. Dobla las tiras suavemente y deslízalas en las ranuras del estátor de manera individual con la mano.
Página 110 de 306 Si el papel aislante que ya se encuentra en su lugar parece estar en buena forma (luce limpio e intacto), simplemente puedes dejarlo donde está y comenzar el proceso de rebobinado. Si parece quemado o dañado, es una buena idea que lo reemplaces antes de continuar. Bajo ninguna circunstancia debes conectar el alambre nuevo directamente al estátor de acero descubierto ni a los postes del armazón. Las bobinas deben quedar aisladas en todo momento. Puedes solicitar papel de aislamiento para motores eléctricos a través de internet a proveedores que transportan materiales eléctricos.
https://n9.cl/n05zp Rebobina el armazón o el estátor con el mismo calibre de alambre. Es importante que el alambre en las bobinas nuevas sea del mismo grosor y tenga la misma cantidad de vueltas que las bobinadoras originales. De lo contrario, puede quedar mal ajustado o causar problemas de conductividad. Realiza una búsqueda en internet del voltaje de tu motor para verificar el calibre de alambre que suele encajar. Si no encuentras el voltaje en ningún lado, es probable que no tengas más remedio que tantearlo al ojo.[10] Si no logras encontrar el alambre magnético en el mismo calibre que las bobinadoras originales del motor, puedes optar por un tamaño más grande en lugar de uno más pequeño. Un alambre más grueso puede ralentizar ligeramente el motor, pero presenta menos riesgo de sobrecalentamiento. Considera aprovechar esta oportunidad para pasar de un alambre obsoleto recubierto de esmalte a una variedad de mayor calidad (por ejemplo, un alambre recubierto de nailon y poliuretano).
https://n9.cl/38tm2
Página 111 de 306 Recrea el patrón de bobinado original para cada conjunto de bobinas. La configuración exacta que utilices dependerá del tipo específico de motor que vas a reparar. Para garantizar un rendimiento óptimo, debes tener mucho cuidado de hacer que cada bobina quede ajustada, precisa y compacta, sin partes prensadas ni separaciones innecesarias. Deja el extremo de tu primera bobinadora libre y asegúrate de que sea lo suficientemente larga como para alcanzar una de las lengüetas metálicas que rodean las almohadillas del cepillo. A menos que estés familiarizado con el patrón de bobinado necesario, lo más recomendable es que dejes el trabajo en manos de un profesional. Es probable que el motor no funcione correctamente si cometes un error.
https://n9.cl/8q7pq Asegura las bobinadoras completadas utilizando las lengüetas alrededor del estátor. Cada vez que termines una sección, baja las lengüetas hacia abajo encima de las bobinas. Este procedimiento ayudará a mantenerlos en su lugar mientras trabajas y garantizará una conexión adecuada una vez que el motor esté operativo. Si lo deseas, puedes extraer una pequeña cantidad de papel aislante del lugar donde el alambre hace contacto con la lengüeta con un cuchillo afilado o papel de lija para mejorar la conexión.
https://n9.cl/l0byi
Página 112 de 306 Conecta los extremos sueltos de la primera y última bobinadora a la lengüeta de inicio. Dobla ambos alambres con firmeza alrededor del borde de la lengüeta. Al hacerlo, completarás el circuito, permitiendo que la energía fluya desde el generador a través de las bobinadoras hacia el armazón. Debes verificar dos veces para asegurarte de que ninguno de los alambres conectados a las lengüetas se toque entre sí.
https://n9.cl/n6ug9
1.19 Conexión de los polos para dos tensiones de servicio (Diagramas de conexión lineales motor 120V.). La mayoría de los motores de fase partida están construidos para funcionar a una sola tensión de servicio. No obstante, se fabrican también motores para dos tensiones (normalmente 115V y 230V). Los motores de este tipo poseen por lo general un arrollamiento auxiliar construido por una sola sección.
Para permitir el cambio de una tensión a otra es preciso llevar al exterior los cuatro terminales del arrollamiento de trabajo, y si el sentido de giro tiene que poderse invertir desde el exterior, es necesario también que los dos terminales del arrollamiento de arranque salgan fuera. Cuando el motor debe funcionar a 115V, las dos secciones del arrollamiento principal se conectan en paralelo, cuando el motor debe trabajar a 230V, las secciones se conectan en serie.
https://n9.cl/bhhy8
Página 113 de 306 Para bobinar un motor de doble tensión de servicio se ejecuta primero una de las secciones del arrollamiento principal, procediendo de nodo idéntico al empleado para motores de una sola tensión. La segunda sección se bobina luego directamente encima de la primera utilizando hilo de igual diámetro y alojando al mismo número de espiras en las propias ranuras. Entonces se lleva al exterior los dos terminales de cada sección.
https://n9.cl/ecyts Es muy importante arrollar los polos de cada sección de modo que sean alternativamente de signo contrario, pues de no hacerlo así, el motor no funcionara.
1.20 Forma de identificación de conexión de los polos 1.21 Verificación eléctrica del nuevo arrollamiento Una vez concluido el rebobinado y efectuadas las conexiones es muy conveniente verificar eléctricamente uno y otras con objeto de detectar posibles cortocircuitos entre espiras, contactos, masa, conexiones erróneas o interrupciones. Estas pruebas deben efectuarse antes de proceder al secado. Cuando ya se han efectuado todas las conexiones, o pruebas, el estator se introduce en una estufa de secado, donde debe permanecer aproximadamente 1 hora a una temperatura de 120°C. Con este precalentamiento se consigue eliminar la humedad de los arrollamientos y facilitar así la penetración del barniz
1.22 Mantenimiento preventivo y correctivo. El mantenimiento preventivo son las acciones que se toman para evitar que los equipos se dañen, estas acciones son de rutina y deben ser programas, en su surge de la
Página 114 de 306 necesidad de realizar inspecciones periódicas y con ello la renovación de elementos dañados El mantenimiento correctivo es la acción que se realiza después de ocurrida una falla, en si es la reparación del motor que a tenido una avería lo cual provoco un paro en su funcionamiento
1.23 Esquema de conexión lineal motor de 4 polos. La corriente entra a una bobina y continúa pasando una a continuación de la otra hasta salir por la última
https://n8.cl/ecyts
1.24 Diagrama esquemático de motor de 4 polos.
https://n80cl/ecyts
1.25 Diagrama de tensiones de un motor monofásico. Los diagramas de motores eléctricos monofásicos industriales y la placa de datos, tienen información relevante que se complementan La buena interpretación permitirá que el motor se conecte correctamente.
https://n9.cl/vg948
Página 115 de 306 En los primeros datos eléctricos de placa. Tenemos que el motor se puede conectar a 2 tensiones. Para conservar la potencia para ambas tensiones, se realizan cambios de conexiones, obteniéndose 2 corrientes la menor es siempre la del voltaje más alto (a 230 volts consume 2.5). En la instalación de un motor a menor corriente se emplean conductores más delgados y más pequeños los equipos de control que suelen ser más baratos. De entrada, si decidimos conectarlo a 220 (Si dije 220 y no 230 volts), que son los valores nominales de nuestra tensión de alimentación siempre con una tolerancia de +/10%, tendremos también menos caídas de tensión por menor corrientes de arranque. A menor corriente en bobinados, menor calor en el motor (efecto joule I² R). Menos daños por temperatura.
https://n9.cl/km0nt 1.26 Giro derecho motor 120V. Para el movimiento derecha (Horario) T1 y T5 se unen y se conectan a L y T2, T8 a N.
https://n9.cl/7u4tx
Página 116 de 306
1.27 Giro izquierdo motor 120V Para el movimiento izquierda (antihorario) T1 y T8 se unen y conectan a L y T2, T5 a N.
https://n9.cl/ldb8q
Capítulo II
1 Motores monofásicos (120/240V.) 1.1
Motores doble tension de servicio.
La mayoría de los motores de fase partidaestán construidos para funcionar a una sola tensiónde servicio. No obstante se fabrican también motores parados tensiones (normalmente 115V y 230V). Los motores de este tipo poseen por lo general un arrollamiento auxiliar construido por una sola sección. Para permitir el cambio de una tensión a otra es preciso llevar al exterior los cuatro terminales del arrollamiento de trabajo, y si el sentido de giro tiene que poderse invertir desde el exterior, es necesario también que los dos terminales del arrollamiento de arranque salgan fuera. Cuando el motor debe funcionar a 115V, las dos secciones del arrollamiento principal se conectan en paralelo, cuando el motor debe trabajar a 230V, las secciones se conectan en serie. Para bobinar un motor de doble tensión de servicio se ejecuta primero una de las secciones del arrollamiento principal, procediendo de nodo idéntico al empleado para motores de una sola tensión. La segunda sección se bobina luego directamente encima de la primera utilizando hilo de igual diámetro y alojando al mismo número de espiras en las propias ranuras. Entonces se lleva al exterior los dos terminales de cada sección.
Página 117 de 306
https://n9.cl/843nw
1.2
Funcionamiento.
Los motores monofásicos de fase partida tienen solo una fase de alimentación, no poseen campo giratorio como en los polifásicos, pero si tienen un campo magnético pulsante, esto impide que se proporcione un torque en el arranque ya que el campo magnético inducido en el rotor está alineado con el campo del estator. Para solucionar el problema del arranque es que se utiliza un bobinado auxiliar que son dimensionados adecuadamente y posicionados de tal forma que se crea una fase ficticia, permitiendo de esta manera la formación de un campo giratorio necesario en la partida. El arrollamiento auxiliar crea un desequilibrio de fase produciendo el torque y aceleración necesarios
para
la
rotación
inicial.
Cuando
el
motor
llega
a
tener
una
velocidad determinada la fase auxiliar se desconecta de la red a través de una llave que normalmente actúa por una fuerza centrífuga (llave centrífuga), también puede darse el caso que es reemplazado por un relé de corriente o una llave externa. Como el bobinado auxiliar es dimensionado solo para el arranque, si no se desconecta se quemará. Se fabrica hasta 1 CV. El ángulo de desfasaje entre las corrientes de los bobinados de trabajo y arranque es reducido, es por esta razón que estos motores tienen un torque de arranque igual al nominal o ligeramente superior al nominal limitando su aplicación a cargas mucho más exigentes.
https://n9.cl/ww4ga Para el caso que nos ocupa, el devanado de arranque (DA) tiene menos número de espiras de alambre fino, por lo que su resistencia es elevada y su reactancia resulta reducida. El devanado de marcha (DM), por lo contrario, tiene muchas espiras de alambre mucho más grueso, siendo su resistencia mucho más baja y su reactancia más elevada,
Página 118 de 306 es decir, que ante un voltaje referencial, las corrientes que circulan por cada uno de los dos devanados no estarán en fase por las marcadas diferencias en los aspectos constructivos. Por el devanado de marcha siempre tiende a circular una corriente de mayor magnitud que aquella que circula por el devanado de arranque. Sin embargo, dado el desfase existente entre ambas corrientes y dado el desfase espacial de los dos devanados, al conectar el motor, realmente se generará un campo magnético bifásico que permitirá el desarrollo de un torque de arranque resultante no nulo, que a su vez permitirá que el motor parta del reposo. El sentido de aceleración siempre será el mismo sentido en que gire el campo magnético giratorio producido por ambas corrientes, de tal forma que, este tipo de motor es considerado como no reversible pero sí invertible (requiere desconexión total de la fuente y Acciones conectivas).
https://n9.cl/m0ltj Con el fin de poder desconectar el devanado de arranque, después de cumplida su función,
se
ha
ideado
un
interruptor
de acción mecánica (IC),
cuyo estado
cambia por la acción de la fuerza centrífuga. Al arrancar el motor este IC debe abrirse más o menos cuando el deslizamiento (s) haya alcanzado el valor del 25 %. Naturalmente que el IC permanece cerrado durante el reposo y se abre después de haber alcanzado un 75 % (s= 0.25) de la velocidad nominal por dos razones, a saber: el torque desarrollado por el campo giratorio en el DM es mayor que el torque desarrollado por ambos devanados a un valor de s del 15 % y por lo tanto, los dos devanados nunca deben permanecer conectados al alcanzar el motor el 85 % de la velocidad nominal, al quedar conectado sólo el DM, la corriente total que durante el arranque es igual a la suma fasorial de las dos corrientes, se ve reducida a la corriente circulando únicamente por el DM, por lo que, las pérdidas por efecto Joule se verán reducidas. Este IC puede ser sustituido por interruptor de estado sólido (triac) o por un relevador de contactos magnéticos.
Página 119 de 306 Si al arrancar el motor, el IC no se abre, el excesivo calor generado por la alta resistencia del DA hará que la temperatura del estator aumente, pudiendo llegar a quemarse sus devanados. Tal y como ya se afirmó, una vez que el motor acelera y alcanza el 75 % de su velocidad nominal, el IC se abre, de tal forma que la corriente tomada de la red disminuye drásticamente, pudiendo comprobarse el funcionamiento normal del IC hasta con una pinza o gancho amperimétrico.
1.3
Mantenimiento preventivo y correctivo de motores 120/240v.
Mantenimiento correctivo. Se puede definir mantenimiento correctivo como la reparación para corregir condiciones no satisfactorias de los equipos, buscando la causa que originó la falla y eliminándola. La reparación que aquí se considera, es el trabajo sin una planificación o programación previa, generalmente de emergencia, necesaria para corregir paros imprevistos o llamadas urgentes. A diferencia de otras técnicas de mantenimiento, el mantenimiento correctivo debe realizarse en forma inmediata, con la correspondiente pérdida de tiempo del equipo, que normalmente es más larga que una parada programada, por las siguientes razones: •
No se sabe que piezas hay que cambiar y si hay existencia de ellas en el almacén.
•
No se conoce la magnitud del daño, por lo que se debe desmontar e inspeccionar detalladamente la pieza dañada y las que trabajan junto con ella.
•
El daño puede suceder en horas en que no trabaje administración (horario nocturno), lo que obliga a esperar para la consecución de cualquier recurso que se necesite, con la consecuente pérdida de tiempo.
•
La falla puede causar accidentes entre operadores o personas cercanas al sitio.
•
El daño puede precisar de evaluación técnica especializada e inclusive consulta con fabricantes del equipo, causando esto un aumento del tiempo no productivo. Cualquier falla o mal funcionamiento que presente un equipo, tiene una causa muy
bien definida y antes de empezar la reparación, primero se debe determinar la causa que ocasionó la falla, pues de esto dependerá la buena reparación y puesta en marcha del equipo, y sobre todo, evitará que se convierta en falla repetitiva y crónica, que haga perder tiempo continuamente. Para su evaluación posterior, ya que son trabajos imprevistos, deben quedar registrados en un archivo los costos de mano de obra directa como indirecta, materiales utilizados durante la operación y el tiempo de duración de la parada. 1.2.2. Mantenimiento preventivo. El mantenimiento preventivo o programado, son las acciones que se planean y programan con el objetivo de ajustar, reparar o cambiar partes en equipos, antes de que ocurra una falla o daños mayores, 29 eliminando o reduciendo al mínimo los gastos producto de imprevisiones y por supuesto, estableciendo controles para aumentar productividad. El mantenimiento preventivo reduce la carga de
Página 120 de 306 trabajo de mantenimiento correctivo y la presión de su ejecución, haciéndose el trabajo en forma más eficiente y a un costo más bajo. Para lograr un programa eficiente de mantenimiento de planta, las funciones de mantenimiento deben integrarse con un buen sistema administrativo, trabajo de planeación y programación, adiestramiento, medición de trabajo, informes de control, buenos talleres y herramientas y una buena estructura de costos. Un elemento importante para realizar un programa de mantenimiento preventivo, es hacer inspecciones planeadas y periódicas para descubrir y corregir las condiciones desfavorables; parte del programa depende de las inspecciones y sus obligaciones relacionadas de adaptación y reparación. Las inspecciones son costosas en mano de obra y en tiempo de parada de equipos, sin embargo, siempre será menor que si produce una falla. A continuación, se enumeran algunas de las ventajas que se obtienen al aplicar un buen programa de mantenimiento preventivo: •
Disminuye el tiempo de parada de equipos.
•
Disminuye el pago de tiempo extra al personal.
•
Menor número de reparación a gran escala.
•
Menor número de repetitividad en las reparaciones.
•
Disminuye los costos por reparación.
•
Mejor control de existencias de repuestos en almacén.
•
Mayor seguridad industrial de los trabajadores.
•
Menor costo unitario de producción
1.4 Identificación de los tipos de conexiones de motores bifásicos. Por Nathaly Núñez Según https://cutt.ly/zKDQ7Up
/. Un motor bifásico es un sistema que tiene dos
voltajes separados por 90 grados, que ya no se usa en la actualidad. El alternador está compuesto por dos devanados colocados a 90 grados entre sí. Estos motores requieren 2 cables vivos y uno a tierra que funcionen en dos fases. Uno aumenta la corriente hasta 240v para el movimiento y el otro mantiene la fluidez de la corriente para el uso del motor. Algunos motores monofásicos de fase partida se fabrican con 2 bobinados de trabajo para conectarse a 2 voltajes comerciales, 110 Y 220 Volts de corriente alterna.
https://cutt.ly/iKDWhEe
Página 121 de 306 Motor monofásico de fase partida de doble voltaje
https://cutt.ly/iKDWhEe Motor monofásico de fase partida con 2 bobinados de trabajo Este tipo de motor conserva misma potencia (hp) indistintamente de la conexión.
https://cutt.ly/iKDWhEe Motor monofásico con 2 bobinados de trabajo a 110 volts Si los 2 bobinados de trabajo, si se conectan en paralelo la resistencia es la mitad que si se conectan en serie. Si lo contamos con 220 Volts, consumirá solo la mitad de corriente.
https://cutt.ly/iKDWhEe "Si se tienen 220 volts los bobinados de trabajo van en serie, si tienen 110 volts van en paralelo"
Página 122 de 306
1.5 Clasificación de las conexiones de motores bifásicos. 1.5.1 Conexiones para bajo voltaje
https://cutt.ly/iKDWhEe Conexiones en bajo voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje Según https://cutt.ly/iKDWhEe /. Las siglas en “Rotación” corresponden con CW = Clockwise para indicar sentido horario, como las manecillas del reloj y CCW = Counter clockwise para lo contrario o giro anti horario. Recordemos que el cambio de giro se hace intercambiando las terminales del circuito de arranque. 1.5.2 Conexiones para alto voltaje
https://cutt.ly/iKDWhEe Conexiones en alto voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje Es importante recordar que el bobinado de arranque en bajo voltaje se alimentó a plena tensión 110 volts. En alto voltaje no deseamos que le lleguen los 220 volts, por lo que limitamos el voltaje por medio de conexión serie-paralelo.
Página 123 de 306
1.6 Instalación de motores con sus conexiones bifásicos. Por Nathaly Nuñez Según https://cutt.ly/RKDOmUV /. La respuesta es obtener un campo bifásico a partir de 2 devanados desfasados en el espacio y recorridos por corrientes también desfasadas. Estos dos devanados se conectan en paralelo entre sí, el voltaje de línea se aplica a ambos al arrancar el motor. Los dos devanados difieren entre sí, física y eléctricamente. Estos devanados se conectan en paralelo y se llaman devanado auxiliar y principal. Devanado Auxiliar o de arranque (START): desplazado físicamente 90º del principal y ocupa 1/3 de las ranuras, ver imagen siguiente.
https://cutt.ly/RKDOmUV Además, se construye con conductor más fino y suele tener diferente cantidad de vueltas (menos espiras). De esta forma se le otorga una impedancia diferente al del devanado principal por lo que la su corriente estará desfasada. El devanado de arranque tiene menos vueltas y consiste en alambre de cobre de menor diámetro que el devanado de
marcha.
Por lo tanto, el devanado de arranque tiene alta resistencia y baja reactancia. Se denomina Z1 y Z2 las conexiones de este devanado en la caja de bornes y está desfasado normalmente 90º físicamente. El desfase eléctrico de esta forma no suele superar los 30º. Devanado Principal o de funcionamiento (RUN): ocupa 2/3 de las ranuras con más vueltas de alambre más grueso, tiene baja resistencia y alta reactancia; pero debido a su impedancia total menor, la corriente en el devanado principal es en general mayor que la correspondiente en el devanado de arranque. Se denominan U1 y U2 las conexiones de este devanado en la caja de bornes. Al sumar los campos principales y auxiliar se tiene un
Página 124 de 306 vector giratorio que describe una elipse. No es un campo rotante de magnitud constante, pero alcanza para impulsar por sí sólo al rotor en el arranque. Se recurre a un interruptor centrífugo que desconecta el circuito o devanado auxiliar una vez que el rotor alcanza aproximadamente el 70% de la velocidad asignada. Este sistema se aplica en potencias entre 50W y 500W. El motor de fase partida no suele tener un ángulo de desfase eléctrico muy grande, no suele superar los 30º, por eso el par de arranque no suele ser muy grande. Normalmente se utiliza el de fase partida con condensador para desfasar los dos devanados 90º uno respecto del otro. La curva solo de fase partida sería la misma que ves a continuación, pero un poco más baja porque estaría menos desfasada la fase partida sola que con condensador.
1.7 Tipos de condensadores. Condensadores electrolíticos: Según https://cutt.ly/LKDSIp5
/. Es un tipo de
condensador que utiliza un electrolito. como su primera armadura, la cual actúa como cátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (ánodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna. La polarización inversa destruye el óxido. produciendo un cortocircuito entre el electrolito y la cuba. aumentando la temperatura. y, por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente. Existen varios tipos. Según su segunda armadura y electrolito empleados: Condensadores de aluminio: Es el tipo normal. La cuba es de aluminio y el electrolito una disolución de ácido bórico. Funciona bien a bajas frecuencias. Pero presenta pérdidas grandes a frecuencias medias y altas. Se emplea en fuentes de alimentación y equipos de audio. Muy utilizado en fuentes de alimentación conmutadas. Condensadores de tantalio (tántalos): Es otro condensador electrolítico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes de pérdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor relación capacidad/volumen. Condensadores bipolares (para corriente alterna): Están formados por dos condensadores electrolíticos en serie inversa, utilizados en el caso de que la corriente pueda invertirse. Son inservibles para altas frecuencias. Condensadores de papel: El dieléctrico es papel parafinado. Baquelizado o sometido a algún otro tratamiento que reduce su higroscopia y aumenta el aislamiento. Se apilan dos cintas de papel. Una de aluminio. Otras dos de papel y otra de aluminio y se
Página 125 de 306 enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen les das armaduras. que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los poros que pueden presentar. Condensadores
autorregenerables:
Los
condensadores
de
papel
tienen
aplicaciones en ambientes industriales. Los condensadores autorregenerables son condensadores de papel, pero la armadura se realiza depositando aluminio sobre el papel. Ante una situación de sobrecarga que supere la rigidez dieléctrica del dieléctrico, el papel se rompe en algún punto. Produciéndose un cortocircuito entre las armaduras, pero este cono provoca una alta densidad de corriente por las armaduras en la tolla de la Mtlf11. Esta corriente funde la fina capa de aluminio que rodea al cortocircuito, restableciendo el aislamiento entre las armaduras.
1.8 Condensador de aceite Según https://cutt.ly/UKDHTqb /. El objetivo del aceite (o algún otro fluido) es de aumentar la fuerza dieléctrica del papel o polipropileno y funcionar como disipador de calor; sin embargo, es perjudicial para el medio ambiente y ha sido prohibido por la EPA.
1.9 Condensador electrolítico. Según https://cutt.ly/UKDHTqb
/.Un condensador electrolítico es un dispositivo
electrónico, normalmente con forma cilíndrica, que es capaz de acumular energía en su interior cuando se conecta a una fuente de tensión. El condensador está formado por dos placas metálicas separadas por un elemento dieléctrico. En
electrónica, el
condensador
electrolítico
tiene
múltiples
usos. Se
utiliza
para modular la señal en fuentes de alimentación. También como oscilador o generador de frecuencias. La aplicación típica del condensador electrolítico es incrementar la potencia eléctrica en momentos puntuales que necesitan una fuerte descarga, como ocurre con los flashes de las cámaras fotográficas. El flash se carga desde la batería y cuando se dispara libera toda su energía de golpe, consiguiendo ese destello muy luminoso. Este efecto de luz no se puede obtener solo con la energía de la batería. Con el condensador electrolítico, se libera una gran cantidad de energía en muy poco tiempo, algo que no es posible utilizando solo con una batería como única fuente de energía. También se aprovecha esta propiedad para el arranque de motores eléctricos que requieren una gran potencia inicial. Actualmente, los condensadores electrolíticos están muy presentes en las empresas que tienen un gran consumo eléctrico por el uso de motores. Esto se conoce como energía
Página 126 de 306 reactiva. Los motores, en el arranque, demandan una gran cantidad de energía de la compañía suministradora. Esos picos de potencia son penalizados por las distribuidoras eléctricas con tarifas más altas. La forma de evitarlos es usar baterías de condensadores, que tienen esa carga eléctrica acumulada y la liberan en ese momento de mayor demanda energética que trae consigo el arranque de los motores eléctricos. Así, en lugar de tomar la energía de la red eléctrica, sale de los condensadores. Con ello se evita la penalización por energía reactiva y se consigue un importante ahorro en la factura de la luz.
1.10 Cálculo de condensador para motores monofásicos. Según https://cutt.ly/HKDJrFc /. Podemos conectar un motor eléctrico a una línea monofásica, por lo tanto, es posible hacer funcionar un motor eléctrico desde un enchufe monofásico utilizando un condensador. ¿Qué capacidad tiene que tener el condensador? y ¿cómo se debe de conectar el condensador a las bobinas del motor? son dos preguntas que veremos en esta página. Necesitaremos saber algunos datos del motor, como por ejemplo la potencia y el factor de potencia, ambas indicadas por el fabricante, por ejemplo, en la placa de características del motor. ¿Qué capacidad tiene que tener el condensador? Para saber el valor en microfaradios que necesitamos de un condensador y conseguir un par de arranque optimo en una línea monofásica, primero deberemos conocer los datos del motor, potencia, intensidad y tensión. La potencia del motor normalmente deberemos obtenerla por las indicaciones del fabricante por ejemplo en la placa de características del motor, aplicaremos la formula y obtendremos los siguientes datos.
En esta ecuación la potencia podemos obtenerla de la placa de características del motor. La tensión de trabajo seria 230V en monofásica. El coseno de phi también debe de estar indicado por el fabricante del motor, un valor común en motores eléctricos suele estar en 0.8 o 0.85. Y por último la intensidad será el dato que tendremos que averiguar.
Página 127 de 306 La siguiente ecuación queda despejada la intensidad de la ecuación anterior.
Donde:
= el coseno de phi es el factor de potencia del motor, normalmente
especificado en la placa de características del motor. P = Potencia del motor, también indicada en la placa de características del motor, medida en kilovatios (KW). V = es la tensión medida en voltios. I = es la intensidad medida en amperios.
Una vez sabemos la intensidad despejaremos la reactancia inductiva:
1.11 Partes del condensador
https://cutt.ly/xKDKm2w
Página 128 de 306 Símbolos para distintos tipos de condensadores
https://cutt.ly/xKDKm2w
1.12 Funcionamiento del condensador eléctrico. Según https://cutt.ly/rKDLyk8 /. Un condensador es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica en forma de diferencia de potencial para liberarla posteriormente. También se suele llamar capacitor eléctrico. ¿Cómo almacena la Carga el Condensador? Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico (aislante). Estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos (una + y la otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una d.d.p o tensión, y estará preparado para soltar esa carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.
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https://cutt.ly/rKDLyk8 El material dieléctrico que separa las placas o laminas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, depende del tipo de condensador. Un material dieléctrico es usado para aislar componentes eléctricamente entre si, por eso deben de ser buenos aislantes. En el caso del condensador separa las dos láminas con carga eléctrica. La cantidad de carga eléctrica que almacena se mide en Faradios.
1.13 Tipos de conexiones del condensador eléctrico. Condensador de funcionamiento permanente en estrella
https://www.infootec.net/calculo-condensador-motor-electrico/ Condensador de funcionamiento permanente en triángulo
https://www.infootec.net/calculo-condensador-motor-electrico/
Página 130 de 306 Condensador de arranque y de funcionamiento permanente
https://www.infootec.net/calculo-condensador-motor-electrico/
1.14 Condensadores de arranque. Según:
https://www.areatecnologia.com/electricidad/condensador-de-
arranque.html /. El condensador de arranque, solo está conectado mientras arranca el motor, después se desconecta. Se utiliza para proporciona un par de arranque (fuerza) para arrancar el motor monofásico y se apaga cuando se arranca. En los motores trifásicos no es necesario, solo se utiliza en los monofásicos.
https://www.areatecnologia.com/electricidad/condensador-de-arranque.html En los motores monofásicos tenemos 2 bobinados (bobinas), uno Principal por el que circulará la corriente principal (Ip) y otro auxiliar (IA). Luego tenemos el condensador de arranque conectado en paralelo con estos bobinados. Este condensador produce un desfase de 90º entre la corriente que circula por el bobinado principal y el devanado auxiliar. Ya hemos conseguido un sistema bifásico desfasado 90º, con una corriente Ia y otra Ip desfasadas 90º. El desfase incluso será algo mayor ya que los propios devanados del estator están desfasados físicamente, colocados 90º uno respecto al otro dentro del propio motor, y eso también produce un pequeño desfase eléctrico.
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1.15 Condensadores permanentes. Según https://cutt.ly/ZKDZ4WE /. Un condensador permanente se usa para ajustar continuamente el cambio de corriente o fase a los devanados de un motor en un esfuerzo por optimizar el par motor y el rendimiento eficiente. Todos los condensadores permanentes están diseñados para un servicio continuo y, como resultado, tienen una tasa de falla mucho menor que los condensadores de arranque. La mayoría de las aplicaciones de condensadores permanentes de motores eléctricos usan una capacidad nominal entre 1.5-100 µf (microfaradios) de capacitancia y voltajes de 370 o 440 VCA. También suelen tener una clasificación de 50 y 60 Hz. Los diseños de las carcasas son redondos u ovalados, y generalmente se utilizan una carcasa y tapa de PVC de color blanco También los podemos encontrar en aluminio. Las terminaciones son usualmente terminales de empuje de ¼ "con 2-4 terminales por poste de conexión.
https://cutt.ly/ZKDZ4WE
1.16 Diagramas de conexiones. Según https://cutt.ly/UKDXYUW /. El motor monofásico con dos capacitores combina las ventajas del motor con capacitor de arranque y del motor con capacitor de marcha.
Motor monofásico con 2 capacitores https://cutt.ly/UKDXYUW
Página 132 de 306 La alimentación eléctrica a la mayoría de nuestros hogares es de una fase (single phase) los motores eléctricos que mueven muchos de los aparatos domésticos requieren de un sistema para arrancar que se llama fase partida. El sistema de fase partida utiliza dos bobinados un devanado principal (main winding) y un devanado auxiliar llamado de arranque (start winding) una vez que arranca este último es desconectado por un interruptor centrífugo (centrifugal switch).
Diagrama de motor de dos capacitores “Motor en marcha” https://cutt.ly/UKDXYUW El motor monofásico con dos capacitores •
Gracias al capacitor “RC” de marcha es muy eficiente.
•
Gracias al capacitor "SC" de arranque tienen gran par de arranque.
Algunos motores se pueden a conectar a 220 Volts.
Diagrama eléctrico de motor monofásico con capacitor de marcha para alimentarlo con 220 volts de corriente alterna https://cutt.ly/UKDXYUW
1.17 Borneras de motores monofásicos. Según https://alren.es/documentacion/diseno-mecanico/esquema-conexiones/ /. Las tensiones monofásicas más frecuentes son de 127V y 220V.
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https://alren.es/documentacion/diseno-mecanico/esquema-conexiones/ Las conexiones de los distintos elementos auxiliares están indicadas dentro de la caja de bornes o en el exterior mediante etiquetas.
https://alren.es/documentacion/diseno-mecanico/esquema-conexiones/
https://alren.es/documentacion/diseno-mecanico/esquema-conexiones/
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Capitulo III 1. Motores Polifásicos de inducción. 1.1 Motores trifásicos. Según
https://continenteferretero.com/content/que-son-los-motores-trifasicos
/.
El motor trifásico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Funcionan a través de una fuente de potencia trifásica. Son impulsados por tres corrientes alternas de la misma frecuencia, los cuales alcanzan sus valores máximos de forma alternada. Poseen una potencia de hasta 300KW y velocidades entre 900 y 3600 RPM. Para transmitirse se utilizan líneas de 3 conductores, pero para utilización a final se utilizan líneas de 4 hilos, que son las 3 fases y el neutro.
https://continenteferretero.com/content/que-son-los-motores-trifasicos La energía eléctrica trifásica es el método más común utilizado por las redes eléctricas en todo el mundo debido a que transfieren más potencia y es muy usado en el sector industrial. Diferencias entre motor monofásico y trifásico. En primer lugar, tenemos que diferenciar entre el tipo de instalación y la corriente que circula por esta. En este sentido, la diferencia entre una corriente monofásica y trifásica consiste en que la corriente monofásica se traslada por una sola vía. Además, al disponer de una sola fase o corriente alterna, el voltaje no varía. Los motores monofásicos son utilizados cuando no se dispone de un sistema trifásico y/o para pequeñas potencias, generalmente se utilizan para potencias menores de 2 Kw o 3 Kw. Los motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria, ya que posee una potencia mayor de 150% que un motor monofásico y se genera un campo magnético
Página 135 de 306 rotatorio en tres fases. Mientras que la ejecución de un motor monofásico puede ser ruidosa y con vibraciones, los motores trifásicos son más costosos, pero no producen estas vibraciones y son menos ruidosos.
1.2 Constitución de un motor trifásico. Por Joshua Pérez Los motores trifásicos son motores en los que el bobinado inductor colocado en el estator, está formado por tres bobinados independientes desplazados 120º eléctricos entre sí y alimentados por un sistema trifásico de corriente alterna. Podemos dividir los componentes de un motor trifásico en tres partes concretas y diferenciadas. Estas son las siguientes: el estator, el rotor y los escudos/carcasa. Estator El estator es la parte fija y opera como la base del motor. Esta parte está constituida por una carcasa en la que se fijan una corona de chapas de hierro al silicio o acero al silicio, en las que están presentes unas ranuras. En estas ranuras es dónde se presentan, al tratarse de un motor trifásico, encontramos tres bobinas y tres circuitos diferentes. En cada circuito hay tantas bobinas como polos tiene el motor. Rotor El rotor es la parte móvil que se sitúa en el interior del estator. En el eje se inserta un núcleo magnético ranurado de acero al silicio en cuyas ranuras se colocan unas barras de cobre o aluminio (que realizan la función de conductores) en una disposición que se conoce como “jaula de ardilla”. Esto se debe a que las barras están unidas en cortocircuito por dos anillos, en la parte superior e inferior, confiriéndole una forma de jaula. Escudos/Carcasa En último lugar están los escudos o carcasa que constituyen, la parte exterior del motor trifásico, generalmente producidos en aluminio o hierro colado. Están diseñados de tal forma que contienen unas cavidades para acoger los componentes esenciales en el interior. Sobre unos cojinetes descansa el eje del rotor. Además, los escudos deben estar perfectamente ajustados para evitar que existan distorsiones en el giro del rotor, tales como vibraciones y/o ruido.
1.3 Funcionamiento Del Motor Trifásico El estator de un motor de inducción consta de un número de espiras superpuestas dispuestas en un ángulo eléctrico de 120°. Cuando el devanado primario o estator está conectado a una alimentación de corriente alterna de tres fases, se establece un campo establece un campo magnético rotativo que magnético rotativo que gira a una velocidad síncrona.
Página 136 de 306 La dirección de rotación del motor depende de la secuencia de fases de las líneas de suministro, y el orden en que estas líneas están conectadas al estator. De este modo, intercambiando la conexión de cualquiera de dos terminales primarios el suministro invertirá la dirección de rotación. El número de polos y la frecuencia de la tensión aplicada determinan la velocidad síncrona de rotación en el estator del motor. Los motores están configurados normalmente para tener 2, 4, 6 u 8 polos. La velocidad síncrona, un término dado a la velocidad a la que girará el campo producido por las corrientes primarias, está determinado por la siguiente expresión. Velocidad de sincronismo de rotación = (frecuencia 120 * alimentación) / Número de 120 * alimentación) / Número de polos en el estator.
En el instante entre t1 y t3 la fase T tiene un valor nulo y las fases S y R valores iguales y de signo contrario. De ello se deduce que el campo magnético resultante habrá girado 60 grados. Siguiendo el mismo razonamiento para las distintas posiciones sucesivas, se obtendría un campo magnético giratorio en el estator trifásico, que daría una vuelta por cada ciclo de la corriente alterna. El estator es la parte en reposo del motor. En el que están las ranuras en que va el bobinado, esquema representado en la parte inferior de la lámina. Los principios U - V ina. Los principios U - V - W y los finales - W y los finales X - Y - Z de las fases van a una caja de conexiones o bornes, que podrán estar conectados en estrella o triángulo.
1.4 Rebobinado de motor trifásico Para rebobinar un motor eléctrico se deben realizar los siguientes pasos: •
Anotar datos.
•
Destapar el motor.
•
Realizar el molde para las nuevas bobinas.
•
Extraer las bobinas viejas.
•
Limpiar las ranuras del estator.
•
Aislar las ranuras estatóricas.
•
Confeccionar las nuevas bobinas.
Página 137 de 306 •
Introducir las bobinas en las ranuras.
•
Aislar las bobinas o grupos de bobinas.
•
Conectar las bobinas entre sí.
•
Amarrar las bobinas.
•
Barnizar.
Anotar Datos A la hora de rebobinar un motor eléctrico, interesan los siguientes datos: Datos de la placa característica del motor. •
Número de ranuras.
•
Número de bobinas por grupo.
•
Paso del bobinado.
•
Número de polos.
•
Número de espiras por bobina.
•
Clase y tamaño del aislamiento.
•
Calibre del conductor.
•
Conexión de los grupos de bobina
•
Conexión.
Los datos que se describieron anteriormente, son datos que se obtienen a medida que se avanza en el proceso de rebobinado del motor eléctrico, y que no se pueden obviar; con el fin de que el motor a reparar quede con el mismo rendimiento o hasta un rendimiento más óptimo.
Destapar el Motor
Para destapar un motor el cual se va a reparar, se debe tener en cuenta como están ubicadas las tapas, para que en el momento de taparlo nuevamente quede exactamente igual; ya que si no queda de la misma manera puede que el motor no trabaje normalmente, y puede que el rotor roce con el estator; para evitar esto es necesario hacer un par de marcas. Una vez realizadas las marcas se aflojan los tornillos, se retiran las tapas y se desmonta el rotor. Se debe tener cuidado de no perder los tornillos y las tuercas del motor.
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Realizar el molde para las nuevas bobinas Antes de sacar las bobinas del estator, es necesario hacer el molde para las nuevas bobinas; sacando provecho de las bobinas quemadas que están elaboradas y metidas en las ranuras. Para este proceso se toma un pedazo de alambre y poniéndolo encima de alguna bobina, se le va dando la forma de la bobina. Si por ejemplo es un grupo de bobinas, se debe realizar un molde para cada bobina del grupo, ya que no serán del mismo tamaño.
(Repositorio, 2010, pág. 30) En este paso se puede aprovechar para anotar los siguientes datos: •
Grupos de bobinas
•
Número de bobinas por grupo
•
Paso de bobina.
•
Conexión de los grupos de bobina
Extraer las bobinas viejas Se realiza cortando el alambre con un formón teniendo cuidado de no dañar las chapas del estator. Una vez retirada la bobina se puede anotar calibre del alambre medido con un calibre o galga y número de espiras por bobina.
(Sites, s.f.)
Página 139 de 306 Limpiar las ranuras del estator Se debe retirar la aislación quemada y trozos de alambre con un cepillo de acero o una hoja de cierra.
(Sites, s.f.) Aislar las ranuras Estatóricas Para ello utilizamos Mylar o papel aislante y si no quedase ninguna aislación entera tomamos la medida del largo y alto de la ranura. A la medida del largo debemos agregarle 2 cm para que los conductores no toquen el núcleo.
(Sites, s.f.) Confeccionar las bobinas Para ello utilizamos una bobinadora manual ajustando la distancia de las mordazas que correspondan para cada caso.
(Sites, s.f.) Introducir las bobinas en las ranuras Cuando se va a meter una bobina o un grupo de bobinas en un estator, se debe tener en cuenta hacia donde van a quedar los principios y finales de las bobinas; primero se desamarra el lado de bobina que se va a introducir, se comienzan a meter las espiras en la ranura de una en una o por grupos pequeños de espiras, una vez metido el lado de la bobina se cuña para evitar que se salga, después se procede a meter el otro lado de la bobina, e igualmente se cuña; el proceso se repite para las demás bobinas.
Página 140 de 306
(Sites, s.f.) Aislar las bobinas o grupos de bobinas Una vez introducidas todas las bobinas se deben separar para evitar cortos entre ellas, para la separación se utiliza el mismo papel dieléctrico con el que se empapelo el estator. Es necesario amarrar las bobinas en la parte que sobresale de las ranuras para que al momento de meter el papel aislante entre las bobinas, sea fácil, también para evitar que queden alambres por fuera que puedan hacer contacto con la otra bobina.
(Sites, s.f.) Amarrar las bobinas Después de haber separado las bobinas se procede a amarrar todo el bobinado, se amarra primero la parte donde no hay empalmes, luego se amarra el lado de las bobinas por donde salen los cables de las fases. Este amarrado se realiza para que las bobinas queden firmes y compactas.
(Sites, s.f.) Barnizar Esta es la etapa final del proceso, para barnizar se puede hacer uso de un inyector, se deben barnizar todas las bobinas por todas las partes incluso los lados de bobina que van por dentro de las ranuras. Después de haber barnizado, se deja que el barniz se seque y luego se procede a ponerle las tapas procurando colocarlas en el mismo orden que tenían al principio (tener en cuenta las marcas realizadas en las tapas y la carcasa del estator), y también tener precaución de apretar los tornillos en cruz para que la tapa del
Página 141 de 306 motor vaya ajustando igual por todas las partes, y no quede un lado más ajustado que otro.
(Sites, s.f.)
1.5 Conexiones fundamentales de un motor trifásico Un motor de inducción para una red de distribución de 220V, presenta seis terminales, dos para cada enrollamiento de trabajo, donde la tensión de alimentación de estas bobinas es de estas bobinas es de 220 V. Para un sistema de alimentación de 220/127V-60Hz este motor debe ser conectado en delta y para un sistema de 380/220V60Hz el motor debe ser conectado en estrella.
(Scribd, 2022, pág. 2) Conexión delta Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en triangulo. Se pueden diseñar con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados a la línea de alimentación trifásica. Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas con un número para su fácil conexión. Las terminales o puntas de los devanados se conectan de modo que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo), también B y C, así como C y A, para de esta manera formar la delta de los devanados del motor.
(Scribd, 2022, pág. 3)
Página 142 de 306 Estrella Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están de jaula de ardilla están conectados en estrella. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada devanado, a terminal de cada devanado, las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1, L2 Y L3. Los devanados conectados en estrella forman una configuración en Y.
(Scribd, 2022) Un motor conectado en estrella con nueve terminales, tiene tres puntas devanadas conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de los devanados restantes, son los números: 1- 4, 2-5 y 3-6. Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje. Para la operación en bajo voltaje, éstos se conectan en paralelo; para la operación en alto voltaje, se conectan en conectan en serie.
(Scribd, 2022, pág. 3) Conexión para dos voltajes Algunos motores trifásicos están construidos para operar en dos voltajes. El propósito de hacer posible que operen con dos voltajes distintos de alimentación, y tener la disponibilidad en las líneas para que puedan conectarse indistintamente. Comúnmente, las terminales externas al motor permiten una conexión serie para el voltaje más alto y una conexión doble paralelo para la alimentación al menor voltaje. Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento. Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente. De esta manera se comprende que el rotor nunca
Página 143 de 306 logre alcanzar la misma velocidad del campo magnético giratorio. Es por lo cual recibe el nombre de asíncrono o asincrónico. El deslizamiento puede ser mayor conforme aumenta la carga del motor y lógicamente, la velocidad se reduce en una proporción mayor. Si el rotor tiene la misma velocidad de giro que la del campo magnético rotativo, se dice que el motor es síncrono. Si, por el contrario, el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnético rotativo, el motor es asíncrono de inducción.
1.6 Forma de identificar conexiones en motores trifásicos En la conexión en estrella todos los finales de bobina se conectan en un punto común y se alimentan por los otros extremos libres. Por el contrario, en la conexión en triángulo cada final de bobina se conecta al principio de la fase siguiente, alimentando el sistema por los puntos de unión. En la conexión estrella, la intensidad que recorre cada fase coincide con la intensidad de línea, mientras que la tensión que se aplica a cada fase es (raíz de 3) menor que la tensión de línea. Por el contrario, en la conexión en triángulo la intensidad que recorre cada fase es (Raíz de 3) menor que la intensidad de línea, mientras que la tensión a la que queda sometida cada fase coincide con la tensión de línea. En estas condiciones, si un motor está diseñado para aplicarle 230 V a cada fase, lo podremos conectar a la red de 230 V en triángulo y a la red de 400 V en estrella. En ambos casos, la tensión que se le aplica a cada fase es 230 V. Estas conexiones en estrella o triángulo se realizan en el motor sobre su propia placa de bornes.
1.7 Como calcular número de fases Calcula las corrientes de fase usando la fórmula: I = (P * 1.000)/VLN, donde: I =Corriente de fase. P = Potencia (VA)
Página 144 de 306 La fórmula requiere multiplicar P por 1.000 para convertir KVA a VA, o kilovoltiosamperes a voltios-amperes.
1.8 Como calcular el número de polos El número de pares de polos de inducción trifásico es directamente proporcional a la frecuencia de corriente de la alimentación e inversamente proporcional a la velocidad de sincronización. La ecuación para determinar el número de polos es P=60xf/N, donde: P= Numero de polos f= Frecuencia en Hz N= Velocidad de sincronización en rpm.
(Automation, 2015)
1.9 Como calcular el número de bobinas por grupo Es el número de bobinas totales dividido por los grupos totales del bobinado, como se puede observar en la ecuación.
Dónde: •
u: Número de bobinas por grupo.
•
B: Número de bobinas.
•
G: Número de grupos totales del bobinado.
1.10 Como calcular el número por grupo El número de grupos se determina con la siguiente ecuación Gt= 2p q, donde: •
Gt= Numero de Grupos
•
2p= Numero de polos
•
q= Numero de fases
1.11 Mantenimiento de motores trifásicos Existen dos caminos a la hora de optar por el mantenimiento de cualquier motor eléctrico. Sea preventivo o
correctivo, ambos buscan garantizar un correcto
Página 145 de 306 funcionamiento, evitando o reparando averías y extendiendo al máximo su vida útil. Sin embargo, existen diferencias entre uno y otro. El mantenimiento preventivo, como su nombre lo indica, se realiza de manera periódica y su objetivo es prevenir averías que interrumpan la operación del motor. Se debe realizar de manera planificada, verificando el funcionamiento y realizando procedimientos de ajustes, lubricación, revisión y reposición de piezas, siguiendo las recomendaciones del fabricante en función de la carga de trabajo del motor. La opción del mantenimiento correctivo, entra en acción cuando se produce una falla en el motor que interrumpe su funcionamiento o provoca daños que impiden su plena operatividad. Dada su naturaleza impredecible, es importante minimizar su efecto. Para lograrlo, es fundamental contar con los repuestos necesarios para su reparación y tener personal calificado para ejecutar el trabajo en el menor tiempo posible. Existe una serie de consejos que se deben seguir para realizar el mantenimiento de un motor eléctrico de una manera efectiva: Revisión visual cada componente Un simple recorrido visual por un motor eléctrico basta para identificar detalles importantes que requieran mantenimiento. La observación ocular permite descubrir indicios de sobrecalentamiento y otras condiciones que inducen a fallas. Sin embargo, los otros sentidos también juegan un rol clave, detectando olores, ruidos excesivos, vibraciones, entre otros signos. Detección de vibraciones Las piezas en movimiento que componen un motor eléctrico pueden generar ruidos y vibraciones nocivas que afectan su óptimo funcionamiento. Por lo general, las vibraciones se producen en las partes mecánicas de estos propulsores y no son fáciles de detectar. Una forma de identificarlas es haciendo funcionar el motor desconectado de las piezas que le corresponde mover y realizar algunas pruebas con instrumentos que ayuden a identificar qué provoca la vibración. Funcionamiento de los rodamientos Los rodamientos son responsables del movimiento de alguna pieza, por lo que si presentan ruidos o vibraciones pueden estar indicando potenciales problemas. Mala lubricación, acumulación de polvo y desgaste son algunas de las causas más comunes, así como el sobrecalentamiento de la carcasa de un rodamiento. En algunos casos, una simple limpieza y engrase o lubricación puede resolver el problema, pero muchas veces hará falta el cambio de rodamientos para realizar el
Página 146 de 306 mantenimiento, por lo que se recomienda conocer los requisitos de cada tipo de rodamiento para ejecutar el trabajo correspondiente. Limpieza y lubricación periódica La temperatura es clave para el funcionamiento de un motor. Y cuanto mayor sea el calor que se genere, mayor riesgo de problemas. El polvo además es un enemigo de los motores eléctricos, ya que funciona como aislante y provoca el aumento de la temperatura y esto provoca mayor desgaste de los rodamientos. Junto con el óxido, afecta también los relés y contactos, por lo que hay que limpiarlos muy bien. La corrosión también es un factor de riesgo que hay que evitar, por lo que se necesita lubricar cada componente para protegerlo. Sin embargo, el exceso de lubricación afecta los bobinados, por lo que el lubricante debe ser aplicado en su justa medida. Prueba el bobinado del motor El sobrecalentamiento de un bobinado es un riesgo de daños graves. Para probar un bobinado es necesario desmontar el motor. Así se pueden detectar averías o fallas en los devanados. La recomendación aquí consiste en rebobinar el motor. Probar el aislamiento revela información sobre el nivel de resistencia.
1.12
Conexión
de
motores
trifásicos
gobernados
por
sistemas
electromagnéticos El motor trifásico se activa a través de los contactos principales del contactor con las 3 fases (L1, L2 y L3), por ejemplo, a 400V (o 380V). Se conecta en los contactos reales del contactor de fuerza 1-2, 3-4, 5-6. Los contactos 13-14 y 21-22 son para el circuito de control que luego veremos. Cuando activamos el Interruptor le llega corriente a la bobina y el contactor se enclava cerrando los contactos principales y arrancando el motor eléctrico. Cuando desconectamos la corriente a la bobina mediante el interruptor, deja de llegarle corriente a la bobina y los contactos vuelven a la posición de reposo haciendo que el motor se pare. Este es un arranque básico y directo, luego veremos algunos circuitos más para los arranques de motores trifásicos, como por ejemplo el arranque estrella-triángulo. En los circuitos de los contactores se distinguen dos circuitos diferentes, el circuito de mando, que será el que active o desactive la bobina y el circuito de fuerza, que será el que arranque o pare el motor.
Página 147 de 306 El circuito de mando suele ser un circuito a menor tensión e intensidad que el circuito de fuerza. De ahí que los contactos principales o de fuerza sean más gordos que los auxiliares.
1.13 Diagramas para conexión de motores trifásicos gobernados por sistemas electromagnéticos y automatizados. Conexión delta y conexión estrella Las bobinas de un motor trifásico (3 bobinas) se pueden conectar de 2 formas: en estrella y en triangulo.
En la conexión triángulo las bobinas quedan a la tensión de alimentación entre fases, en este caso 230V (es como en paralelo). Normalmente entre fases hay 400V. Si las conectamos en estrella las bobinas quedan trabajando a una tensión raíz de 3 menores, en este caso a 127V. Tensión en estrella = Tensión en triángulo/√3. Normalmente en estrella trifásica hay 230V. La corriente en estrella es 3 veces menos que en triángulo.3 impedancias o bobinas en triángulo consumen el triple de corriente de línea que, en estrella, a la misma tensión de red.
Conexión Estrella-Delta En la conexión estrella-triángulo se reduce la corriente de arranque del motor arrancando el motor en estrella. Lo que se suele hacer en los motores trifásicos es
Página 148 de 306 arrancarlos inicialmente en estrella y pasado un tiempo se pasa a triángulo (3 o 4 segundos). El arranque estrella delta hace que en el arranque el motor vaya cogiendo revoluciones poco a poco, en estrella, y después de un tiempo se ponga en marcha normal, en triangulo. Según el motor va cogiendo velocidad se pasa a triángulo para que quede en la marcha normal del motor. Esto hace que tengamos un rendimiento óptimo del motor en el arranque. En el arranque se debe conectar el contactor K1 y el K3, pasados unos segundos se conecta en triángulo con el K1 y el K2.
F2 es simplemente un interruptor térmico que pararía el motor si su temperatura se eleva mucho. S1 sería el pulsador de arranque y S2 el de paro. KA1 es un relé temporizador con retardo a la conexión, es decir los contactos cambian de estado después de unos segundos de llegarle la corriente, por lo tanto este relé hace solo el cambio de estrella a triángulo. Si pulsamos S1 se activa KM1, sus contactos y además KM2 y el relé KA1. Pasados unos segundos los contactos de KA1 cambian de posición y desactivan el KM2 y activan el KM3, pasando el motor a triángulo con KM1 y KM3 enclavados. S2 desactiva todo el circuito y para el motor.
1.14
Simbología
industrial
para
motores
trifásicos
con
sistemas
automatizados En el presente capítulo se estudiará la forma de simbolizar máquinas, aparatos o elementos utilizados para la automatización eléctrica, señalando recomendaciones para aplicarlas en los diferentes esquemas eléctricos. Por lo tanto, es muy importante su correcta
Página 149 de 306 utilización por ser la forma de comunicación entre personas abocadas al diseño y ejecución de proyectos de automatización. Símbolos Es la representación por medio de figuras para el caso de símbolos gráficos y con letras y números para el caso de símbolo literales, que permiten transmitir conceptos de máquinas, aparatos y elementos usados en la automatización eléctrica. Mediante los símbolos normalizados se crea un nuevo sistema de comunicación nacional e internacional para ser usado en la tecnología. Símbolos gráficos Es la representación por medio de figuras, de máquinas o partes de una máquina, elementos de mando, auxiliares de mando, aparatos de medida, de protección y señalización, etc. A continuación, se muestran algunos ejemplos.
(Player, s.f., pág. 1) Símbolos Laterales Es la combinación de letras y números que se utilizan para lograr una completa identificación de los elementos que intervienen en el esquema y que van colocados a los lados de cada una de ellos.
(Player, s.f., pág. 2) Trazos Son las representaciones de conductores que indican las conexiones eléctricas entre los diferentes elementos que intervienen en el circuito.
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(Player, s.f., pág. 2) Símbolos normalizados según IEC, DNI, ANSI Como se mencionó anteriormente, los símbolos normalizados permiten una comunicación a nivel nacional e internacional entre las personas que desarrollan proyectos y ejecutan montaje de instalaciones de máquinas y equipos. Por consiguiente, para que un fabricante de una máquina o equipo transmita a sus clientes la forma como debe instalarse y realizar el diagnóstico de fallas, es necesario entregar los planos de montaje e instalación de estos equipos, por su puesto, tienen que estar desarrollados utilizando la simbología normalizada, de tal forma que pueda ser entendido por cualquier técnico sin interesar el país ni idioma de origen, de allí la explicación de la comunicación mediante símbolos. Existen varias normas a nivel internacional, que han sido desarrolladas por países industrializados, especialmente, en aquellos lugares donde la tecnología ha desarrollado aceleradamente, tales como: Alemania, Estados Unidos, Francia, Suecia, España, etc. Así también, con el objeto de uniformizar las simbologías, se ha establecido una norma internacional denominada IEC, donde colaboran las principales naciones industrializadas, y es ésta, la que en nuestro medio se tiene en cuenta para desarrollar planos y esquemas eléctricos. (Player, s.f., pág. 3)A continuación se presentan los diferentes símbolos según las normas IEC, DIN y ANSI.
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(Player, s.f., pág. 5)
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(Player, s.f., pág. 6)
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(Player, s.f., pág. 7)
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(Player, s.f., pág. 8)
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(Player, s.f., pág. 9)
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(Player, s.f., pág. 10)
1.15 Diagramas Básicos Un diagrama de control y fuerza de motores consta de 2 partes que interactúan en conjunto, que son el circuito de fuerza o potencia y el diagrama del circuito de mando o control. Arranque directo Para el arranque directo del motor trifásico, se debe verificar los datos de la placa característica para conocer el tipo de conexión que se debe realizar: ESTRELLA o TRIÁNGULO. Se debe prestar atención a los valores de tensión en ambos esquemas de conexión. Si tenemos un motor trifásico con valores de tensión: 220 / 380V, significa que las bobinas de motor de forma individual están diseñadas para 220V. Por lo tanto, en trifásico, la única conexión que puede soportar sería ESTRELLA, donde la tensión entre fases se reparte entre 2 bobinas. Si conectamos el motor en TRIANGULO, se estarían aplicando a
Página 158 de 306 cada bobina, 380V, superando su valor de diseño. Si el motor posee los valores de tensión: 380 / 660V. Como no se posee un sistema trifásico de 660V, el motor admite la conexión en TRIANGULO, ya que el valor de diseño de cada bobina es de 380V.
(Caracteristica, 2021) Enclavamiento Mecánico El enclavamiento mecánico se logra empleando un accesorio que se adosa entre los dos contactores y que, actuando sobre los contactos principales de éstos, evita que ambos se cierren al mismo tiempo. En la figura pueden verse dos contactores con este accesorio montado entre ambos.
(UNLP, 2020, pág. 12)
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1.16 Cambio de giro, Conexión de puntas del motor Para conseguir invertir el sentido de giro del motor es necesario invertir también el sentido del campo giratorio. Esto se consigue invirtiendo la conexión de dos de las fases del motor. Esta maniobra se realiza normalmente utilizando automatismos a base de contactores. Al producir la inversión de giro, cambiando de posición 2 de las 3 fases, se debe tener especial cuidado que de cerrar ambos interruptores simultáneamente, estaríamos provocando un cortocircuito en bornes del motor a conectar. En este caso existen métodos de prevención para evitar este tipo de conexión accidental, estamos hablando de enclavamientos en los interruptores o contactores que lo maniobren. (UNLP, 2020, pág. 12)
(UNLP, 2020, pág. 12)
1.17 Diagrama estrella lineal Vamos a considerar un motor asíncrono trifásico de rotor en jaula de ardilla o rotor bobinado, y de una sola velocidad. Como ya dijimos anteriormente, el estator está constituido por un paquete de chapas magnéticas ranuradas, y en las ranuras del mismo se alojan, con arreglo a un determinado esquema, los tres devanados independientes de un arrollamiento trifásico. Estos devanados obedecen a un estudio en el cual hay que tener en cuenta entre otras características, el número de polos, la frecuencia y por tanto la velocidad de la máquina (n=60f/p). Podemos clasificar los arrollamientos atendiendo a varios criterios: En función del número de lados de bobina que alberga cada ranura: -A una capa
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(DocPlayer, s.f., pág. 16) -A doble capa -Mixto
(DocPlayer, s.f., pág. 16) Los terminales se llevan a una caja de bornes donde normalmente se realizan las conexiones, según la forma mostrada a continuación:
(DocPlayer, s.f., pág. 17) Nota: En un sistema trifásico hay que diferenciar entre tensión de fase (UF) y la de línea (UL). La UF, es la tensión que hay entre cualquier fase y el neutro. La UL, es la tensión que hay entre dos fases. La relación entre ambas es:UL=√3𝑈𝐹
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1.18 Diagrama doble estrella lineal Por: Emmily Rivas La conexión estrella doble o también conocida como estrella paralela preferentemente es usada en motores NEMA cuando se desea conectar el motor a la tensión menor y con potencias de hasta 20 CP y en motores IEC también para indicar una menor tensión y en potencias hasta de 9 CP.
Fuente:https://adjuntos.yoreparo.com/imagen_post/0004/75/d402aac62e13d55287dc1b 57b80d86a3d122e81a.png
1.19 Diagrama delta lineal. La conexión delta es usada cuando no requerimos un terminal neutro para obtener voltaje de fase tenemos un solo voltaje disponible por ejemplo entre la línea 1 y la línea 2 que sería igual al voltaje de fase. En la conexión en estrella la corriente de línea es igual a la corriente de fase, el voltaje de línea es igual a la raíz de 3 multiplicada por el voltaje de fase. Cada bobinado recibe aproximadamente 220 voltios, por lo tanto, aplicando la segunda ecuación tenemos que el voltaje de línea es 380 voltios en la conexión delta la corriente de línea, es igual a la raíz de 3 multiplicada por la corriente de fase.
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Fuente:https://blob.todoexpertos.com/uploads/md/6eb1ea03612acc5340b07900999aa3 36.png
1.20 Diagrama doble delta lineal. La conexión doble delta o también llamada delta en paralelo y la conexión delta tiene dos condiciones, la primera indica que el motor debe de ser de doce puntas y la segunda condición habla sobre la capacidad del motor, esto significa que podemos realizar las conexiones anteriores si el motor es NEMA y supera la capacidad de 20 Hp o si el motor es IEC y supera la capacidad de 9HP, solo si cumplimos con las condiciones anteriores podemos aplicar la conexión de lo contrario no será posible. Como una de las condiciones habla de la capacidad del motor y en particular se expresa sobre motores de mediana potencia resulta que muchas aplicaciones no utilizan esa capacidad es por ello que las conexiones no son tan frecuentes.
Fuente:https://es.slideshare.net/manuelavg/manual-devanado-de-motores
1.21 Diagrama estrella esquematico. En estrella el punto central es un punto neutro, como si fuera el neutro de la línea, por lo que las bobinas quedan conectadas a la tensión entre fase y neutro (230V) y no entre fases 400V.
Página 163 de 306 En estrella las bobinas trabajan al 58% de su tensión nominal y por lo tanto la velocidad del motor también será menor igual que la intensidad.
Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/estrella-triangulobornes.jpg
1.22 Diagrama doble estrella esquematico. Se la utiliza para el arranque de motores a menor voltaje por lo cual la corriente consumida es mayor, se la suele utilizar para alcanzar el pleno funcionamiento de motores.
Fuente: https://imgur.com/lP4uVr1
1.23 Diagrama delta esquematico.En este tipo de conexión se une el terminal de salida de un grupo de bobinas con el terminal de entrada de otro grupo, esto se realiza para los tres grupos de bobinas y en la conexión de estos se conecta la alimentación. Por lo general en ese tipo de conexión del voltaje de alimentación es menor al voltaje que se le aplica a la conexión en estrella, por lo tanto, consume mayor corriente.
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Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/estrella-triangulobornes.jpg
1.24 Diagrama doble delta esquematico. Se la suele utilizar para el arranque de motores a menor voltaje por lo cual la corriente consumida es mayor, se la suele utilizar para alcanzar el pleno funcionamiento de motores. Fuente:https://2.bp.blogspot.com/HDMn1N9cSnE/V1Egpda0m8I/AAAAAAAADgU/yP259v TliAMNDhwFj4WQNDkuRPg74Yr4wCLcB/s400/doble%2Bdelta%2B2.PNG
Capítulo IV 1. Instalación de Motores Eléctricos trifásicos y monofásicos. 1.1.Instalaciones de motores eléctricos de corriente alterna 120 v.
En este caso, los motores basan su funcionamiento en la obtención de un campo magnético giratorio. Dentro de este campo giratorio puede haber un electroimán, que gira a la misma velocidad que el campo. En este caso tendremos un motor síncrono. Una segunda posibilidad es que dentro del campo haya un bobinado sometido a inducción, por lo que aparece una corriente eléctrica y, por tanto, la fuerza de Lorentz. El
Página 165 de 306 giro será más lento que el del campo giratorio, razón por la cual el motor se denomina asíncrono o de inducción. Respecto a la corriente de alimentación, tendremos motores monofásicos y motores trifásicos. De forma similar a los motores de corriente continua, los de alterna están constituidos por una parte fija denominada estátor o inductor, dotado de las bobinas generadoras del campo magnético, y por un rótor o inducido, también llamado armadura. Para que se produzca este acoplamiento, el rótor tiene unas bobinas unidas a un colector formado por delgas, en serie con las bobinas del inductor. Un par de escobillas aplican la corriente al rótor. Por lo tanto, el mismo motor puede funcionar tanto con corriente continua como con alterna. Pero, además, puede funcionar como dínamo. Por ello se le denomina motor universal, y es ampliamente utilizado en pequeños electrodomésticos.
Fuente:https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/29/html/Motores%20de%20corriente%20al terna.htm
1.2.Instalación de motores eléctricos de corriente alterna trifasicos. De forma similar a los motores monofásicos, los motores trifásicos consiguen un campo magnético giratorio. El motor trifásico síncrono tiene un rotor constituido por un electroimán. No es un motor muy corriente por la complicación que supone alimentar el inductor con corriente alterna y el inducido con corriente continua, pero su velocidad de giro es fija e igual a la de sincronismo. El funcionamiento de estos motores es totalmente análogo al de los motores monofásicos de inducción: •
Un campo magnético giratorio
•
Inducción de corriente en el rotor por causa del campo que gira a mayor velocidad que el propio rotor
•
Fuerza de Lorentz y fuerza de atracción magnética
Página 166 de 306 El rotor o inducido suele ser de jaula de ardilla, pero también puede ser de tipo bobinado, con la ventaja de poder regular la corriente de cortocircuito mediante potenciómetros, con lo cual se regula la velocidad de giro y el par desarrollado por el motor.
Fuente:https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrosfic/21700290/helvia/aula/archi vos/repositorio/0/29/html/Motores%20de%20corriente%20alterna.htm
1.3.Identificación de los sensores industriales Un sensor industrial es un dispositivo que capta un estímulo en su entorno y traduce la información. Dicha información se convierte en un impulso eléctrico que posteriormente es procesado por una serie de circuitos que generar una acción predeterminada en un sistema. Algunas de las principales características es la exactitud, precisión, rango de funcionamiento, sensibilidad, entre otras. Ahora, los rangos a nivel industrial son de suma importancia ya que ofrecen un grado de seguridad que permite garantizar el desarrollo completo del proceso que se está llevando a cabo. En la industria, los sensores son los encargados de captar la información y transmitirla a una computadora central para que tome, a su vez, una decisión. Los sensores industriales son una parte clave de la automatización de fábricas y de la Industria 4.0. Un sensor es un dispositivo electrónico que detecta y responde a algún tipo de entrada del entorno físico y convierte estas señales de salida en una pantalla legible para humanos. En la automatización industrial, los sensores juegan un papel vital para hacer que los productos sean intelectuales y excepcionalmente automáticos. Estos permiten detectar, analizar, medir y procesar una variedad de transformaciones, como la alteración de la
Página 167 de 306 posición, la longitud, la altura, el exterior y la dislocación que ocurre en los sitios de fabricación industrial.
Fuente:http://www.mekipa.com/wp-content/uploads/2017/04/sensores-capacitivos.jpg
1.4.Selección de los sensores y los medidores para instalación de motores eléctricos. El vatihorímetro, watthorímetro, contador eléctrico, contador de luz o medidor de consumo eléctrico es un dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica de un circuito o un servicio eléctrico, siendo esta la aplicación usual. Existen medidores
electromecánicos
y
electrónicos.
Los
medidores
electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que
mueve
las
agujas
de
la
carátula.
Los
medidores
electrónicos
utilizan
convertidores analógico-digitales para hacer la conversión. El medidor electromecánico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos magnéticos; estos campos actúan sobre un disco conductor magnético en donde se producen corrientes parásitas. La acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magnético de las bobinas de voltaje y la acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magnético de las bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito.
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Fuente: https://isotest.net/wp-content/uploads/instrumentos-electricos.jpg
1.5.Variadores de frecuencia. son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC). Regulando la frecuencia de la electricidad que recibe el motor, el variador de frecuencia consigue ofrecer a este motor la electricidad demandada, evitando así la pérdida de energía, o lo que es lo mismo, optimizando el consumo. En lo referido a los ventiladores, lo que hace un variador de frecuencia es regular la velocidad rotacional de un motor, variando con el ello el caudal de aire, la presión y la potencia eléctricas. Debido a las llamadas “Leyes de la proporcionalidad”, variando las rpm (revoluciones por minuto) de un motor, cambiamos el caudal: lo más interesante de todo es que, reduciendo un 20% esa velocidad, el caudal se reducirá otro 20%, sin embargo, el consumo eléctrico caerá hasta un 50%. Si bien el ahorro energético es el mayor y más destacado atributo que supone la instalación de los variadores de frecuencia, este está lejos de ser el único. Un variador de frecuencia es habitualmente fácil de instalar y no requiere ningún tipo de mantenimiento o éste muy reducido, lo que añade, además, una prolongación de la vida útil de los equipos a los que va destinado, que ya de por sí ganan longevidad por recibir la electricidad que demandan y no más (ni menos).
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Fuente:https://www.solerpalau.com/eses/blog/wpcontent/uploads/2020/01/Small_variab le-frequency_drive.jpg
1.6.Tipos de variadores de frecuencia. Se ajusta a los fines deseados, tendremos que conocer de antemano dos factores: cuál es el voltaje con el que estamos trabajando y cuál es el tipo de motor al que conectaremos el variador. A grandes rasgos, estas serían las diferentes tipologías: •
Variadores de frecuencia de corriente alterna: generalmente, son los aquí explicados en este artículo.
•
Variadores de frecuencia de corriente directa: destinados a motores alimentados por corriente continua.
•
Variadores de frecuencia de voltaje de entrada: se encargan de generar una nueva onda sinusoidal de tensión, introduciendo una serie de onda cuadrada y mediante la variación del voltaje.
•
Variadores de frecuencia de fuentes de entrada: en este caso es el caudal de onda cuadrada el que se recibe de entrada. Requieren grandes inversores para mantener una corriente constante.
•
Variadores de frecuencia de ancho pulso modulado: llamado PWM (por sus siglas en inglés pulse-width modulation), mantiene el par motor constante por medio de una serie de pulsos de voltaje constantes realizados por unos transistores.
•
Variadores de frecuencia de vector de flujo de ancho de pulso modulado: cuentan con un microprocesador que gestiona el proceso de la regulación o variación de la corriente al motor. Existen otras formas de categorizar los variadores de frecuencia, pero están lejos de
la temática que tratamos aquí hoy. Por ejemplo, están los variadores mecánicos, que como su nombre indica, utilizan poleas o rodillos metálicos. También el caso de
Página 170 de 306 los variadores hidráulicos, que para regular la velocidad del motor utilizan algún tipo de fluido.
Fuente:https://3.bp.blogspot.com/MUq_f2hq4kU/WvN70WuuDtI/AAAAAAAAAK8/LOQ2M GqWIMcD5roFx71t8S6RegDYhS6mgCLcBGAs/s640/variadores-de-frecuencia.jpg
1.7.Conexión de variadores de frecuencia. En motor conectado a la red eléctrica cuenta con un par y una velocidad determinados. En el supuesto caso de que no se ajusten a lo requerido por un sistema concreto, podemos contar con un variador de frecuencia para ajustarlo a nuestras necesidades. En definitiva, se trata de controlar la velocidad del motor. Los variadores o convertidores de frecuencia “convierten” (de ahí su nombre) la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua. Este es el primer paso del proceso y se lleva a cabo por una parte esencial del variador, llamada rectificador. De aquí pasamos a la siguiente fase, de la que se encargan los condensadores del variador. Estos se cargan con la corriente continua transformada por el rectificador y suavizan la forma de onda de la corriente eléctrica resultante. Finalmente, la última etapa es la del inversor, que convierte la corriente continua en corriente alterna, de nuevo. Así es como realmente el motor recibe el suministro ajustado a las necesidades de frecuencia y voltaje adecuados. Si se trata de un variador de frecuencia trifásico, las conexiones que entran al variador a realizar serán las tres fases junto con el cable de tierra (verde y amarillo). Normalmente, los pines de conexión que hacen referencia a la entrada de tensión son RS-T o L1-L2-L3. En caso de tratarse de un variador monofásico, habrá que conectar en los pines L1L2 o L1-N la fase y el neutro procedente de nuestra red eléctrica. En ambos casos, solo quedaría conectar las fases de salida y el cable de tierra del variador de frecuencia al motor. Los pines que hacen referencia a estas fases de salida suelen venir indicados como U-V-W.
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Fuente:https://iguren.es/blog/wp-content/uploads/2015/06/variadores-de-frecuencia.jpg
1.8.Programación de variadores de frecuencia. La puesta en servicio estándar se puede llevar a cabo con uno de los métodos que se indican a continuación y es adecuada para la mayoría de las aplicaciones; usando el panel de operaciones BOP (Basic Operator Panel). Seguir el siguiente procedimiento para puesta en marcha: Debemos estar en display de VDF y asegurarnos estar en modo "Local" Verificar la posición del "Potenciómetro", si esta al máximo el Motor alcanzaría la velocidad máxima Si estás seguro de que las conexiones están en lo correcto... Presionar START y el VDF comenzará a subir su frecuencia hasta el valor del "Potenciómetro" Puedes modificar la velocidad desde el Potenciómetro mientras se encuentra Funcionando el Motor, recordar todo depende del trabajo que realice el motor Para detener apretar STOP y el motor comenzará a bajar la Velocidad a 0 HZ (detenido) Recuerda que si vuelves a apretar START la velocidad siempre será la que quede en el Potenciómetro Y esa es la forma en que se prueba en Local para un nivel básico de funcionamiento, que por cierto es suficiente para dar puesta en Marcha en Local por primera vez un VDF ABB Recordar antes de funcionar en Local o Remoto deben estar configurados los parámetros del Motor
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Fuente: https://www.electricalchile.cl/imgvdf10.png
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Temas Sexto grado Taller de Electricidad III 1. control con mandos electromagnéticos industriales.
Alberto Eliseo Aceituno Escobar. 1.1 Motores eléctricos monofásicos y trifásicos. 1.1.1 Motores Monofásicos. El motor monofásico es una maquina rotativa que convierte energía eléctrica en energía mecánica, los motores monofásicos son utilizados cuando no se dispone de un sistema trifásico o para pequeñas potencias, generalmente se utiliza para potencias menores de 2Kw o 3Kw. Casi todos los frigoríficos y expositores de frío comerciales de los supermercados, los aires acondicionados o bombas de calor, los portones de los garajes, etc. también están accionados por motores monofásicos. Podemos considerar los motores monofásicos como los hermanos pequeños de los motores trifásicos, puesto que comparten con ellos la sencillez del conexionado y el principio
de
Sin embargo no se pueden
funcionamiento. compararse en rendimiento
energético ni en potencia.
https://n9.cl/85pf7
Página 174 de 306 1.1.2 Motores trifásicos. Las instalaciones monofásicas son más propias de hogares, con tensiones que van de 120 a 230 voltios y potencias que quedan por debajo de los 10 KW. El motor trifásico está muy extendido en los usos destinados a instalaciones industriales o comerciales. Esto se debe, por un lado, a que suelen ser más pequeños y manejables que motores monofásicos de la misma potencia. La potencia del motor trifásico varía en función de su uso y se fabrican en un rango muy grande de potencias, medidas en kilovatios o caballos de vapor. Generalmente están destinados al accionamiento de máquinas como bombas, montacargas, ventiladores, grúas, elevadores, etc. Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se origina un campo magnético que induce corriente en las barras del rotor.
https://n9.cl/vpmd
1.2 Las partes de un motor trifásico. •
Estátor.
•
Rotor.
•
Carcasa.
•
Ventilador.
•
Placa de características.
•
Bobinado.
•
Eje.
•
Rodamiento.
•
Placa de borneras.
https://n9.cl/ghgw4
1.3.6. Bobinado. Es el arrollamiento que va en la parte interna de un motor eléctrico y por medio del bobinado se crean los campos magnéticos para la velocidad (RPM), el bobinado lo puede llevar tanto el estator como el rotor. 1.3.7 Eje.
Página 175 de 306 Soportado por los rodamientos alojados en las tapas, es el elemento sobre el cual se encuentran fijados el rotor y el ventilador. Por sus extremos, se acopla al equipo al cual debe impulsar. 1.3.8 Rodamiento. Son dos y se encuentran alojados en cada una de las tapas; son los que sostienen y a su vez permiten el giro el eje.
1.3.9Placa De Borneras. Utilizadas tanto en motores monofásicos como motores trifásicos, es una placa de conexiones con una base de material aislante (normalmente resina o bakelita) y unos bornes de latón conductivo en los que se realizaran las conexiones, triangulo o estrella.
1.4 Ejecución de conexiones de los motores trifásicos de corriente alterna. El funcionamiento de los devanados internos depende de la conexión de motores trifásicos, que por lo general es en forma de triángulo o estrella. El tipo de tensión con el que pueden arrancar varía según el tipo de instalación eléctrica y la capacidad de resistencia. Por ejemplo, hay algunos que utilizan 133, 230, 230, 400, 400.
1.4.1 La Conexión Estrella. permite que la bobina trabaje con un punto en común y se alimente de los extremos libres. 1.4.2 conexión Delta-Estrella. Es una conexión de motores trifásicos denominada triangulo-triangulo que se utiliza en autotransformadores, cuando se quiere recuperar la caída de tensión por longitud de los alimentadores. 1.4.3 Estrella- Estrella. Este dispositivo se emplea cuando el polo neutro del primario se une eficazmente al neutro de la fuente. 1.4.4 Estrella- Delta. Utiliza dos tipos de conexiones relacionadas con el voltaje, que puede subir o bajar. Consume la corriente que circula del lado del delta.
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https://n9.cl/2bag7
1.5 Localización de averías de los motores. Al igual que ocurría en las máquinas de corriente continua. las anomalías más frecuentes en las máquinas de corriente alternan son las relacionadas a continuación: •
Localización de contactos a masa.
•
Localización de cortocircuitos.
•
Localización de conductores cortados.
•
Determinación de la polaridad correcta. 1.5.1 Localización de contactos a masa. Este tipo de anomalía puede presentarse tanto en estatores como en rotores
bobinados, de cualquier máquina de corriente alterna, y la mejor forma de no llegar a esta situación que puede ser peligrosa desde sus comienzos, en cuanto a electrocución se refiere, y degenerar con el tiempo en un cortocircuito y la consiguiente destrucción de los devanados. 1.5.2 Localización de cortocircuitos. Los cortocircuitos en los devanados de corriente alternan, se suelen producir siempre que: los aislamientos fallen, debido a quemazón por sobrecargas frecuentes, o bien debido al empleo de materiales de aislamiento e impregnación de baja calidad, que fallan debido a las vibraciones del propio motor y a la degradación de los mismos. 1.5.3 Localización de conductores cortados. Tanto el devanado es de rotor como si es de estator, se manifiestan con arranques dificultosos, el motor no logra alcanzar su velocidad nominal, ronca y se achica con la carga, o incluso no logra arrancar; todo ello debido a su a alimentación en bifásico, Si el devanado está ejecutado con circuitos en paralelo y es uno solo de esos circuitos el interrumpido, el motor presenta los mismos síntomas que si la fase completa estuviera cortada.
Página 177 de 306 1.5.4 Determinación de la polaridad correcta. Si alguna de las conexiones entre grupos de bobinas no se conecta correctamente, o bien se han equivocado algunas entradas (U, V, W) con salidas (X, Y, Z), el campo magnético no será completamente giratorio, y en consecuencia la máquina no podrá arrancar o lo hará con mucha dificultad. 1.6 Mando Electromagnéticos. 1.6.1 Relé y contactores Electromagnéticos. Son dispositivos electromagnéticos que conectan o desconectan un circuito eléctrico de potencia al excitar un electroimán o bobina de mando. Los relés accionan pequeñas potencias, mientras que los contactores accionan grandes potencias. Los relés accionan contactores, electroválvulas, es decir separan la parte de mando de la parte de potencia, Al recibir la tensión la bobina, ésta hace bascular el conjunto magnético consiguiendo que los contactos cambien de posición. Esto permite alimentar un aparato o circuito eléctrico. 1.6.2 Contactores. El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga es la pieza clave del automatismo en el motor eléctrico, Su principal aplicación es la de efectuar maniobras de apertura y cierra de circuitos eléctricos relacionados con instalaciones de motores.
1.6.3 Relé.
https://n9.cl/wohq
Los relés sirven para activar un circuito que tiene un consumo considerable de electricidad mediante un circuito de pequeña potencia -de 12 o 24 voltios- que imanta la bobina. En automoción, los relés también son muy utilizados para activar ventiladores, limpiaparabrisas, bocinas, elevalunas, etc. El relé de intermitentes permite que la luz parpadee al activarla y que emita el sonido característico cuando está encendido. 1.6.3 Tipos De Relé.
Página 178 de 306 Relés electromecánicos que tiene variantes según el mecanismo de activación.
•
Pueden
ser
de
tipo armadura,
de núcleo
móvil, red o
de
lengüeta,
relés polarizados o relés tripolares. Relés de estado sólido, que son utilizados en situaciones donde hay un uso
•
continuo de los contactos del relé y se precisa una mayor velocidad en la conmutación. Relés de corriente alterna.
•
https://n9.cl/54ebz
Por Brandon Ramírez 1.7 Conexión de circuito con contactores. Antes de comenzar a realizar conexiones de circuitos a contactores se debe de conocer el funcionamiento que tiene el contator, que es lo que sucede cuando se energiza el contactor y sus contactos auxiliares. Y sobre todo ¿qué es un contactor? 1.7.1Contactor Un contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia que puede cerrar o abrir circuitos y es la pieza clave del automatismo en el motor eléctrico que está formado por una bobina interna y contactos que pueden estar abiertos o cerrados y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito. La bobina es un electroimán que acciona los contactos cuando le llega corriente, abre los contactos cerrados y cierra los contacto abiertos. De esta forma se dice que el contactor está accionado o enclavado. Cuando le deja de llegar corriente a la bobina los contactos vuelven a su estado anterior de reposo y el contactor está sin accionar o en reposo. La bobina y los contactos cerrados y abiertos cuentan con una numeración para identificar su entrada y salida. La bobina cuenta con A1 y A2 , donde A1 es su entrada y se debe conectar fase, A2 se debe de conectar neutro para así cerrar el circuito y se enclave el contactor.
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https://n9.cl/wohq
Los contactos de circuito de fuerza se llaman 1-2, 3-4, etc. Mientras de los contactos auxiliares del circuito de mando se identifican con 2 cirfras y para los normalmente cerrados (NC) se llaman 13-14 y para los normalmente abiertos(NO) se llaman 11-12. Si cuentan con mas circuitos y se necesitan mas contactos auxiliares se coloca 2, 3, etc, a cada uno, ejem. 21-22, 23-24, 31-32, 33-34, etc. Para comenzar a conectar circuitos con contactores hay que identificar los 2 tipos de circuito que hay al momento de conectar, y estas son: Circuito de Fuerza o marcha y Circuito de mando. 1.7.2 Circuito de fuerza. Acá se conecta lo que tiene que ver con los motores, en este circuito se encuentra un voltaje alto que hay que tomar también en consideración la potencia del motor con el que se trabajara para así elegir el calibre adecuado para un mejor funcionamiento. Algunos de los elementos a conectar en este circuito son las siguientes.
Consta de 3 fusibles que están conectado de forma independiente a cada una de las líneas (L1; L2; L3) de ahí se conectan a la entrada de los contactos principales (CP) del arrancador magnético y la salida de los mismos a la protección térmica (PT) y de ahí al motor, cuya función es suministrar la energía directamente al motor (M).
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1.7 Conexión de circuito con contactores. Luego de entender el funcionamiento y partes de un contactor junto a su nomenclatura procedemos a la conexión de circuitos en contactores, sin antes ya tener conocimientos de cade simu ya que será de mucha ayuda para la interpretación de circuitos junto a la identificación de símbolos de los accesorios eléctricos. Como primer ejemplo será la conexión de un circuito de un auto enclavador de cade simu a la interpretación en contactares
https://n9.cl/72i4q
Acá se observa con detalle los 2 circuitos, el de fuerza y mando. Lo más importante para la conexión de circuitos en contactores es la interpretación del circuito, ver el seguimiento de cada contactor y saber la nomenclatura de cada conexión. 1.8 Cambio de giro. 1.9 Para realizar un cambio de giro debemos de saber antes que nada qué tipo de tensión es la que tendrá en motor a conectar, no es la misma conexión de tenciones un motor 120V\ 240V o uno de 360V. Para un motor 120\240 el cambio de giro es la siguiente
https://n9.cl/yrau6
Página 181 de 306 Con la imagen de referencia podemos dar por hecho que para realizar este cambio de giro es necesario que del motor salgan 4 puntas al exterior para así poder realizar en cambio de giro, además de identificar cada una de las puntas. Esta punta se encuentra en la caja de bornes que trae cada motor.
Ilustración 1https://n9.cl/sda2g
En la mayoría de los casos en los motores monofásico se encuentra en la caja de bornes el capacitor. Para el cambio de los motores trifásico es distinto al monofásico, el cual es el siguiente.
https://n9.cl/v0himx
Como se puede notar, el cambio de giro es destino, no solo por la conexión sino por la diferencia de tensión. Para realizar el cambio de giro es suficiente con permutar L1 con L3 y dejar L2 en el mismo lugar. 1.9 Estrella\Delta Estas 2 conexiones se realizan en transformadores y motores, cada uno tiene un funcionamiento distinto en los motores, una proporciona mayor torque que la otra, también un aislamiento alto que la otra además de un alto voltaje en estrella y un bajo en delta.
https://n9.cl/nwe71
Página 182 de 306 1.10 Control de mando a base de Contactores, relés y temporizadores. En muchísimos automatismos es necesario introducir retardos entre las diferentes maniobras que se pueden realizar, en algunos trabajos y circuitos funcionan con retardos a la conexión y desconexión para un trabajo en específico, como por ejemplo el siguiente circuito;
https://n9.cl/qgpte
Este es un circuito de un semáforo de 2 vías autónomo, el cual funciona con retardo a la conexión y desconexión con un tiempo determinado y con un ciclo sin fin, esto está diseñado de tal manera que no se ocasione algún accidente vehicular y que transcurran de forma ordenada, es decir; en ningún momento los 2 semáforo estarán con las luces verdes encendidas al mismo tiempo, ni el rojo ni amarillo. Al igual se puede diseñar con motores eléctricos en el circuito de mando, se puede lograr que un motor funcione con giro a la izquierda en un tiempo determinado y que después de un tiempo se detenga y cambie de giro, esto se logra con los temporizadores. Sin antes olvidar agregar un seguro mecánico y eléctrico para no generar algún corto circuito ni dañar el motor y el trabajo maniobrado. De tal manera que para lograr un cambio de giro es necesario la utilización de 2 contactores y designar un giro a cada uno, dependiendo la tensión de motor. 1.11Circuito de arranque. Es el encargado de controlar el funcionamiento del contactor. Normalmente consta de elementos de mando (pulsadores, interruptores,etc. identificados la primera letra con una S, elementos de protección, bobinas de contactores,temporizadores, y contactos auxiliares. Este circuito está separado electricamente del circuito de potencia, es decir ambos circuitos pueden trabajar a tensiones diferentes, por ejemplo el de potencia a 400 vde C.A. y el de mando a 24 V de C.C. o de C.C. o de C.A.
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https://n9.cl/4xfu8
1.12 Circuito de cambio de giro En la siguiente imagen se mostrará como es que se conecta el cambio de giro trifásico. Como se vio en el diagrama de tensión de cambio de giro trifásico, es solo de intercambiar L1 y L3 para realizar en cambio de giro. En la imagen se puede notar que se colocó una media de protección mecánica para que no pueda generar un corto circuito al momento de hacer el cambio de giro. Para realizar el cambio de giro acá se debe de presionar el paro general para detener el giro que anterior, y para poder lograr esto es gracias a los contactos auxiliares de cada contactor, los cuales es el normalmente cerrado de ambos. Para el cambio de giro de un motor monofásico es lo siguiente;
https://n9.cl/hr1ik
En este cambio de giro monofásico se necesita más contactores para hacer ese cambio, debido a que deben de entrar 4 puntas a la bornera, pero esto no significa que esta sea la única forma de poder lograr realizar este cambio de giro, hay algunas veces que se puede lograr hacer con 4 contactores. Al igual que en el trifásico, en esta también se debe de colocar seguridad mecánica para que no se pueda ocasionar un corto circuito y dañarlo.
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Por Juan Pablo Posadas 1.13 Circuito estrella – delta Con el arranque estrella triángulo perseguimos reducir la corriente en el momento del arranque al alimentar a una tensión menor con la conexión en estrella. Con ello se consigue que la intensidad baje a la tercera parte de la intensidad que se produciría en un arranque directo. El par de arranque se reduce a menos de la mitad, lo que hace imposible este sistema en motores de media potencia que arranquen con mucha carga. El cambio de estrella a delta debe realizarse en el instante en que el par motor en estrella es igual al par resistente, de lo contrario el motor conectado en estrella no tendría fuerza suficiente para vencer el par resistente y seguir acelerando el motor. La diferencia entre par motor y par resistente se traduce en aceleración del motor. Es decir, cuando el motor alcanza una velocidad y deja de acelerar es cuando debe hacerse el cambio a delta.
2 https://bit.ly/3a0uG25
Hay que tener en cuenta que para poder realizar este sistema de arranque el motor deberá estar bobinado en triángulo para la tensión nominal, es decir, debe soportar la tensión de red en triángulo. Se deben cambiar las conexiones de estrella a triángulo a los pocos segundos, para ello en lugar del cambio de plaquetas, retiraremos las plaquetas del motor y llevaremos 6 cables hasta el motor, esto permitirá realizar el cambio mediante tres contactares.
3 https://bit.ly/3nlHBPa
Página 185 de 306 1.14 Arranque y maniobra de motores monofásicos Para el funcionamiento del motor monofásico se utiliza un contactor de dos polos 12, 3-4 para conectar una fase y el neutro o dos fases en caso de que el motor funciones a 220V. Cuando se energiza las terminales de la bobina A1 y A2, el contactor se enclava cerrando los contactos principales y arrancando el motor eléctrico. En caso se desee enclavar el contactor con el fin de que el motor siga funcionando sin la necesidad de que el operario siga presionando el botón start, se debe hacer un puente entre los contactos auxiliares 13-14 y A1 de tal forma que este se retroalimente y se desactive en el momento en el que el circuito se des energice a través del botón stop.
4 https://bit.ly/3OMe2BZ
1.15 Arranque y maniobra de motores trifásicos El motor trifásico se activa a través de los contactos principales del contactor con las 3 fases (L1, L2 y L3), por ejemplo, a 380V. Se conecta en los contactos principales 1, 3, 5 del contactor tripolar las tres fases respectivamente, y en las salidas 2, 4 y 6 se realiza la conexión deseada, ya sea estrella, delta o estrella – delta, según el trabajo a realizar. Cuando activamos el pulsador start la bobina se energiza y el contactor se enclava cerrando
los
contactos
principales
y
arrancando
el
motor
eléctrico,
cuando
desconectamos la corriente a la bobina mediante el pulsador stop, deja de llegarle corriente a la bobina y los contactos vuelven a la posición de reposo haciendo que el motor se pare. Este es un arranque básico y directo. Una de las características básicas de un contactor es su posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy fuertes, en el circuito de fuerza, pero con pequeñas corrientes en el circuito de mando. Por ejemplo, para activar la bobina podemos hacerlo a 0,35A y 220V y para el de circuito de Fuerza podemos usar una intensidad de arranque del motor de 200A.
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5https://bit.ly/3HRWHWa
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Capítulo II 1. Automatización de máquinas rotativas con logo 1.1 Programación del LOGO 230RC Para la programación ya sea desde el software o desde la pantalla se utilizan las puertas lógicas. Las puertas lógicas son componentes electrónicos representados por un símbolo con una, dos, tres o cuatro entradas y una sola salida que realizan una función ecuación con variables binarias, ceros y unos, y que toman unos valores de salida en función de los que tenga en los de entrada. La decisión tomada por una puerta lógica es la de situar su salida en valor cero 0 o en valor uno 1 dependiendo del estado lógico de sus entradas y de la función lógica por el cual ha sido diseñada y que tiene que cumplir. Estado 0 = sin activar si es una entrada, sin funcionar si es una salida. Estado 1 = activada si es una entrada, funcionando si es una salida. Las puertas lógicas también representan un circuito eléctrico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida según su función.
Página 188 de 306 1.2 Pantalla Para realizar la programación del LOGO 230RC se deben utilizar las teclas de desplazamiento, “ok” y “esc”, para navegar por el menú de opciones del equipo y para seleccionar las compuertas, entradas salidas, marcas, etc. En este caso la programación se inicia desde las salidas y posteriormente colocando las compuertas necesarias para llevar a cabo una tarea. La programación desde la pantalla del equipo trae muchas ventajas, como, por ejemplo, que no es necesario tener una computadora, ni un cable ethernet para cargar la programación, sin embargo, debido al reducido tamaño no es posible visualizar la totalidad del circuito, por lo que este se divide por bloques y en circuitos muy grandes puede dar paso a errores o dificultar la detección de los mismos.
6https://bit.ly/3HS0Yca
1.3 Computadora Para realizar la programación del equipo desde una computadora es necesario hacerlo desde el software LOGO!Soft Comfort V8.3, con la ventaja de que se puede visualizar todo el circuito y que el orden en el que se coloquen las compuertas durante la programación es indiferente al funcionamiento final del circuito. Además, utilizando el software se tiene la posibilidad de simular el circuito antes de cargarlo al equipo. Para cargar un circuito o programación al equipo lo primero es conectar un cable standard de Ethernet al puerto de comunicación del LOGO, a partir de aquí debemos abrir el proyecto realizado con Logo!Soft Comfort, una vez dentro del proyecto, debemos seleccionar el icono de transferencia para establecer la comunicación con el Logo y posteriormente pasarle el proyecto a través del cable Ethernet conectado a nuestro PC, ,
Página 189 de 306 nos encuentra el LOGO que tengamos conectado al cable Ethernet y nos muestra su dirección IP. Simplemente debemos seleccionar esta dirección y darle al botón de “Probar”. Automáticamente hace la comprobación y nos dará el “Ok” a la comunicación. Ahora solo nos queda darle a “Aceptar” para transferir programa a LOGO8. Nos aparecerán las ventanas de pasar a modo STOP, luego pasar a RUN una vez transferido.
7https://bit.ly/3OIQQVr
1.4 Lenguaje de programación Por Joselyn Vásquez Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar Los procesos pueden ser ejecutados por máquinas tales como computadora. En el caso de los coches autónomos, los lenguajes de programación de surgió con la aparición del primer PLC, en 1968. De ahí Se explicó por qué no se utilizaban lenguajes de programación del mismo tipo para este fin. En su lugar se utilizaron lenguajes de alto nivel como Pascal y C y otros lenguajes avanzados. sencillo y directo, como podemos ver a continuación. (Anonimo, S.F.) Esta es la tercera parte de la norma IEC 61131, que se considera como Lenguajes de programación de PLC. Este estándar ha sido especificado como IEC 61131-3 aunque fue designado como IEC 1131, anteriormente El sistema de numeración ha sido revisado por la Comisión Electrotécnica Internacional. De esta forma, se han identificado los siguientes cinco lenguajes: •
Diagrama de función secuencial (SFC): un lenguaje de programación bloques de funciones secuenciales.
Página 190 de 306 •
Diagrama de bloques de funciones (FBD): un lenguaje de programación diagramas de bloques secuenciales
•
Diagrama de escalera (LАD) - un lenguaje de diagrama de escalera relé (llamado tipo escalera)
•
Texto estructurado (ST): un lenguaje de alto nivel como estilo de texto estructurado (similar a C y especialmente a Pascal)
•
Lista de instrucciones (IL o STL): lenguaje similar al ensamblador con el uso de un acumulador.
En resumen, los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visualmente y por escrito. Visuales (SFC, LOG y LAD) le ayudan a estructurar programa en símbolos gráficos, similares a los ya utilizado para describir sistemas de automatización, dibujos esquemáticos y diagrama de bloques. Sin embargo, los scripts (ST e IL o STL) se enumeran Las instrucciones describen las funciones a realizar. Programadores de Los PLC tienen experiencia en varias áreas y esto determina que haya diversidad de lenguas. Los programadores de aplicaciones familiarizados con el sector industrial prefieren los lenguajes visuales, mientras que aquellos con formación en electrónica e informática, idioma preferido primero escribe. Las características y funciones más importantes se explican a continuación. la base de este tipo de lenguaje, así como extraer la representación de cada uno de ellos. Diagrama de funciones secuenciales (SFC) Este primer tipo de lenguaje de programación para los PLCs se trata de un método gráfico de modelado y descripción de sistemas de automatismos secuenciales, en los que el estado que adquiere el sistema ante el cambio de una entrada depende de los estados anteriores. Se trata de programas que están bien estructurados y cuyos elementos básicos son las etapas, las acciones y las transiciones. De este modo, una secuencia en SFC se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares y que se encuentran conectadas entre sí por líneas verticales. Así, cada etapa representa un estado particular del sistema y cada línea vertical a una transición. Estas transiciones están asociadas a una condición “verdadero/falso”, dando paso así a la desactivación de la etapa que la precede y activación de la posterior. Este tipo de lenguaje no tiene ninguno análogo y, en STEP 7, este lenguaje se denomina lenguaje gráfico de programación (S7-GRAPH). A continuación, puede observarse un extracto de un programa diseñado con este lenguaje de programación:
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2https://n9.cl/idgnf
1https://n9.cl/idgnf
Diagrama de bloques de funciones (FBD) Este segundo lenguaje de programación es también de tipo gráfico y permite al usuario programar rápidamente, tanto expresiones como en lógica booleana. FBD proviene del campo del procesamiento de la señal y su utilización es conveniente cuando no hay ciclos, pero existen, sin embargo, varias ramas en el programa a crear. Se trata de un lenguaje de alto nivel que permite resumir funciones básicas en bloques de modo que el usuario solo se preocupa por una programación funcional de su rutina. De este modo, es ideal para usuarios que no tengan habilidades avanzadas en programación y para aquellos procesos de baja complejidad Actualmente es un lenguaje muy popular y común en aplicaciones que implican flujo de información o datos entre componentes de control. Las funciones y bloques funcionales aparecen como circuitos integrados y es ampliamente utilizado en Europa. A continuación, puede observarse un esquema con un extracto de un programa construido utilizando este lenguaje de programación.
Página 192 de 306 Diagrama de tipo escalera (LAD) Este tercer tipo de lenguaje es también un lenguaje gráfico, que pueden soportar casi todos los PLCs. Se trata de una conexión gráfica entre variables de tipo Booleano, comparable a los antiguos controladores de tipo relé, donde se representa el flujo de energía en diagramas de circuitos eléctricos. Así, este lenguaje de programación se utiliza para la mayoría de las señales Booleanas y prácticamente no se utiliza para trabajar con variables analógicas. Dentro de sus características principales se encuentra el uso de barras de alimentación y elementos de enlace y estados (ej. flujo de energía); la posibilidad de utilizar contactos, bovinas y bloques funcionales; así como de evaluar las redes en orden, de arriba abajo o de izquierda a derecha. Se trata de uno de los lenguajes más utilizados en la industria debido a su simplicidad, soportado, disponibilidad y legado. La estructura es simple, los denominados buses o relés rodean una red LD por la izquierda y por la derecha. Para el bus de la izquierda, suministrado con la señal lógica “1”, “la energía” llega a todos los elementos conectados. Dependiendo de su condición, los elementos dejan ir la energía hasta los siguientes elementos o interrumpen el flujo. Para STEP 7, este lenguaje se conoce como LAD (Ladder Logic). Además, la siguiente figura muestra un ejemplo de un programa de este tipo, aunque más adelante podremos ver también más ejemplos:
3 https://n9.cl/idgnf
Texto estructurado (ST) Este cuarto tipo de lenguaje, ST, está basado, en cambio, en los lenguajes de tipo texto de alto nivel y es muy similar a los ya conocidos PASCAL, BASIC y C. Aunque todavía no es muy popular se le considera como un lenguaje nuevo ya que requiere conocimiento previo de programación. Las principales ventajas de este lenguaje respecto al basado en el listado de instrucciones o IL es que incluye la formulación de las tareas del programa, una clara
Página 193 de 306 construcción de los programas en bloques con reglas (instrucciones) y una potente construcción para el control. De este modo, se trata de la forma más apropiada de programar cuando queremos realizar ciclos (ej. “if”, “while”, “for”, “case”). Para el caso de STEP 7 este tipo de lenguaje se denomina SCL (Lenguaje de Control Estructurado). A continuación, puede observarse un ejemplo de un extracto de un programa de este tipo:
4 https://n9.cl/idgnf
Lista de instrucciones (IL/STL) Este quinto tipo de lenguaje, al igual que el anterior, se trata de un lenguaje de texto, en este caso, similar a un ensamblador. Está mucho más utilizado en Europa y se trata de un tipo conveniente para programas de poca extensión. Una de las principales características es que todos los operadores trabajan con un registro especial, denominado acumulador (LD, ST). La estructura de este tipo de lenguajes puede observarse a continuación:
5 https://n9.cl/idgnf
Además, para el OS STEP 7, desarrollado por Siemens, este lenguaje se denomina STL (Lista de Instrucciones – una lista de reglas e instrucciones). A continuación, se presenta un extracto de un programa escrito con este tipo de lenguaje:
Página 194 de 306
6 https://n9.cl/idgnf
1.5 Lenguaje KOP Se tienen diversos segmentos y cada uno de ellos debe terminar en una asignación de un valor a una bobina (salida) o marca (variable auxiliar), ya sea de igualdad o a través de otras funciones, como Set y Reset. También puede terminar dando lugar a la ejecución de instrucciones dependientes del estado lógico al final (a la derecha) del segmento. (Anonimo, Programación en STEP 7 en lenguajes KOP y AWL, S.F.)
El valor que finalmente llega a esta asignación o instrucción será 1/0 si el resultado de la combinación lógica de las entradas y marcas desde el inicio (a la izquierda) hasta el final (a la derecha) da como resultado un 1/0. Las operaciones lógicas en KOP son muy parecidas a la representación en el esquema cableado. En un esquema cableado (se suele disponer en vertical) se alimenta la bobina que se encuentra al final del circuito si se encuentra un camino para la corriente desde la parte superior (tensión de 220 V o 24 V) hasta la bobina. Para ello debe existir un camino donde todos los contactos estén cerrados. En el lenguaje KOP, empezando por la izquierda se va realizando una consulta al estado de las entradas y se combina lógicamente esa entrada con el estado anterior.
Página 195 de 306 Si la entrada está conectada a un contacto normalmente abierto, en condiciones de reposo la entrada estará a ‘0’ lógico. Si el contacto es activado, la entrada se pondrá a ‘1’. Inversamente, si la entrada está asociada a un contacto normalmente abierto, en reposo la entrada estará a ‘1’ lógico. Si el contacto es activado, la entrada se pondrá a ‘0’. Independientemente del tipo de contacto conectado a una entrada concreta1 , se puede operar con el valor lógico de esa entrada o con su valor negado. El primero caso sería el de la consulta al estado de la entrada EX.Y ( –| |– ), en el que se emplea el valor lógico de dicha entrada. Para operar con el valor negado, se hará una consulta negada al estado de la entrada EX.Y ( –| / |– ) .
7 https://n9.cl/l7uig
A modo de resumen, el valor lógico con el que se opera en función del tipo de contacto, de su activación o no, y del tipo de consulta, será: En este sentido, si dos entradas (o datos binarios en general) están en serie, ambas deben corresponderse con un nivel alto para que la combinación de ambas dé lugar a '1' o TRUE. Es una operación lógica AND (&) o Y. Es directamente asimilable a la combinación serie de dos contactos eléctricos, donde si uno de ellos está abierto, se impide el paso de corriente. Si dos entradas se encuentran en paralelo, basta con que una de ellas sea cierta para que la combinación de ambas dé lugar a '1'. Se trata de una operación lógica OR u O. Se corresponde con la combinación paralelo de dos contactos, en los que basta con que uno de ellos esté cerrado para que se permita el paso de corriente. Recorriendo el segmento de izquierda a derecha se van analizando las combinaciones de datos binarios (entradas, salidas, marcas, estado de temporizadores...), y tras cada operación lógica se renueva lo que se llama el RLO (resultado de la operación lógica) que es el valor lógico que se tiene en cuenta al combinar con el elemento siguiente.
Página 196 de 306 Cuando aparece una bifurcación (dos elementos en paralelo) el RLO se guarda en una pila de manera que se pueda realizar una nueva combinación lógica entre los contactos que se hallan en paralelo. El resultado de la combinación OR de todos estos elementos en paralelo es un nuevo RLO que se combina con el RLO anterior (que se saca de la pila). Considerando el ejemplo del arranque de un motor de inducción, y suponiendo que los contactos físicos del térmico y del pulsador de paro son normalmente abiertos (también el del pulsador de marcha), el programa en KOP sería
1.6
Lenguaje
FUP 8 https://n9.cl/l7uig
Este
lenguaje es
tambien conocido como lenguaje de bloques o compuertas lógicos. (Siemens AG, 2003) Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función de tipo booleano u otros tipos como sumar o restar, incluir o excluir según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Componen los circuitos de conmutación integrados en un chip. Experimentada
con relés o
interruptores
electromagnéticos
para
conseguir
las
condiciones de cada compuerta lógica (Anonimo, LENGUAES DE PROGRAMACION PLC FUP, S.F.) 1.8 Lista de funciones básicas – GF Las funciones básicas son elementos lógicos sencillos del álgebra de Boole. Las entradas y funciones básicas se pueden negar de forma individual, es decir, que si en la entrada en cuestión hay un “1”, el programa utiliza un “0”; Si hay un “0”, se utiliza un “1”. (Ceballos, 2017) Las funciones básicas son: •
AND
•
AND (flanco)
•
NAND
•
NAND (flanco)
•
OR
Página 197 de 306 •
NOR
•
XOR
•
NOT
Compuertas básicas AND: La salida de la función AND solo adopta el estado 1 si todas las entradas tienen el estado 1, es decir, si están cerradas. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 1
9 https://n9.cl/vl8df
AND (flanco): La salida de una función AND con evaluación de flancos solo adopta el estado 1 si todas las entradas tienen el estado 1 y por lo menos una de ellas tenía el estado 0 en el ciclo anterior. La salida permanece puesta a 1 durante exactamente un ciclo, debiéndose poner de nuevo a 0 durante un ciclo como mínimo antes de poder adoptar otra vez el estado 1. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 1. Cronograma de la función AND con evaluación de flancos:
10 https://n9.cl/vl8df
Página 198 de 306 NAND: La salida de la función NAND solo adopta el estado 0 si todas las entradas tienen el estado 1, es decir, si están cerradas. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 1.
11 https://n9.cl/vl8df
NAND (con flanco): La salida permanece puesta a 1 durante exactamente un ciclo, debiéndose poner de nuevo a 0 durante un ciclo como mínimo antes de poder adoptar otra vez el estado 1. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 1. Cronograma de la función NAND con evaluación de flancos:
12 https://n9.cl/vl8df OR: La salida de una función OR adopta el estado 1 si por lo menos una entrada tiene el estado 1, es decir, si está cerrada. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 0.
Página 199 de 306
13 https://n9.cl/vl8df NOR: La salida de una función NOR (NOT OR) solo adopta el estado 1 si todas las entradas tienen el estado 0, es decir, si están abiertas. Tan pronto como se activa una de las entradas (es decir, cuando adopta el estado 1), se desactiva la salida. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 0.
14 https://n9.cl/vl8df XOR: La salida de una función XOR (O-exclusiva) adopta el estado 1 si las entradas tienen diferentes estados lógicos. Si no se utiliza una entrada de este bloque (x), se le asigna el valor x = 0.
15 https://n9.cl/vl8df NOT: La salida de una función NOT adopta el estado 1 si la entrada tiene el estado 0. El bloque NOT invierte el estado de la entrada.
Página 200 de 306 La ventaja de NOT es p. ej. que para LOGO! ya no se necesitan contactos normalmente cerrados. Solo tiene que utilizar un contacto normalmente abierto y, mediante el bloque NOT, convertirlo en un contacto normalmente cerrado. 1.9
Nociones
sobre
las
funciones especiales
Las se
funciones
distinguen
básicas
a
especiales
primera vista de las 16 https://n9.cl/vl8df
funciones básicas
por la denominación
diferente de sus entradas. Las funciones especiales contienen funciones de tiempo, remanencia y diferentes posibilidades de parametrización para adaptar el programa a sus necesidades. En el presente apartado exponemos una breve visión de conjunto de las designaciones de las entradas, así como algunas aclaraciones particulares a las funciones especiales. (Siemens AG, 2003)
¿Cómo pasar un diagrama electrico a FUP? 1.
Identificar entradas y salidas
2.
Identificar la relación de los componentes
17 https://n9.cl/l18fn
3.
Convertir el diagrama electrico a digital.
18 https://n9.cl/l18fn
Página 201 de 306 4.
Convertir a diagrama de bloques.
Designación de las entradas Entradas de combinación Aquí encontrará la descripción de las conexiones que puedan conectarse a otros bloques o a las entradas del dispositivo LOGO!. •
S
(Set): Mediante
•
la
entrada S,
se
pone a “1”
la
salida. 19 https://n9.cl/l18fn
R
(Reset): La
entrada R tiene preferencia sobre todas las demás entradas y pone las salidas a “0”. •
Trg (Trigger): Mediante esta entrada se inicia el desarrollo de una función.
•
Cnt (Count): Mediante esta entrada se reciben los impulsos de contaje.
•
Fre (Frequency): Las señales de frecuencia que se deben evaluar se depositan en la entrada con esta designación.
•
Dir (Direction): A través de esta entrada se determina, por ejemplo, el sentido en el que debe contar un contador.
•
En (Enable): Esta entrada activa la función de un bloque. Si la entrada está a “0”, se ignoran otras señales del bloque.
•
Inv (Invert): La señal de salida del bloque se invierte si esta entrada se activa.
•
Ral (Reset all): Todos los valores internos se ponen a cero. Borne X en las entradas de las funciones especiales Si activa las entradas de las funciones especiales con el borne x, éstas se
ocupan con el valor 0. Es decir, en las entradas existe una señal low. Entradas parametrizables En algunas entradas no se activa ninguna señal, sino que se parametriza el bloque con diferentes valores. Ejemplos: •
Par (parámetro): Esta entrada no se activa. Aquí ajusta parámetros (tiempos, umbrales de conexión/desconexión, etc.) para el bloque.
•
No (leva): Esta entrada no se activa. Aquí se ajustan intervalos de tiempo.
•
P (Priority): Esta entrada no se activa. Aquí define las prioridades y decide si el aviso debe acusarse en RUN.
Página 202 de 306 Lista de funciones especiales – SF Al introducir un programa en LOGO!, en la lista SF apareces los bloques de las funciones especiales. Es posible negar entradas y funciones especiales de forma individual , es decir, que si en la entrada en cuestión hay un “1”, el programa utiliza un “0”; Si hay un “0”, se utiliza un “1”. parametrizable (Rem). Existen las siguientes funciones especiales: Entre los temporizadores están: •
Retardo a la conexión
•
Retardo a la desconexion
•
Retardo a la conexión/desconexión
•
Relé de barrido (Salida de impulsos)
•
Relé de barrido disparado por flanco
•
Generador de impulsos asíncronos
•
Generador aleatorio
•
Interruptor de alumbrado para escalera
•
Interruptor bifuncional
•
Temporizador semanal
•
Temporizador anual
•
Reloj astronómico
•
Cronómetro Entre los contadores están:
•
Contador adelante/atrás
•
Contador de horas de funcionamiento
•
Selector de umbral Entre los analógicos están:
•
Instrucción aritmética
•
Comparados analogico
•
Conmutador analogico de valor umbral
•
Amplificador analogico
•
Vigilancia del valor analogico
•
Conmutador analogico de valor umbral diferencial
•
MUX analogico
•
Rampa analógica
•
Regulador PI
•
PWM
•
Filtro analogico
•
Max/Min
•
Valor medio
Página 203 de 306 Entre la sección de “Otros” están: •
Relé autoenclavador
•
Relé de impulsos
•
Texto de aviso
•
Interruptor de software
•
Registro de desplazamiento
•
Detección de error de la instrucción aritmética Retardo a la conexión: Cuando Trg pasa de Oa 1, se activa la salida Q una vez
transcurrido el tiempo T programado. Trg. Debe mantenerse en 1 lógico.
20 https://n9.cl/vl8df
Retardo a la desconexión: Al aplicarle un 1 lógico a Trg la salida Q se activa y con un flanco de bajada a Trg se inicia el tiempo programado de desconexión, una vez trascurrido dicho tiempo la salida Q se desactiva. Con R se resetea la cuenta y la salida Q.
21 https://n9.cl/vl8df
Retardo a la conexión/desconexión: Un flanco de subida en la entrada Trg inicia el tiempo para el retardo a la conexión. Un flanco de bajada ¡nicia el tiempo para el retardo a la desconexión. Trg debe permanecer en 1 para activar Q y luego debe permanecer en cero para desactivar Q.
22 https://n9.cl/vl8df
Retardo a la conexión con memoria: Cuando Trg cambia de 0 a 1 (pulso), y una vez transcurrido en tiempo T programado se activa la salida Q y permanece activado hasta darle un 1 lógico a R (reset).
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23 https://n9.cl/vl8df
Relé de barrido (Salida de impulsos): Es similar a la función Retardo a la desconexión solo que aquí para que se pueda desactivar la salida Q después de transcurrido un tiempo T, se debe mantener en Trg el 1 lógico.
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Relé de barrido disparado por flanco: Con un flanco de subida a Trg se inicia un número N de pulsos configurables (TH,TL). Una vez transcurridas las N oscilaciones la salida Q deja de oscilar. Con un 1 lógico en R la salida se pone a O lógico en cualquier instante. Si se aplica otro flanco de subida a Trg antes de determinar en proceso se reinicia la cuenta.
25 https://n9.cl/vl8df
Generador de impulsos asíncrono: Oscilador de onda cuadrada con TH y TL configurable. En, permite activar o desactivar el oscilador. Con un 1 lógico en Inv, se invierte el tren de pulsos.
26 https://n9.cl/vl8df
Página 205 de 306 Generador aleatorio: Es similar a Retardo Conexión/Desconexión también activada por flancos, pero con la diferencia que aquí el tiempo a la conexión y desconexión es aleatorio, pero está dentro del rango TH y TL máximos programados.
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Interruptor de alumbrado para escalera: Es similar a Retardo a la desconexión cuando Trg. pasa de O a 1 lógico, la salida Q también se activa, inmediatamente al pasar Trg. de 1 a 0 (flanco de bajada) transcurre el tiempo T programado y luego Q se desactiva. Antes de que transcurra el tiempo programado se puede dar un pulso una advertencia de desconexión.
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Interruptor Bifuncional (Conforto): “Cuando ingresa un pulso a la entrada Trg se activa la función retardo a la desconexión con un tiempo T. Puede activarse y desactivarse la salida Q dando pulsos consecutivos (swith). Si el pulso que entra a Trg tiene un ancho mayor a TL entonces se activa la funcion alumbrado continuo y la salida queda en 1 lógico. También posee la función de aviso a la desconexión.
Temporizador semanal: A
29 https://n9.cl/vl8df
través de los parámetros Nol, No2,
No3 se ajustan las fechas de conexión y desconexión de cada una de las levas del temporizador semanal. Para cada leva se especifican el día de la semana y la hora de conexión y desconexión.
30 https://n9.cl/vl8df
Página 206 de 306 Temporizador anual: En el parámetro No se configuran el modo del temporizador, los momentos de conexión y desconexión de este, así como si la salida es una salida de impulsos. Se puede programar el mes y el día dell año en curso.
31 https://n9.cl/vl8df
Reloj astronómico: La función especial "Reloj astronómico" se utiliza para activar una salida entre la salida y la puesta del sol con base en la hora local en la ubicación geográfica de los dispositivos 0BA7 o 0BA8. El estado de la salida de este bloque de función también depende de la configuración del cambio de horario de verano/invierno.
32 https://n9.cl/vl8df
Cronómetro: El cronómetro registra el tiempo transcurrido desde que fue activado.
33 https://n9.cl/vl8df
Contadores Contador adelante/atrás: Cuando un flanco de subida ingresa a Cnt elcontador cuenta en forma ascendente sí Dir=0, y en forma descendente si Dir=1. Con R=1 se reinicia el contador. Además, se puede configurar en que instante de la cuenta se activa O desactiva la salida Q, Puede contar de 0 hasta 999999.
34 https://n9.cl/vl8df
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Contador de horas de funcionamiento: El contador de horas de funcionamiento vigila la entrada En. Mientras el estado de señal de esta entrada sea 1, LOGO! calcula el tiempo acumulado y el tiempo restante MN. LOGO! visualiza estos tiempos en el modo de parametrización. Si el tiempo restante MN es igual 2.0, la salida Q se pone a 1.
35 https://n9.cl/vl8df
Selector umbral: La salida se activa y desactiva en función de dos frecuencias configurables.
36 https://n9.cl/vl8df
Analógicos Instrucción aritmética: El bloque "Instrucción aritmética" calcula el valor AQ de una ecuación formada por operandos y operadores definidos por el usuario.
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Comparador analógico: La salida se activa y desactiva en función de la diferencia Ax – Ay y de dos valores umbral configurables. El umbral de conexión y el umbral de desconexión también pueden ser el valor real de otra función preprogramada.
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Página 208 de 306 Conmutador analógico de valor umbral: La salida se activa y desactiva en función de dos valores umbral configurables (histéresis). Frecuencias parametrizables. La función cuenta en la entrada Fre los cambios de estado 0 a estado 1. Un cambio del estado1 al estado 0 no se cuenta. El interruptor de valor umbral mide las señales en la entrada Fre. Los impulsos se registran durante un tiempo parametrizable G_T. La salida Q se activa o desactiva en función de los valores umbral ajustados.
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Amplificador analógico: Esta función especial amplifica un valor presente en una entrada analógica y lo transmite en la salida analógica.
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Vigilancia del valor analógico: Función especial guarda la variable de proceso de una entrada analógica y activa la salida en cuanto la variable de salida es superior o inferior al valor guardado, más un decalaje configurable.
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Interruptor analógico de valor umbral diferencial: La salida se activa y desactiva en función de un valor umbral y diferencial parametrizable. A la entrada Ax se aplica la señal analógica que debe ser evaluada. Utilice las entradas analógicas AI1...AI8 (*), las marcas analógicas AM1...AM6, los números de bloque de una función con salida analógica o las salidas analógicas AQ1 y AQ2.
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Multiplexor analógico: Cuando está activado, el SFB Multiplexor analógico muestra uno de cuatro valores analógicos predeterminados, dependiendo de las condiciones de la entrada.
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Rampa analógica: La instrucción "Rampa analógica" permite desplazar la salida a una velocidad específica desde el nivel actual hasta el nivel seleccionado.
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Regulador PI: El regulador PI es un regulador de acción proporcional e integral. Puede utilizar ambos tipos de regulador por separado, o bien combinarlos.
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Modulación de ancho de impulsos (PWM):La modulación de ancho de impulsos (PWM) modula el valor de entrada analógico Ax a una señal de salida de impulso digital. El ancho de impulsos es proporcional al valor analógico Ax.
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Filtro analógico (solo 0BA7 y 0BA8): El bloque de función "Filtro analógico" se utiliza para filtrar la señal de entrada analógica.
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Máx/Mín (solo 0BA7 y 0BA8): El bloque de función Máx/Mín registra el valor máximo o mínimo.
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Valor medio (solo 0BA7 y 0BA8): La función de valor medio muestrea la señal de entrada analógica durante un período de tiempo configurado y emite el valor medio en AQ.
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Otros:
Página 211 de 306 Relé autoenclavador: Al aplicarle un 1 lógico a la entrada $ (Set) la salida Q permanece en 1 lógico. Al aplicarle un 1 lógico a la entrada R (Reset) la salida Q permanece en 0 lógico.
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Relé de impulsos: Un breve pulso en la entrada Trg permite activar y desactivar la salida consecutivamente. SI R=5=1 nose afecta la salida si entra un pulso a Trig.
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Texto de aviso: Cuando el LOGO! está en modo función visualiza textos de aviso y otros bloques en el display del LOGO!
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Interruptor de software: Esta función especial tiene el mismo efecto que un pulsador o un interruptor mecánico.
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Registro de desplazamiento: La función Registro de desplazamiento le permite consultar el valor de una entrada y desplazarlo por bits. El valor de la salida corresponde
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del bit de
registro
de desplazamiento
parametrizado.
La dirección
de
desplazamiento puede modificarse a través de una entrada especial.
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Detección de error de la instrucción aritmética: El bloque de detección de error de la instrucción aritmética activa una salida si ocurre un error en el bloque de función de instrucción aritmética referenciado.
1.7 Programar
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Por programación nos referimos a la creación de programas. Básicamente, ¡un logo! es solo un diagrama La electricidad se representa de otra manera. Hemos ajustado la representación para la pantalla ¡LOGO!. En este capítulo, le mostraremos cómo utilizar ¡LOGO! puede convertir sus aplicaciones en ¡LOGO!. Ahora tenemos que hablar de ¡LOGO! Suave Relax, software de programación para ¡LOGO!, cuál permite crear, probar, simular, modificar, guardar e imprimir programas con facilidad. Este manual solo describe Crear programa en ¡LOGO! él mismo, desde Software de programación ¡LOGO! Soft Comfort tiene Ayuda completa en pantalla. (Siemens AG, 2003) Bornes LOGO! dispone de entradas y salidas Ejemplo de una combinación de varios módulos: Las entradas se designan con la letra I y una cifra. Si observa la parte frontal de LOGO!, verá en la parte superior los bornes de las entradas. Sólo en los módulos analógicos LOGO! AM 2 y AM 2 PT100 las entradas están en la parte inferior.
Página 213 de 306 Las salidas se designan con la letra Q y una cifra. Los bornes de las salidas se hallan en la parte inferior. Bornes de LOGO! Como bornes identificamos todas las conexiones y estados que se pueden utilizar en LOGO!. Las entradas y salidas pueden tener el estado ’0’ o el estado ’1’. El estado ’0’ significa que no hay tensión en la entrada. El estado ’1’ significa que sí hay tensión. Los bornes ’hi’, ’lo’ y ’x’ los hemos introducido para facilitarle la elaboración del programa: ’hi’ (high) tiene asignado el estado fijo ’1’, ’lo’ (low) tiene asignado el estado fijo ’0’. No debe utilizar todas las conexiones de un bloque. Para las conexiones que no se utilizan, el programa adopta automáticamente el estado que garantiza el funcionamiento del bloque en cuestión. Dado el caso, es posible identificar las conexiones no utilizadas de forma especial con el borne ’x’. 3.2 Bloques y números de bloque ¡En este capítulo mostraremos cómo crear con los elementos de LOGO! un gran número de circuitos y cómo se conectan los bloques entre ellos y con las entradas y salidas. Bloques ¡En LOGO!, un bloque es una función que convierte información de entrada en información de salida. Antes era necesario cablear los distintos elementos en el armario eléctrico o en la caja de conexiones. Al elaborar el programa debe conectar bornes con bloques. A tal efecto, basta con elegir la conexión deseada en el menú Co. El menú Co debe su nombre al término inglés “Connector” (borne). Funciones lógicas Los bloques más sencillos son funciones lógicas: _ Y (AND) _ O (OR) Bastante más eficientes son las funciones especiales:
Página 214 de 306 •
Relé de impulsos
•
Contador de avance/retroceso
•
Retardo de activación
•
Interruptor de software
Las 4 reglas de oro para manejar LOGO! Regla 1 Cambio del modo de operación •
El programa se crea en el modo de programación. Tras una conexión
de alimentación y “No Program /Press ESC” en el display, debe pulsar la tecla ESC para acceder al modo de programación. •
La modificación de los valores de tiempo y de parámetros en un
programa ya existente pueden realizarse en los modos de parametrización y programación. Durante la parametrización LOGO! se encuentra en modo RUN, es decir, que el programa continúa en procesamiento Para programar debe finalizar el procesamiento del programa con el comando “Stop”. •
Para acceder al modo RUN debe ejecutar el comando de menú ’Start’
del menú principal. •
En el modo RUN, para regresar al modo de operación Parametrización,
deberá pulsar la tecla ESC. •
Si está en el modo de parametrización y desea regresar al modo de
programación, ejecute el comando “Stop” del menú de parametrización y responda con “Yes” a “Stop Prg”, colocando el cursor sobre “Yes” y pulsando la tecla OK. Regla 2 Salidas y entradas •
El programa debe introducirse siempre desde la salida hasta la entrada.
•
Es posible enlazar una salida con varias entradas, pero no conectar
varias salidas a una entrada. •
Dentro de una ruta del programa no se puede enlazar una salida con
una entrada precedente. Para tales retroacciones internas (recursiones) es necesario intercalar marcas o salidas. Regla 3 Cursor y posicionamiento del cursor Para la introducción del programa rige:
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Si el cursor se representa subrayado, significa que se puede posicionar:
•
Pulse las teclas , , o si mueve el cursor en el programa con OK cambia a
“Seleccionar borne/bloque” con ESC sale del modo de introducción del programa. •
Si el cursor se representa enmarcado, deberá Ud. Elegir un borne/bloque
•
Pulse las teclas o para elegir un borne o un bloque
•
Confirme la selección pulsando OK
•
con ESC retrocede un paso.
Regla 4 Planificación •
Antes de crear un programa, haga primero un esbozo completo en
papel o programe LOGO! directamente con LOGO!Soft Comfort. •
LOGO! sólo puede guardar programas completos y correctos.
Vista de conjunto de los menús de LOGO! Modo de operación ”Programación”
56 https://n9.cl/vl8df Modo de operación” Parametrización”
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Página 216 de 306 Introducir e iniciar el programa Ya ha creado un circuito y ahora desea introducirlo en LOGO!. Le mostraremos un pequeño ejemplo para ilustrar cómo se hace. Pasar al modo de operación Programación Ya ha conectado LOGO! a la red y ha conectado la tensión. En el display aparece ahora lo siguiente:
Conmute LOGO! en el la tecla ESC. A continuación LOGO!:
modo de programación pulsando 58 https://n9.cl/vl8df
pasará al menú principal de
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En el primer lugar de la primera fila aparece el símbolo “>”. Pulsando las teclas y se desplaza el “>” verticalmente. Posicione el “>” en “Program..” y pulse la tecla OK. Además, LOGO! pasará al menú Programación.
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También aquí podrá desplazar el símbolo “>” mediante las teclas y . Ponga “>” en “Edit..” (para Editar, es decir Introducir) y pulse la tecla OK.
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Ponga “>” sobre “Edit Prg” (para editar programa) y pulse la tecla OK. LOGO! le mostrará la primera salida:
62 https://n9.cl/vl8df Ahora se encuentra
en
el
modo
Programación.
Pulsando las teclas y pueden elegirse las demás salidas. Ahora puede introducir su programa. Primer programa Veamos ahora la siguiente conexión en paralelo de dos interruptores. Esquema En el esquema el circuito tiene el aspecto siguiente:
63 https://n9.cl/vl8df El interruptor S1 o el S2 conecta el consumidor. Para LOGO! la conexión en paralelo de los interruptores es un ’O’ porque los interruptores S1 o S2 activan la salida. Traducido al programa de LOGO!, significa: el relé K1 (en LOGO! por medio de la salida Q1) se controlará desde el bloque OR. Programa La entrada del bloque OR va seguida de I1 e I2, estando conectados S1 a I1 y S2 a I2. El programa en LOGO! tendrá esta apariencia:
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1.10 Programación de semáforo peatonal El control del semáforo será mediante un programa de funcionamiento semiautomático, ¿Qué quiere decir ésto? Pues que, en condiciones normales de funcionamiento, el semáforo permanecerá verde para los vehículos y rojo para los peatones. Si somos peatones y queremos cruzar la calle, habrá que pulsar un botón situado en poste del semáforo con un indicador que muestra la leyenda: "Peatón pulse y espere verde". Evidentemente, este tipo de semáforos está pensado para lugares donde solo se controla el paso de peatones, es decir, donde no existe un cruce de vehículos. En el cuadro de control del semáforo, a parte del autómata, estarán ubicados los controles básicos del automatismo; Un pulsador de puesta en marcha, otro de paro y un tercero para realizar labores de mantenimiento. (Tejado, 2019) Funcionamiento El funcionamiento del semáforo es como sigue: Al pulsar el botón de Marcha, se encenderá la luz verde para los coches y la luz roja para los peatones. Al mismo tiempo, en cada uno de los postes del semáforo que están en las aceras, se habrá encedido un pequeño panel luminoso mostrando el texto "Peatón, pulse y espere verde" y un pequeño contador de segundos. LOGO permite programar éste tipo de textos de aviso, que se pueden extrapolar a pantallas externas del propio LOGO. Cuando el peatón pulse el botón, se mostrará en la pantalla una cuenta regresiva de 5 segundos. Acabada ésta la luz roja para los coches se apagará, encendiéndose la luz amarilla durante 2 segundos. Pasados esos 2 segundos, la luz roja para los coches se encenderá y la luz verde para los peatones hará lo propio. Y así estará hasta que pasen 28 segundos. momento en el cual la luz roja para los coches se apagará, encendiéndose la luz verde para éstos. Pero 10 segundos antes de que el semáforo cambie a rojo para los peatones, la luz verde para los peatones comenzará a parpadear, indicando a éstos que el semáforo va a cambiar para dar paso a los vehículos, mostrando simultáneamente el tiempo que falta para ese cambio. Una vez cambiado el semáforo, el mensaje de "Peatón, pulse y espere verde" volverá a encenderse quedando listo para un nuevo cambio, tan pronto se pulse el botón. Como ya he comentado, aparte del pulsador de marcha, en el cuadro eléctrico también habrá un pulsador de paro, que al pulsarlo el semáforo se apagará totalmente.
Página 219 de 306 Al pulsar el otro botón, llamado Test, la luz amarilla del semáforo comenzará a funcionar de manera intermitente, indicando precaución tanto para los coches como para los peatones. Para que el semáforo vuelva a funcionar normalmente, solo habrá que pulsar nuevamente el botón de Test, y después el botón de marcha. Por si alguien se lo pregunta, todos los tiempos de duración de encendido de las luces del semáforo, se pueden cambiar para adaptarse a las circunstancias particulares del tráfico. Empezando Visto el funcionamiento, vamos a proceder a programarlo. Una vez abierto el programa LOGO Soft Confort, en cualquiera de sus versiones 7 u 8, creamos un nuevo proyecto al que llamaremos "Semáforo". El programa nos mostrará un nuevo lienzo de programación en blanco, al que vamos a empezar a distribuir los diferentes elementos del programa. Como siempre, el programa lo dividiremos en secciones para que resulte mucho más sencillo realizarlo.
1º SECCIÓN (La marcha del semáforo) Como he dicho, el programa va a constar de 3 pulsadores en el interior del cuadro eléctrico y de un cuarto pulsador situado en el exterior. En realidad, el cuarto pulsador está desdoblado porque hay uno en cada poste del semáforo, el que sirve para que éste cambie para los peatones. Por lo que esos dos botones irán conectados a una de las entradas del LOGO, ya que se cuenta como un solo botón. Insertamos 4 entradas (de la I1 a la I4) Lo siguiente es hacerse la primera pregunta ¿Qué ocurre cuando pulsemos el botón MARCHA? Según el planteamiento inicial, al pulsar el botón de marcha se debería encender la luz verde para los coches y la luz roja para los peatones. También se encenderá el mensaje "Peatón, pulse el botón y espere verde". Pues eso es lo que vamos a programar. Insertaremos otros 7 bloques más, dos de ellos son las salidas. Esas dos salidas son la Q1 (luz verde para los coches) y Q2 (luz roja para los peatones). Después de insertar esos 7 bloques, y de conectarlos inicialmente, el programa queda:
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A continuación de la entrada I2, podemos ver el bloque B001, que es una función AND con evaluación del flanco ascendente. Con ésta función conseguimos que el bloque B002, que es un relé autoenclavador, se active manteniendo su entrada a cero. El bloque B002, activará tres cosas: La salida Q1, la salida Q2 y el texto que se verá en los postes del semáforo. Si ahora hacemos la simulación de lo que hasta ahora tenemos en el programa, y pulsamos sobre la entrada I2.
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Vemos como al iniciar lo que llevamos de programa, se activan las salidas correspondientes a la luz roja para los peatones, a la luz verde para los coches y el mensaje para los peatones, que indica lo que éstos tienen que hacer para que el semáforo cambie. El bloque que muestra el texto es el B005, o Texto de Aviso. Más adelante, según vaya avanzando el programa, en la última línea del texto de aviso, insertaré el contador que mostrará cuanto tiempo queda, para que el semáforo cambie de rojo para los peatones a verde. Comprobamos que en ésta primera simulación, el programa funciona como se espera y cerramos la simulación para proseguir con la construcción del programa. Ahora que sabemos que la primera parte del programa funciona, nos tendremos que preguntar que tiene que hacer el programa cuando se pulse el botón que se conectará a la entrada I1, que es el botón que pulsará el peatón. La respuesta es simple, se tiene que iniciar un temporizador con un tiempo de espera razonable, y cuando ése tiempo pase se tiene que
Página 221 de 306 apagar la luz verde para los coches y encenderse la luz amarilla de precaución. Bien pues eso es lo que programaré en la 2º sección. 2º SECCIÓN (El apagado de la luz verde y encendido de la luz amarilla) En ésta segunda sección tiene que apagarse la luz verde para los coches, la luz roja para el peatón y encenderse la luz amarilla, que indica que el semáforo va a cambiar. Para ello voy a usar dos temporizadores, uno es un retardo a la conexión con memoria (B007) y un retardo a la desconexión (B010). El primero de ellos, el B007, será el encargado de, una vez pulsado el botón por parte del peatón, deje pasar un tiempo, que en éste caso es de 6 segundos, y al terminar éste se apague la luz verde de los coches y la luz roja de los peatones, y que la luz amarilla se mantenga encendida durante 1,75 segundos. Tiempo que el temporizador B010 será el encargado de contar. Una vez insertados los bloques que se necesitan para realizar esa función.
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Si se hace la simulación, veremos como el programa responde exactamente a lo que se espera, es decir, al pulsar el botón de cambio (el del peatón) y después de 6 segundos, la luz verde para los coches se apaga, la luz roja para los peatones se apaga y la luz amarilla se enciende durante 1,75 segundos, y ahí el programa se detiene porque no hay.
1.11 Programacion de Control de garage
Por Bryan de León El objetivo de la programación es controlar un semáforo a la entrada del parking con software LOGO, el cual pasará automáticamente de verde a rojo cuando las plazas del parking estén todas ocupadas. Cuando haya alguna plaza libre, el semáforo volverá al color verde indicando que existen plazas libres.
Página 222 de 306 1.11.1 Componentes hardware utilizados en el ejemplo del parking con logo •
I1
Fotocélula de entrada.
•
I2
Fotocélula de salida.
•
I3
Pulsador de Reset y re inicialización.
•
Q1
Semáforo.
1.11.2 Componentes software utilizados para programar los aparcamientos en logo! soft •
Entradas del PLC: para el control de las fotocélulas y el reset.
•
Salida del PLC que controlará el semáforo.
•
Relé de impulsos: para conseguir que la entrada para el contador solo esté activa durante 1 o 2 segundos.
•
Temporizador TON: utilización como retardo a la conexión.
1.11.3 Secuencia de la programación para ejemplo control acceso parking en logo La programación seguirá la siguiente secuencia: Los vehículos que entran y salen del parque son detectados por las fotocélulas a la entrada y salida del parking (I1 e I2) y dichos vehículos serán contados mediante el contador programado en el Logo. Cuando entra un vehículo, el contador de acceso parking aumentará en una unidad y, si sale un vehículo, el contador de vehículos restará una unidad.
Página 223 de 306 La detección la realizamos mediante un Relé de impulsos, de manera que, cuando se detecte la fotocélula, se dará un impulso al contaje. Pero la entrada seguirá activada, por tanto, mediante un temporizador haremos que, al tiempo de estar activada la entrada (1 segundo), haga un reset al Relé de impulsos y de esta manera no le siga dando señal al contador. Cuando se alcance el valor parametrizado de número máximo de vehículos, el semáforo cambiará de color (Q1). Con el pulsador (I3) se hace un reset al contador, para volver a empezar de nuevo.
1.12 Elaboracion de un semaforo El funcionamiento del semáforo es como sigue: Al pulsar el botón de Marcha, se encenderá la luz verde para los coches y la luz roja para los peatones. Al mismo tiempo, en cada uno de los postes del semáforo que están en las aceras, se habrá encedido un pequeño panel luminoso mostrando el texto "Peatón, pulse y espere verde" y un pequeño contador de segundos. LOGO permite programar éste tipo de textos de aviso, que se pueden extrapolar a pantallas externas del propio LOGO. Cuando el peatón pulse el botón, se mostrará en la pantalla una cuenta regresiva de 5 segundos. Acabada ésta la luz roja para los coches se apagará, encendiéndose la luz amarilla durante 2 segundos. Pasados esos 2 segundos, la luz roja para los coches se encenderá y la luz verde para los peatones hará lo propio. Y así estará hasta que pasen 28 segundos. momento en el cual la luz roja para los coches se apagará, encendiéndose la luz verde para éstos. Pero 10 segundos antes de que el semáforo cambie a rojo para los peatones, la luz verde para los peatones comenzará a parpadear, indicando a éstos que el semáforo va a cambiar para dar paso a los vehículos, mostrando simultáneamente el tiempo que falta para ese
Página 224 de 306 cambio. Una vez cambiado el semáforo, el mensaje de "Peatón, pulse y espere verde" volverá a encenderse quedando listo para un nuevo cambio, tan pronto se pulse el botón. Como ya he comentado, aparte del pulsador de marcha, en el cuadro eléctrico también habrá un pulsador de paro, que al pulsarlo el semáforo se apagará totalmente. Al pulsar el otro botón, llamado Test, la luz amarilla del semáforo comenzará a funcionar de manera intermitente, indicando precaución tanto para los coches como para los peatones. Para que el semáforo vuelva a funcionar normalmente, solo habrá que pulsar nuevamente el botón de Test, y después el botón de marcha. Por si alguien se lo pregunta, todos los tiempos de duración de encendido de las luces del semáforo, se pueden cambiar para adaptarse a las circunstancias particulares del tráfico.
1.12.1 Empezando Visto el funcionamiento, vamos a proceder a programarlo. Una vez abierto el programa LOGO Soft Confort, en cualquiera de sus versiones 7 u 8, creamos un nuevo proyecto al que llamaremos "Semáforo". El programa nos mostrará un nuevo lienzo de programación en blanco, al que vamos a empezar a distribuir los diferentes elementos del programa. Como siempre, el programa lo dividiremos en secciones para que resulte mucho más sencillo realizarlo. 1.12.2 La marcha del semáforo Como he dicho, el programa va a constar de 3 pulsadores en el interior del cuadro eléctrico y de un cuarto pulsador situado en el exterior. En realidad, el cuarto pulsador está desdoblado porque hay uno en cada poste del semáforo, el que sirve para que éste cambie para los peatones. Por lo que esos dos botones irán conectados a una de las entradas del LOGO, ya que se cuenta como un solo botón. Insertamos 4 entradas (de la I1 a la I4) y les ponemos el nombre que muestra la figura 1. Lo siguiente es hacerse la primera pregunta ¿Qué ocurre cuando pulsemos el botón MARCHA? Según el planteamiento inicial, al pulsar el botón de marcha se debería encender la luz verde para los coches y la luz roja para los peatones. También se encenderá el mensaje "Peatón, pulse el botón y espere verde". Pues eso es lo que vamos a programar.
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Insertaremos otros 7 bloques más, dos de ellos son las salidas. Esas dos salidas son la Q1 (luz verde para los coches) y Q2 (luz roja para los peatones). Después de insertar esos 7 bloques, y de conectarlos inicialmente, el programa queda como muestra la figura 2. A continuación de la entrada I2, podemos ver el bloque B001, que es una función AND con evaluación del flanco ascendente. Con ésta función conseguimos que el bloque B002, que es un relé autoenclavador, se active manteniendo su entrada a cero. El bloque B002, activará tres cosas: La salida Q1, la salida Q2 y el texto que se verá en los postes del semáforo. Si ahora hacemos la simulación de lo que hasta ahora tenemos en el programa, y pulsamos sobre la entrada I2, veremos lo que muestra la figura 3.
En la figura 3, vemos como al iniciar lo que llevamos de programa, se activan las salidas correspondientes a la luz roja para los peatones, a la luz verde para los coches y el mensaje para los peatones, que indica lo que éstos tienen que hacer para que el semáforo cambie. El bloque que muestra el texto es el B005, o Texto de Aviso. Más adelante, según vaya avanzando el programa, en la última línea del texto de aviso, insertaré el contador que mostrará cuanto tiempo queda, para que el semáforo cambie de rojo para los peatones a verde. Comprobamos que en ésta primera simulación, el programa funciona como se espera y cerramos la simulación para proseguir con la construcción del programa. Ahora que sabemos que la primera parte del programa funciona, nos tendremos que preguntar que tiene que hacer el programa cuando se pulse el botón que se conectará a la entrada I1, que es el botón que pulsará el peatón. La respuesta es simple, se tiene que iniciar un temporizador con un tiempo de espera razonable, y cuando ese
Página 226 de 306 tiempo pase se tiene que apagar la luz verde para los coches y encenderse la luz amarilla de precaución. Bien pues eso es lo que programaré en la 2º sección.
1.12.3 El apagado de la luz verde y encendido de la luz amarilla En esta segunda sección tiene que apagarse la luz verde para los coches, la luz roja para el peatón y encenderse la luz amarilla, que indica que el semáforo va a cambiar. Para ello voy a usar dos temporizadores, uno es un retardo a la conexión con memoria (B007) y un retardo a la desconexión (B010). El primero de ellos, el B007, será el encargado de, una vez pulsado el botón por parte del peatón, deje pasar un tiempo, que en éste caso es de 6 segundos, y al terminar éste se apague la luz verde de los coches y la luz roja de los peatones, y que la luz amarilla se mantenga encendida durante 1,75 segundos. Tiempo que el temporizador B010 será el encargado de contar. Una vez insertados los bloques que se necesitan para realizar esa función, tendremos lo que muestra la figura 4.
Si se hace la simulación, veremos como el programa responde exactamente a lo que se espera, es decir, al pulsar el botón de cambio (el de el peatón) y después de 6 segundos, la luz verde para los coches se apaga, la luz roja para los peatones se apaga y la luz amarilla se enciende durante 1,75 segundos, y ahí el programa se detiene porque no hay más programado.
Página 227 de 306 En la siguiente entrega, se podrá ver la continuación del programa y el programa completo, así como una descripción de algunas de las funciones que componen el programa. 1.13 Cambio de giro de un motor con transistores En electrónica esto normalmente se logra con una configuración llamada puente H, la cual les muestro a continuación:
Con el interruptor SW1 el usuario decide si el motor gira a la izquierda, a la derecha o si se detiene. Cuando el interruptor está en la posición del centro, no hay voltaje aplicado a los transistores por lo que permanecen en estado de corte. Recordemos que los transistores se utilizan como interruptores y como dispositivos de control, tal como ya lo he presentado en otros aportes: El transistor BJT y su uso en la electrónica Herramientas de control para Arduino: El BJT o Transistor de Unión Bipolar (NPN y PNP) Cuando se coloca el interruptor en la primera posición (la superior), el comportamiento de la corriente es el siguiente:
La corriente fluye a través de Q1 y Q4. El motor gira en sentido horario. Si se cambia de posición el interruptor entonces el motor gira en sentido anti horario.
Página 228 de 306 Para activar los transistores se requieren tensiones muy bajas, lo que hace que podamos remplazar el interruptor por Arduino.
Los diodos en el diseño se han colocado para suprimir las posibles corrientes transitorias que se puedan generar por la acción del motor. El armado del circuito requiere básicamente de 12 componentes: 4 transistores, 4 resistores y 4 diodos. Los transistores son rectificadores comunes. El motor es un motor sencillo extraído de un aparato que fue descartado. En la siguiente imagen se muestra el diagrama pictórico del puente H:
El código para Arduino es sencillo. Al enviar el número 1 por el Monitor Serial, el motor girará a la derecha; con un 2 el motor girará a la izquierda y con un 0 el motor se detendrá. 1.14 Rectificadores Los rectificadores son un tipo de circuito que consigue transformar corriente alterna en corriente continua. Para poder realizar esta acción se utilizan los diodos, unos componentes que permiten realizar la conducción de corriente en una sola dirección. A continuación, veremos cómo funcionan exactamente los rectificadores y los diferentes tipos que podemos encontrar.
Página 229 de 306 1.14.1 Cuál es el funcionamiento de un rectificador Los rectificadores se utilizan en una amplia variedad de dispositivos de electrónica de consumo, pues la práctica totalidad de los aparatos que utilizamos necesitan de corriente alterna para poder funcionar. Ya hemos visto que la labor principal de los rectificadores, es la de transformar la corriente variable en corriente continua. En este caso hablamos de «Rectificar la ondulación». Para ello, primero se requiere de una etapa de rectificación en la que se utilizan diodos, y una etapa de filtrado, que sirve para eliminar las altas frecuencias. 1.14.2 ¿Cuántos tipos de rectificadores existen? Existen tres tipos de rectificadores monofásicos con diodos según el tipo de rectificación: 1.14.2.1 Rectificador de media onda El rectificador de media onda es aquel que únicamente se utiliza en semiciclos de corriente, siendo el tipo de rectificador más básico. Está formado por un diodo entre la fuente de alimentación alterna y la de carga. Se encarga de eliminar la parte negativa o la parte positiva de una señal de corriente alterna.
Si la señal de entrada es positiva, el diodo se polariza en directo y es posible remplazar por un corto circuito. Si por el contrario, la entrada es negativa, el diodo se polariza en inverso se puede sustituir por un circuito abierto.
1.14.2.2 Rectificador de onda completa y punto medio El rectificador de onda completa es un circuito que se utiliza para poder aprovechar los dos semiciclos de corriente alterna u obtener una corriente directa. Aunque la labor puede parecer similar a la del rectificador de onda media, en este caso el nivel de intensidad es superior y la caída de tensión es menor.
Página 230 de 306 La principal característica de este rectificador es que la parte negativa de la señal se convierte en positiva y viceversa en función de que se necesite una u otra. Para ello se utilizarán dos diodos o cuatro diodos.
1.14.2.3 Rectificador de Puente de Graetz El Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda está formado por cuatro diodos que van convirtiendo una única señal con diferentes partes negativas y positivas, en una única señal positiva. Los cuatro diodos actúan haciendo que la electricidad vaya en un único sentido. El resto de los componentes se encargarán de estabilizar la señal.
1.14.2.4 Rectificadores monofásicos Los rectificadores monofásicos son aquellos que reciben la alimentación a partir de una fase de red eléctrica, siendo este el tipo más básico. El más utilizado es el rectificador monofásico de media onda con un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga.
1.14.2.5 Rectificadores trifásicos En este caso, se trata de un rectificador monofásico alimentado por fuentes trifásicas. Se caracterizan por ser más eficientes con una mejor capacidad para controlar grandes potencias.
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1.14.3 ¿Cómo funcionan los rectificadores? Los rectificadores son simplemente circuitos que se realizan con diodos. Estos tienen la capacidad de cambiar la forma de onda de la señal recibida en su entrada. Se usan predominantemente en fuentes de alimentación de equipos electrónicos. 1.14.4 ¿Cómo funciona un circuito rectificador de media onda? Este tipo de circuito rectificador sirve para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno cuando se polariza. Su voltaje es positivo siempre. 1.14.5 ¿Dónde se aplica un rectificador de media onda? Prácticamente la totalidad de aparatos electrónicos usan un rectificador de media onda. Entre ellos tenemos televisores, ordenadores, radios, etc. Estos se conectan a la red eléctrica a través de un cable a corriente o tensión en alterna. 1.15 Reles Un relé es básicamente un interruptor electromagnético, que está operado por una corriente eléctrica relativamente pequeña que puede encender o apagar un circuito con una corriente eléctrica mucho mayor. Hay otros elementos, como los transistores, que también realizan esta función, pero estos sólo trabajan con tensiones más bajas y tienen otras características diferentes, por lo que se usan exclusivamente en electrónica. Sin embargo, los relés son útiles en muchísimos ámbitos. El corazón de un relé es un electroimán (una bobina de alambre que se convierte en un imán temporal cuando la electricidad fluye a través de él). Se puede pensar en un relé como una especie de palanca eléctrica: enciéndalo con una pequeña corriente y enciende ("apalanca") otro aparato que usa una corriente mucho mayor. Básicamente se utiliza para diferenciar los circuitos de control de los de potencia. Por ejemplo, con un sistema electrónico de baja tensión como son 3V3 o 5V.
Página 232 de 306 En cuanto a la invención del relé es atribuida tanto al científico estadounidense Joseph Henry, que inventó un relé en 1835 para mejorar su versión del telégrafo eléctrico, desarrollado anteriormente en 1831, como al inventor inglés Edward Davy, que ciertamente inventó el relé eléctrico en su telégrafo eléctrico. 1.15.1 ¿Cómo funcionan los relés? Los relés tienen, en su mayoría, la forma de cubos rectangulares y suelen ser del tamaño de una caja de cerillas o más pequeños. En el interior hay un electroimán y contactos a donde se conectan los elementos del circuito. El número y la ubicación de los contactos dependen del modelo de relé. Su funcionamiento, como hemos dicho, se basa en un electroimán. En estado de reposo, cuando por el no circule corriente, el relé estará en una posición llamada habitualmente de reposo. Cuando circula corriente por el imán, entonces atrae la pieza que hace cambiar el contacto. La manera específica en que esto ocurre depende de si el relé está normalmente abierto (NO) o normalmente cerrado (NC). Podemos observar un ejemplo en la siguiente animación de un relé NC, ya que cuando fluye corriente por la bobina (entre A y B), se realiza un puente entre el común y el NO. Este es un relé de tipo armadura, los más típicos.
Vamos a explicar esto más en detalle. Por lo general, los relés tienen 3 pines de salida, como los mostrados en la siguiente imagen: NO, NC y C. Estos no quieren decir más que: - A y B: normalmente no están polarizados y la corriente puede circular en cualquier sentido a menos que en el relé se indique lo contrario. - COM: Terminal común, es el contacto que cambiará entre los dos estados. - NC (Normally Closed): Normalmente cerrado. La corriente fluirá entre este pin y el común mientras circule no corriente por la bobina.
Página 233 de 306 - NO (Normally Open): Normalmente abierto. La corriente fluirá entre este pin y el común mientras circule corriente por la bobina, ya que de normal no, porque está abierto.
1.15.2 Relé NC – Normalmente cerrado Con este tipo de relé podemos controlar, por ejemplo, un sistema de bomba simple para mantener un cierto nivel de agua en el tanque de almacenamiento. Cuando el nivel del agua es bajo, la bomba está encendida. Pero, una vez que alcanza el límite que requerimos, completa el circuito primario y retira el contactor, lo que corta la energía a la bomba.
1.15.3 Relé NO – Normalmente abierto Con este otro tipo de relé podemos controlar, por ejemplo, para controlar, un ventilador usando una tira bimetálica como interruptor en el lado primario. La tira bimetálica se doblará a medida que aumenta la temperatura, a una cierta temperatura cerrará el circuito y encenderá el ventilador para proporcionar algo de enfriamiento.
1.15.4 Parámetros más importantes de los relés Voltaje de la bobina (típicamente 5 V, 12 V y 24 V) Resistencia de la bobina (cientos o miles de ohmios) Número de contactos y su configuración
Página 234 de 306 Voltaje máximo entre contactos y la corriente que puede pasar a través de ellos 1.15.5 Tipos de relés electromecánicos Pero no todos los relés son así, los hay de más tipos, basándose en el mismo funcionamiento mediante un electroimán. Estos son los relés electromecánicos.
1.15.5.1 Relés de tipo armadura Son los más típicos, como el de la imagen de arriba o el mostrado bajo estas líneas, y son usados en cualquier proyecto simple, pero también con funciones profesionales.
El esquema siguiente nos explica prácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es NO o NC (de las siglas en inglés para Normalmente Abierto o Normalmente Cerrado).
1.15.5.2 Relé tipo Reed o de Lengüeta Están formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (puede haber varios) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla.
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1.15.5.3 Relés de Núcleo Móvil Su principal característica es que a diferencia de los de tipo armadura estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Este tipo es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes.
1.15.6 Relés Polarizados o biestables Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los contactos o cerrando otro circuito. 1.15.7 Relés tripolares Usados para cualquier tipo de fase (monofásico, bifásico y trifásico). Suelen usarse para protección, por ejemplo, de motores.
1.15.8 Ventajas de los relés ▪
La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán)
Página 236 de 306 y los circuitos controlados por los contactos. Esto hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. ▪
También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control, haciendo que el consumo sea bajo.
▪
Por otro lado, la caída de tensión a través de los contactos en corto es muy pequeña, porque su resistencia es de miliohmios. 1.15.9 Desventajas de los relés
▪
Funcionan con un retraso bastante largo, con respecto a otros dispositivos.
▪
Su durabilidad (número de operaciones de conmutación) es limitada.
▪
Después de algún tiempo los contactos acaban dañándose.
▪
No puede realizar muchas operaciones de conmutación por segundo.
▪
La bobina puede consumir una corriente de 100 mA, lo que es problemático cuando se alimenta con baterías.
▪
Generar un clic audible al cambiar de estado, por lo que no son completamente silenciosos.
▪
Ocupan mucho espacio (en comparación con los transistores). 1.16 Timers Es un dispositivo que tiene la finalidad de activar o desactivar la conexión de un
circuito eléctrico durante un tiempo determinado. Su funcionamiento se basa en un sistema de contador binario, el cual tiene como objetivo medir las pulsaciones de un procedimiento. El temporizador eléctrico es compatible con funciones que se realizan en el hogar y también lo podemos observar en muchos aparatos electrónicos que tenemos en casa, por ejemplo, en un televisor, en un despertador o en un microondas, en el alumbrado del vecindario que se prende automáticamente, entre otros.
1.16.1 Partes de un temporizador eléctrico De estos dispositivos hay gran variedad en el mercado, pero en la gran mayoría están constituidos por las siguientes partes:
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Soporte: Es la parte del temporizador que se encuentra en contacto con la leva
•
Leva: Esta herramienta participa en la periodicidad del tiempo
•
Resorte: Es utilizado como sustentáculo y se encuentra en unión con la lava
•
Resorte de copa: Es el que activa el mecanismo del temporizador
•
Eje: Es un soporte que se encuentra en la parte vertical
•
Resorte de presión: Es quien recibe la presión al accionarse el temporizador
•
Contacto móvil: Funciona según el lugar que tenga la lava y dependiendo de esa situación, realiza o no el conteo en el temporizador.
El funcionamiento de un temporizador o también conocido com timer eléctrico, indistintamente que sea utilizado en diversas actividades, tiene un principio de funcionamiento genérico para todos los tipos. Este instrumento acciona un cambio de contactos, con una duración establecida, y al haber transcurrido el tiempo de programación, se resetea regresando a su estado inicial. 1.16.2 Clasificación del temporizador eléctrico De acuerdo a su tipología lo podemos encontrar •
Temporizador eléctrico a la conexión: Son aquellos donde se accionan o no los contactos
•
Temporizador eléctrico a la desconexión: Al contrario del primero, cuando se consume el tiempo, se efectúa el cambio de los contactos. En este tipo, el pulso debe estar accionado. 1.16.3 Características principales de un temporizador eléctrico
•
Alta capacidad para la medición de tiempo
•
Su utilidad se acopla a múltiples de circunstancias
•
Pueden analizar cualquier tipo de frecuencia
•
Exactitud en la precisión
•
Puede operar como un regulador
•
Su sistema se puede programar de acuerdo a la necesidad de cada usuarios
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Actualmente existen muchos modelos para los requerimientos individuales del consumidor
1.16.3 Ventajas de un temporizador eléctrico •
Son ideales si queremos reducir el consumo de energía eléctrica
•
Están fabricados bajo estricto control para garantizar su calidad
•
Son de bajos costos
•
Reduce la intervención de la mano de obra en procesos industriales
•
Son programables
•
Son fáciles de usar
•
En el hogar pueden generar más comodidad y confort
•
Están accesibles en tiendas online 1.17 Elaboracion de una fuente regulada Las fuentes de alimentación reguladas lineales o FAL se construyen en torno a
circuitos integrados que permiten la autorregulación, siendo capaces de contrarrestar casi cualquier eventualidad que pueda suceder en un circuito, esto es, elevación de la tensión de entrada, cambio en el consumo de la carga, cortocircuito de salida, subida de la temperatura ambiente, etc. Prácticamente, lo único que no soportan adecuadamente es la circulación de corriente en inversa, hecho éste que provoca su destrucción casi de inmediato. Para conseguir estas excelentes características, si los comparamos con las fuentes de alimentación basada en diodos zener o sus modificaciones, utilizan una realimentación a partir de la señal de salida del circuito a alimentar. Como si se tratase de un sistema en lazo cerrado. Un diagrama de bloques esquematizado del funcionamiento del mismo puede ser el siguiente.
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1.17.1 Elemento de control serie El elemento de control serie es el encargado de la función de regulación propiamente dicha. La disposición básica para su funcionamiento podría ser la siguiente
Al aumentar el valor de
k∙ , disminuye el valor de la corriente de base de Q1,
debido a la existencia de la fuente de corriente constante. Esto genera una disminución en la corriente de colector de Q1 y un aumento de la VCE de Q1 y, por consiguiente, una disminución de la tensión de salida del circuito. Al estar funcionando el transistor en zona activa, incluso sin consumo por parte de la carga, el circuito estará disipando una pequeña cantidad de calor. En ocasiones, para conseguir una menor impedancia de salida del circuito integrado, el transistor Q1 se sustituye por un par Darlington.
Página 240 de 306 1.17.2 Limitadores de corriente Existen multitud de diseños para limitar el consumo de un circuito. Cuando se supera esta cantidad, el circuito limita la tensión de salida a un valor que no entrañe riesgo alguno para los circuitos a los que está suministrando energía. En el circuito de la figura 1.13 se parte de una polarización en zona activa del transistor Q1. Para ello, de la polarización en inversa de la unión CB se encarga R1, y de la polarización en activa de la unión BE se encargan las parejas D1-D2 contra R2-R3, y es en estas parejas donde radica el funcionamiento del mismo. En el momento en el que circule una corriente suficiente para que la caída de tensión entre los extremos de R2-R3 sea 0.7V, la polarización del transistor Q1 no será la adecuada. Haciendo pasar al transistor al corte y protegiendo de este modo la carga conectada. La malla de tensiones quedaría de la siguiente forma: VBE + VR2 + VR3 = VD1 + VD2 La unión BE queda compensada con uno de los diodos y, es el otro diodo el que polariza adecuadamente o no al transistor Q1. La resistencia R2 se encarga de mantener un mínimo de tensión para que, incluso con el valor mínimo de R3 siempre sea mayor el valor de la resistencia de esa rama que la resistencia dinámica de los dos diodos, consiguiendo con ello, una polarización adecuada del transistor. Cuando, por circunstancias del consumo de la carga u otras ajenas (cortocircuito, etc.),
Página 241 de 306 circule por R2-R3 una corriente suficiente para generar una caída de 0.7V, se producirá una despolarización de Q1 y su paso al corte. El valor de R3 es ajustable para conseguir un mayor rango de trabajo y una mayor precisión en el ajuste.
1.17.3 Protección contra tensiones inversas En algunas ocasiones es necesario proteger los circuitos que se diseñen para soportar una eventual conexión en inversa de la alimentación del montaje realizado. Para ello, existen varios circuitos con un funcionamiento similar.
El circuito de la figura 1.14a es muy utilizado en cargadores de baterías. Ante la posibilidad de la desconexión de la red eléctrica, con este montaje se evita la descarga de la batería a través del propio circuito de carga. Los montajes 1.14b y 1.14c son muy similares. En este caso para evitar la conexión en inversa a la salida del circuito. El circuito 1.14c es más efectivo, ya que se limita la tensión de salida a la existente en el diodo D1. Sin embargo, durante un funcionamiento normal, la resistencia de salida R1, estará siempre disipando energía. 1.17.4 Protección contra sobretensiones En el mercado existen soluciones varias para evitar el exceso de tensión a la salida del circuito de alimentación de nuestro sistema electrónico
Página 242 de 306 En este sencillo montaje, al superar la tensión de entrada el valor de tensión de ruptura del diodo tener, el tiristor cortocircuita la salida del circuito, protegiendo así la salida de la fuente o el aparato que estuviese conectado. Este sistema no es muy eficaz dada la lentitud con la que puede funcionar el diodo tener con respecto al elemento a proteger. Al cortocircuitar la salida, sólo se estropearía el fusible de protección de la fuente. A estos sistemas, genéricamente, se les conoce como circuitos de Crow bar, debido al cortocircuito de las líneas de alimentación que producen.
Este circuito, más completo que el anterior, permite distinguir entre una disminución o elevación de la tensión de entrada de la fuente. Si hay una pérdida de línea de alimentación de alterna, automáticamente entraría en funcionamiento la alimentación a baterías, indicando el circuito con la señal Line los este evento. Si lo que sucediese fuese una disminución de tensión o under voltage (UV) de forma transitoria, sería el condensador de la patilla 2, de 10nF, el encargado de mantener durante ese intervalo la bajada de tensión. Si, por el contrario, fuese una elevación de tensión, sería el condensador de la patilla 5, de 330nF el encargado de mantener este hecho entre unos márgenes aceptables. Transcurrido un tiempo de mantenimiento de esta elevación, activaría la patilla 1, de sobretensión u Over Voltage (OV) y se produciría un efecto similar al circuito de la figura 1.15 de cortocircuito de la línea de salida, protegiendo así el elemento conectado.
1.18 Programación con Logo Soft 230RC Por Kevin Saban La entrada de un circuito se conoce como programación. ¡En el fondo de un programa LOGO! No es mas que un esquema de circuitos con unos representación algo distinta.
Página 243 de 306 ¡Las variantes de LOGO! que no disponen de pantalla, como LOGO! 12/24RCo, LOGO! 24RCo y LOGO! 230RCo, no presentan unidades de operación ni de visualización. Estas variantes están pensadas principalmente para aplicaciones en serie en la construcción de máquinas pequeñas y aparatos. Bornes Las entradas se designan con la letra I y una cifra. ¡Si observa la parte frontal de LOGO!, verá en la parte superior los bornes para las entradas. ¡Sólo en el módulo analógico de LOGO!, las entradas se encuentran en la parte inferior. Las salidas se designan con la letra Q y una cifra. Los bornes de las salidas se hallan en la parte inferior. Como bornes identificamos todas las conexiones y estados que se pueden utilizar en LOGO!. Las entradas y salidas pueden tener el estado ’0’ o el estado ’1’. El estado ’0’ significa que no hay tensión en la entrada. El estado ’1’ significa que sí hay tensión.
8https://acortar.link/nY5dvU Bloques En LOGO!, un bloque es una función que convierte información de entrada en información de salida. Antes tenía Ud. que cablear los distintos elementos en el armario de distribución o en la caja de conexiones. En la programación se enlazan bornes con bloques. A tal efecto, basta con elegir la conexión deseada en el menú Co. El menú Co se llama así por el término inglés Connector (borne).
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9 https://n9.cl/i1_temario_f2-wfcm
Esquema de circuitos a LOGO! Para convertir un circuito a LOGO! deberá comenzar en la salida del circuito. La salida es la carga o el relé que debe efectuar la conmutación. El circuito es convertido en bloques. A tal efecto, debe Ud. procesar el circuito desde la salida hasta la entrada: Paso 1: En la salida Q1 hay una conexión en serie del con- tacto de cierre S3 con otro elemento de circuito. Esta conexión en serie equivale a un bloque AND.
10 wfcm
https://n9.cl/i1_temario_f2-
Paso 2: S1 y S2 se
conectan en paralelo. Esta
conexión en paralelo equivale a un bloque OR
11 https://n9.cl/i1_temario_f2-wfcm
1.19 Programación con funciones básicas. Las funciones básicas son elementos lógicos sencillos del álgebra de Boole. Estas funciones están compuestas por AND, OR, NOT, XOR, AND FLANCO,NAND y NAND FLANCO.
Página 245 de 306 Para visualizar como se programan estas compuertas vamos a poner un ejemplo básico, a continuación, colocamos el circuito un star stop, este circuito se puede realizar con funciones básicas y especiales ahora mostraremos como pasamos de un circuito de conexión a un circuito en logo soft.
12 circuito electrico por Kevin Saban
13 https://acortar.link/VezJqG
La programación de este circuito se realizo con dos funciones básicas AND Y OR que ya conocemos su funcionamiento y su forma de trabajar a la hora de simularlos.
14 circuito electrico por Kevin Saban
De esta forma podemos visualizar como se programa o se construye un circuito con funciones básicas uniendo las líneas y buscando la solución a un circuito eléctrico industrial o domiciliar. 1.20 Compuertas Lógicas. Son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). También niegan, afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Estas compuertas se pueden aplicar en otras áreas de la ciencia como mecánica, hidráulica o neumática.
Página 246 de 306 Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas.
15 https://acortar.link/G0KyjE
Trabajan en dos estados, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación: •
La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.
•
La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario. 1.21 Programacion con funciones especiales. Las funciones especiales se distinguen a primera vista de las funciones básicas
en la denominación diferente de sus entradas. Las funciones especiales abarcan funciones de tiempo, remanencia y múltiples posibilidades de parametrización para adaptar el programa a sus necesidades individuales. La programación con las funciones especiales varia ya que como ya hemos mencionado estas funciones pueden ser utilizadas para cualquit tipo de circuito y para aplicarlas de distintas formas, desde semáforos, arranques continuos de motores eléctricos, alternaciones, cambio de giro etc.
Página 247 de 306 A continuación, ponemos un ejemplo de programcion con funciones especiales en este caso un circuito de alternación de motores eléctricos en conde ponemos en practica la programación de las mismas:
16 circuito electrico por Kevin Saban
En este circuito se muesta como varia la conexión y como estas funciones especiales logran darnos un mejor funcionamiento para la cracion de un circuito industrial para ofrecerla a algun cliente o en alguna practica que la necesitemos. 1.22 Proyecto de automatización cuando hablamos de un proyecto de automatización el nos referimos a crear o a elaborar un circuito respecto la necesidad de un cliente o algúna practica requerida en este caso halaremos de una practica en logo soft confort utilizando todo el conocimiento que obtuvimos para mejorar el aprendizaje.
a. aplicación de logo soft 230 RC aplicaremos logo soft con un circuito básico para la automatización en este caso pondremos un circuito sacado del manual de practicas de logo, un circuito de
Página 248 de 306 arranque continuo de motores eléctricos con el fin aprender a realizarlo y saber como lo aplicaremos.
17 https://n9.cl/aipbb
18 https://n9.cl/5wh87
Paso 1: iniciamos con las salidas “Q” que serán nuestras bobinas o motores eléctricos:
Paso
2:
Iniciamos
con
la
quematico que nos sirve como guía
19 circuito arranque simultaneo LOGO! SOFT
programa logo soft
interpretación
del
circuito
es
de cade simu y lo realizamos en el
Página 249 de 306 Paso 3: Simulamos el circuito y verificamos que todo el circuito funcione y cumpla con las condiciones requeridas, como el arranque después de cierto tiempo y la repetición de todo el circuito asi mismo que funcione hasta que se presione el push botón “STOP”.
20 simulacion de arranque simultaneo
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Capítulo III PLC Por Carlos Gonzales El PLC (Control Lógico Programable) es un equipo comúnmente utilizado por aquellas industrias que buscan dar un salto significativo en la automatización de todos sus procesos. Estos dispositivos se encuentran inmersos en la vida de la sociedad de distintas formas y maneras. Quizás ya muchos conozcan su significado y operatividad. Es una computadora industrial que usa la ingeniería para la automatización de procesos y tiene como finalidad, que las máquinas desarrollen efectivamente todos los sistemas que la componen. Gracias a estas bondades los PLC se han convertido en una herramienta fundamental para el desarrollo tecnológico de las industrias y todo el entorno social.
Aplicación de Programación del PLC de siemens Micro-win CPU 222. Por Carlos Gonzales El "AE-PLC-SIE" es una Aplicación de PLC que contiene unos de los últimos modelos de PLC de SIEMENS. El "AE-PLC-SIE" puede utilizarse individualmente, para estudiar los sistemas PLC, o junto con los equipos de EDIBON compatibles, para estudiar una aplicación real de los sistemas PLC. El "AE-PLC-SIE" es un sistema modular formado por los elementos más comunes que componen un sistema PLC completo. La Unidad Base del PLC SIEMENS "AE-PLC-SIE-UB" incluye siempre la alimentación y módulo PLC CPU, pero también hay una serie de kits opcionales disponibles para completar el sistema PLC con las funciones del controlador programable requeridas (módulo de pruebas, señales analógicas de entrada y salida, dispositivos HMI, conexión a internet del PLC, etc.). Estos kits permiten al usuario aprender
Página 251 de 306 sobre la programación con HMI, testeo de señales analógicas de entrada y salida, programación de una aplicación de servidor web, etc.
Lenguajes de programación y su aplicación: Por Carlos Gonzales Los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales (SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques.
AWL Por Carlos Gonzales El lenguaje de programación AWL (lista de instrucciones) es un lenguaje textual orientado a la máquina. Las diversas instrucciones equivalen a los pasos de trabajo con los que la CPU ejecuta el programa y éstas se pueden reunir en segmentos. Con este lenguaje editar bloques S7 de forma incremental o crear su programa en una fuente AWL con un editor orientado a la fuente para compilarlo luego en bloques. Ejemplo:
KOP Por Carlos Gonzales El lenguaje de contactos (KOP) es el primer lenguaje empleado para programar autómatas y específicamente diseñado para facilitar la tarea de leer y comprender programas de control de autómatas a los ingenieros eléctricos acostumbrados, hasta entonces, a implementar automatismos empleando tecnología eléctrica.
Página 252 de 306 Por este motivo cada segmento o red (Network) es una abstracción de una red eléctrica a través de la cual había un flujo eléctrico entre el polo positivo ( |---- ) y el polo negativo ( ----| ) cuando el resultado lógico de la consulta sea cierto.
Nota: El lenguaje de programación KOP simboliza el flujo de corriente Las redes se configuran en base a dos elementos básicos: Consultas: Hay dos tipos de consultas: Consulta directa: es una instrucción que evalúa si una posición de memoria tiene asignado valor lógico "1". Consulta negada: es una instrucción que evalúa si una posición de memoria tiene asignado valor lógico "0".
FUP Por Carlos Gonzales Este lenguaje se denomina diagrama de funciones. Esta íntimamente ligado con la lógica booleana, ya que todas las funciones se representan por medio de funciones lógicas tales como: OR, AND, NOT, XOR, NAND, NOR, etc. Además, incluye funciones matemáticas más complejas en forma de bloques.
Página 253 de 306 Las principales instrucciones que podemos encontrar al programar en este lenguaje son:
Aplicación funciones generales. Por Rubén Hernández El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software de los PLC amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Las reducidas dimensiones del PLC, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como: Espacio reducido, procesos de producción cambiantes, procesos complejos y amplios, y que requieren de una programación centralizada de las partes del proceso.
https://es.lovepik.com/image-501760986/programmable-logic-controller-plc.htm
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Funciones básicas de un PLC Detección: Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación. Mando: Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores. Dialogo hombre maquina: Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso. Programación: Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina.
Aplicacion funciones Especiales. La utilización del PLC se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. La aplicación de los PLC abarca, por tanto, desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades.
Funciones básicas de un PLC Redes de comunicación: Permiten establecer comunicación con otras partes de control. Las redes industriales permiten la comunicación y el intercambio de datos entre autómatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarse telegramas e intercambiar tablas de memoria compartida. Sistemas de supervisión: También los autómatas permiten comunicarse con ordenadores provistos de programas de supervisión industrial. Esta comunicación se realiza por una red industrial o por medio de una simple conexión por el puerto serie del ordenador. Control de procesos continuos: Además de dedicarse al control de sistemas de eventos discretos los autómatas llevan incorporadas funciones que permiten el control de procesos continuos. Disponen de módulos de entrada y salida analógicas y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que están programados en el autómata
Página 255 de 306 Entradas- Salidas distribuidas: Los módulos de entrada salida no tienen porqué estar en el armario del autómata. Pueden estar distribuidos por la instalación, se comunican con la unidad central del autómata mediante un cable de red. Buses de campo: Mediante un solo cable de comunicación se pueden conectar al bus captadores y accionadores, reemplazando al cableado tradicional. El autómata consulta cíclicamente el estado de los captadores y actualiza el estado de los accionadores. En la induistria el uso de un plc facilita el trebajo y lo podemos ver en: Automóvil: Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc. Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc. Plantas químicas y petroquímicas: Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc.). Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc. Metalurgia: Control de hornos, laminado, fundición, soldadura, forja, grúas, Alimentación: Envasado, empaquetado, embotellado, almacenaje, llenado de botellas, etc. Papeleras y madereras: Control de procesos, serradoras, producción de conglomerados y de laminados, etc. Producción de energía: Centrales eléctricas, turbinas, transporte de combustible, energía solar, etc. Tráfico: Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc. Domótica: Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti robo, etc. Fabricación de Neumáticos: Control de calderas, sistemas de refrigeración, prensas que vulcanizan los neumáticos. Control de las máquinas para el armado de las cubiertas, extrusoras de goma. Control de las máquinas para mezclar goma. Las necesidades de la aplicación pueden ser definidas solamente por un análisis detallado del sistema completo. Esto significa que los exámenes detallados deben ser ejecutados en todas las facetas de la maquina u operación del proceso. Una última consideración importante en la aplicación de un PLC es el futuro crecimiento del sistema. Los PLC están diseñados modularmente y por lo tanto con posibilidades de poder expandirse para satisfacer las necesidades de la industria. Es importante que a la aplicación de un PLC se pueda considerar los beneficios de las futuras expansiones.
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Programación. Para programar un PLC es necesario el empleo de un lenguaje especifico el cual por lo general solo entiende éste. El lenguaje de programación de cada PLC cambia de acuerdo al creador del producto, y aunque se utilizan los mismos símbolos en los distinto lenguajes, la forma en como se crean y almacenan cambia de fabricante a fabricante, por lo tanto, la manera de como se interpretan las instrucciones por medio de un PLC es diferente, dependiendo de la marca. Existen comercialmente tres lenguajes que la mayoría de los fabricantes de los PLC ponen a disposición de los usuarios, estos lenguajes son: •
Diagrama de Contactos también conocido como Lenguaje en Escalera.
•
Listado de Instrucciones
•
Diagramas de Funciones
Programación en lenguaje escalera (ladder) La programación en ladder o escalera se basa en programar secuencialmente, los procesos. Se programan linealmente en un ciclo que el PLC repetirá luego de leer cada instrucción de arriba a bajo y de izquierda a derecha. El Lenguaje en Escalera. Este lenguaje es una representación gráfica que por medio de software se implementan tanto los contactos físicos que posee un rele (Variables de Entrada), así como también las bobinas (Variables de Salida) que lo constituyen, las actividades que realizan estas representaciones se materializan a través de las líneas de entrada y salida del PLC.
Elementos principales utilizados en la programación de un plc. Los elementos principales son: contactos y bobinas. Los contactos o condiciones pueden ser de: entradas digitales, salidas digitales, temporizadores, contadores o marcas (también llamadas banderas o memorias internas, que son equivalentes a los relevadores auxiliares en tableros alambrados). Lo que llamamos "bobinas" es el resultado de la operación y "enciende" cuando las condiciones precedentes se cumplen, o en términos eléctricos, existe un camino de contactos en serie cerrados.
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https://docplayer.es/22946621-Dentro-de-las-funciones-del-plc-se-puede-mencionar.html
Contacto normalmente abierto (NA)
Contacto normalmente abierto (NA) Este tiene la misma función de un botón real, el cual cuando no es accionado se reposiciona automáticamente a su estado natural que es encontrarse abierto o desconectado. En otras palabras, cuando el usuario presiona el interruptor hace que exista una unión entre los dos contactos internos que tiene el botón, cambiando su estado lógico de abierto (desconectado) a cerrado (conectado).
https://instrumentacionycontrol.net/funciones-logicas-de-un-plc-2/
Contacto normalmente cerrado (NC).
Contacto normalmente cerrado (NC) Igualmente funciona como un botón real, pero de manera inversa al contacto normalmente abierto, esto es que cuando no es accionado se reposiciona automáticamente a su estado natural que es el encontrarse cerrado o conectado.
Página 258 de 306 Cuando el usuario presiona el interruptor abre la unión que existe entre los dos contactos internos del botón, cambiando su estado lógico de cerrado (conectado) a abierto (desconectado).
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Temporizadores (timers) Los Timers son elementos internos de un PLC que cuentan incrementos de tiempo. Por ejemplo, son usados en la programación de semáforos para controlar el lapso de tiempo entre cambio de señales.
Temporizador on delay (retardo a la conexión). Al energizarse el temporizador sus contactos permanecen cada uno en su estado normal y cambiarán de estado sólo hasta que se haya completado el tiempo predeterminado de conexión.
temporizador off delay (retardo a la desconexión). Al energizarse el temporizador, sus salidas cambian de estado instantáneamente y permanecen así hasta llegar al tiempo predeterminado de desconexión.
Al conocer los símbolos básicos correspondientes a las entradas en el Lenguaje en Escalera, debemos de encontrar la manera de obtener una respuesta en base a nuestras entradas.
La solución la hallamos en el mismo Lenguaje en Escalera, ya que para
representar una salida se emplea el símbolo el cual tiene una función similar a la de una bobina en un relevador, la cual una vez energizada provoca un cambio de estado en el (los) interruptor(es) que se encuentran bajo su influencia.
Página 259 de 306 Para programar un PLC, primeramente, se deben tener contempladas las entradas y las salidas totales que estarán interactuando en el sistema que se va a automatizar, posteriormente es necesario plantear el procedimiento mediante el cual se relacionaran las entradas con las salidas de acuerdo a las respuestas que se esperan del sistema.
Pasos para relaizar la progrmacion de plc. Iniciar STEP 7--Micro/WIN: Haga clic en el icono de STEP 7--Micro/WIN para abrir un nuevo proyecto. Aprecie la barra de navegación. Puede utilizar los iconos de la barra de navegación para abrir los elementos de proyecto de STEP 7--Micro/WIN. En la barra de navegación, haga clic en el icono” Comunicación” para abrir el cuadro de diálogo correspondiente. Utilice este cuadro de diálogo para configurar la comunicación de STEP 7--Micro/WIN.
https://www.west-l.com/uploads/tdpdf/s7-200_esp_man.pdf
Verificar los parámetros de comunicación de STEP 7--Micro/WIN: En el proyecto de ejemplo se utilizan los ajustes estándar de STEP 7--Micro/WIN y del cable multimaestro RS-232/PPI. Para verificar los ajustes: 1. Vigile que la dirección del cable PC/PPI esté ajustada a 0 en el cuadro de diálogo” Comunicación”. 2. Vigile que la interfaz del parámetro de red esté configurada para el cable PC/PPI (COM1). 3. Vigile que la velocidad de transferencia esté ajustada a 9,6 kbit/s.
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Establecer la comunicación con el S7—200: Utilice el cuadro de diálogo” Comunicación” para establecer la comunicación con el S7--200: 1. En el cuadro de diálogo” Comunicación”, haga doble clic en el icono” Actualizar”. STEP 7--Micro/WIN buscará el S7--200 y visualizará un icono” CPU” correspondiente a la CPU S7--200 conectada. 2. Seleccione el S7--200 y haga clic en” Aceptar”. Si STEP 7--Micro/WIN no encuentra el S7--200, compruebe los parámetros de comunicación y repita los pasos descritos arriba. Tras haber establecido la comunicación con el S7--200 podrá crear el programa de ejemplo y cargarlo.
Crear un programa Utilice el editor KOP (Esquema de contactos) para introducir las operaciones del programa. Como en AWL (Lista de instrucciones). Acontinuacion Para explicar la programación en un plc se mostrará un pequeño ejemplo y sus pasos a realizar. Abrir el editor de programas: Haga clic en el icono” Bloque de programa” para abrir el editor de programas. El árbol de operaciones se utiliza para insertar las operaciones KOP en los segmentos del editor de programas. Las operaciones se arrastran desde el árbol de operaciones y se sueltan en los respectivos segmentos como también se pueden encontrar en la barra de herramientas, el editor de programas es la ventana donde se editarán y crearan la programacion y la tabla de simbolos es donde se nombrarán y asignara el numero de las diferentes entradas y salias que se encuentran en nuestro plc. Los botones de la barra de herramientas proveen un acceso directo a los comandos de menú correspondientes. Tras haber introducido y guardado el programa podrá cargarlo en el S7--200.
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Introducir el segmento 1: arrancar el temporizador. Si el estado de señal de M0.0 es 0, este contacto se activará, haciendo que la corriente circule para arrancar el temporizador. Para introducir el contacto de M0.0: 1. Haga doble clic en el icono” Operaciones lógicas con bits”, o bien haga clic en el signo más (+) para visualizar estas operaciones. 2. Seleccione el contacto normalmente cerrado. 3. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre el contacto hasta el primer segmento. 4. Haga clic en los signos de interrogación”???” n que aparecen por encima del contacto e introduzca la dirección siguiente: M0.0 5. Pulse la tecla INTRO para confirmar la dirección del contacto.
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Para introducir la operación del temporizador T33: 1. Haga doble clic en el icono” Temporizadores” para visualizar las operaciones de temporización. 2. Seleccione el TON (temporizador como retardo a la conexión).
Página 262 de 306 3. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre el temporizador hasta el primer segmento. 4. Haga clic en los signos de interrogación”???” que aparecen por encima del cuadro del temporizador e introduzca el siguiente número de temporizador: T33 5. Pulse la tecla INTRO para confirmar el número de temporizador y desplazar el cursor hasta el parámetro correspondiente al valor de preselección (PT). 6. Introduzca el siguiente valor de preselección: 100 7. Pulse la tecla INTRO para confirmar el valor.
Introducir el segmento 2: activar la salida Si el valor del temporizador T33 es mayor o igual a 40 (40 multiplicado por 10 milisegundos, es decir 0,4 segundos), el contacto permitirá que la corriente circule para activar la salida Q0.0 del S7--200. 1. Haga doble clic en el icono” Comparación” para visualizar las operaciones de comparación. Seleccione la operación >=I (Mayor o igual a entero). 2. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre la operación de comparación hasta el segundo segmento. 3. Haga clic en los signos de interrogación”???” que aparecen por encima del contacto e introduzca la dirección del temporizador: T33 4. Pulse la tecla INTRO para confirmar el número de temporizador orizador y desplazar el cursor lazar el cursor hasta el valor que se debe comparar con el temporizador. 5. Introduzca el siguiente valor para compararlo con el temporizador: 40 6. Pulse la tecla INTRO para confirmar el valor.
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Para introducir la operación con objeto de activar la salida Q0.0: 1. Haga doble clic en el icono” Operaciones lógicas con bits” y seleccione la bobina de salida. 2. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre la bobina hasta el segundo segmento. 3. Haga clic en los signos de interrogación”???” que aparecen por encima de la bobina e introduzca la dirección siguiente: Q0.0 4. Pulse la tecla INTRO para confirmar la dirección de la bobina.
Introducir el segmento 3: inicializar el temporizador Cuando el temporizador alcanza el valor de preselección (100) y habilita el bit del temporizador, se activa el contacto del T33. La corriente que circula desde este contacto activa la marca M0.0. Puesto que el temporizador ha sido activado mediante un contacto normalmente cerrado (correspondiente a M0.0), si el estado de señal de M0.0 cambia de 0 (OFF) a 1 (ON), se inicializará el temporizador. Para introducir el contacto del bit del temporizador de T33: 1. Haga doble clic en el icono” Operaciones lógicas con bits” y seleccione el contacto normalmente abierto. 2. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre el contacto hasta el tercer segmento. 3. Haga clic en los signos de interrogación”???” que aparecen por encima del contacto e introduzca la dirección del bit del temporizador: T33 4. Pulse la tecla INTRO para confirmar la dirección del contacto. Para introducir la bobina con objeto de activar M0.0: 1. Haga doble clic en el icono” Operaciones lógicas con bits” y seleccione la bobina de salida. 2. Mantenga oprimido el botón izquierdo del ratón y arrastre la bobina hasta el tercer segmento. 3. Haga clic en los signos de interrogación”???” que aparecen por encima de la bobina e introduzca la dirección siguiente: M0.0 4. Pulse la tecla INTRO para confirmar la dirección de la bobina.
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Guardar el proyecto El programa queda listo tras haber introducido las operaciones en los tres segmentos. Al guardar el programa se crea un proyecto que incluye el tipo de CPU S7--200 y otros parámetros. Para guardar el proyecto: 1. En la barra de menús, elija el comando de menú Archivo > Guardar como. 2. En el cuadro de diálogo” Guardar como”, introduzca el nombre del proyecto. 3. Haga clic en” Aceptar” para guardar el proyecto.
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Tras haber guardado el proyecto podrá cargar el programa en el S7—200 Antes de cargarlo de debe hacer la revisión de la programación para asegurar que no haya errores y para ello, en la barrade herramientas hay una herramienta que se llama compilar al selecionarla podemos ver si hay errores o no, en caso de a ver se morstra el numero en la parte de abajo en el cuadro de dialogo.
Cargar el programa 1. En la barra de herramientas, haga clic en el botón” Cargar” o elija el comando de menú Archivo > Cargar para cargar el programa en la CPU. 2. Haga clic en” Aceptar” para cargar los elementos de programa en el S7--200. Si el S7--200 está en modo RUN, Si el S7 200 está en modo RUN, aparecerá un mensaje indicando que debe cambiar el S7--200 a modo STOP. Haga clic en ”Sí” para poner el S7-200 en modo STOP.
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Semaforo peatonal. Disponemos de un semáforo, para peatones y vehículos con el fin de regular el paso entre ellos.
Ciclo normal: Durante el ciclo normal, el semáforo funciona para dar paso a los vehículos y a los peatones mediante sucesivas temporizaciones (véase cronograma del ciclo), realizándose el cambio de luces de ámbar, rojo y verde para los vehículos, y de rojo y verde para los peatones, de tal forma que, si está el semáforo en verde para peatones, proceden a pasar éstos y no los vehículos, estando en rojo para ellos y viceversa. Se incorpora una sirena acústica en el semáforo para personas invidentes que se pondrá en funcionamiento cuando la luz sea verde para los peatones y permita así su paso.
https://datospdf.com/download/elaboracion-de-practicas_5ae5bcc2b7d7bcf338e8ef7f_pdf Mantenimiento de luces: El automatismo añade un control del funcionamiento de las luces de forma que permita su mantenimiento en caso de fundirse cualquiera de ellas.
Página 266 de 306 Mediante pulsador podemos detener el ciclo de funcionamiento normal indicado en el cronograma, pasando a funcionar todas a la vez pudiendo detectar averías.
Ámbar vehículos: Además el automatismo permite mediante pulsador el cambio a intermitente para vehículos, anulándose la secuencia semafórica del ciclo normal. Esto permitirá regular el tráfico de forma manual. El cambio entre los tres modos de funcionamiento se realiza por pulsadores situados en el cuadro de control del semáforo.
El cronograma del ciclo normal del semáforo es el que se indica a continuación: Supuesto un tiempo total para el ciclo de 86 segundos, el semáforo se encuentra: Entre los segundos 0 y 6: ámbar para vehículos, rojo peatones Entre los segundos 7 y 12: rojo para vehículos, rojo para peatones Entre los segundos 13 y 43: rojo para vehículos, verde para peatones, sirena ciegos activada. Entre los segundos 44 y 49: rojo para vehículos, verde intermitente para peatones, sirena ciegos indicando cambio del semáforo. Entre los segundos 50 y 55: rojo para vehículos, rojo para peatones. Entre los segundos 56 y 86: verde para vehículos, rojo para peatones.
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Grafcet del Proyecto. Tomando como base el GRAFCET o Gráfico de Orden Etapa Transición, se elaborará el programa del autómata S7-200. Mediante el GRAFCET podemos observar: •
Una Zona de Inicialización, encargada de activar la etapa 0 al poner en RUN el
autómata. •
Dos Zonas Secuenciales, según se trate del ciclo normal o no, y donde se llega a
Página 267 de 306 la siguiente etapa siempre que haya ocurrido su transición o condición asociada, siguiendo el funcionamiento del automatismo. •
Dos Zonas de Acciones, encargada de ejecutar las acciones asociadas a las
etapas con los diferentes Actuadores o elementos conectados a las salidas.
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Programación en Esquema de Contactos (KOP) Una vez elaborado el GRAFCET del automatismo, realizamos la programación del autómata S7-200 según esquema de contactos. Su funcionamiento es el que sigue: • En el inicio del ciclo normal, el pulsador conectado a la entrada del autómata I0.0 inicia la secuencia semafórica. El ciclo normal tiene una duración de 86s, a partir del cual se vuelve a iniciar el ciclo. • La luz roja de vehículos (salida Q0.3) se activa entre los 7 y 55s. • La luz ámbar para vehículos (salida Q0.4) se activa si: el tiempo de ciclo es menor o igual a 6s. • La luz verde de vehículos (salida Q0.5) se enciende entre los segundos 56 y 86s. • La luz roja de peatones (salida Q0.0) permanece encendida si el tiempo de ciclo está entre 0 y 12s, o bien entre 50 y 86s.
Página 268 de 306 • La luz verde de peatones (salida Q0.2) se activa entre los segundos 13 y 43, siendo luz verde intermitente entre los 44 y 49s, indicando a los peatones que rápidamente se pondrá en rojo. • La señal acústica para ciegos (salida Q0.1) se activa al mismo tiempo que la luz verde de peatones, con dos sonidos diferentes: entre los segundos 13 y 43s para su paso normal y entre los 44 y 49s, indicando la finalización del paso verde. • La persona que realiza el control del funcionamiento del semáforo, con el pulsador conectado a la entrada I0.1, activa la secuencia en ámbar intermitente sólo para vehículos y con el pulsador conectado en I0.2, se procede a la comprobación del funcionamiento de las luces. Las gráficas siguientes muestran el programa en diagrama de contactos:
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Conexionado Entradas, Salidas y Cableado de Actuadores. Establecido el programa del Autómata S7-200, y simulado en nuestro PC, procederemos al cableado del automatismo, donde los captadores se acoplarán a las entradas del autómata y los actuadores a sus salidas. En el conexionado, se incorporarán las correspondientes bobinas de relé a 24 V, para poder conectar el autómata a su tensión de funcionamiento.
Entradas: • I0.0, I0.1, I0.2 están cableados a cada uno de los contactos NA de los pulsadores P1, P2, P3 que regulan los modos de funcionamiento del semáforo.
Salidas: • Q0.0, Q0.1, Q0.2, actúan sobre las bobinas de los relés que controlan el encendido de las luces para el paso de peatones.
Página 271 de 306 • Q0.3, Q0.4, Q0.5 actúan sobre las bobinas de los relés que controlan el encendido de las luces para el paso de vehículos.
Control de un Garaje Automatizado. Se desea controlar el acceso a un garaje con capacidad máxima de cinco vehículos en su interior. El garaje dispone de una sola puerta y dos células que detectan el paso al entrar o al salir. Un pulsador de apertura exterior permitirá la entrada y otro pulsador de apertura desde el interior, la salida. Cuando un vehículo desee entrar la puerta de garaje se abrirá, siempre que el garaje no se encuentre completo, permaneciendo completamente abierta un tiempo de 5 s; transcurrido ese tiempo procederá a cerrarse. Si un vehículo es detectado por la célula fotoeléctrica exterior o interior cuando la puerta se cierra, esta se detiene y después de un tiempo de espera, vuelve a abrirse. Se incorpora un semáforo de entrada, en rojo siempre que el garaje se encuentre lleno o desee salir algún vehículo, verde en el resto de situaciones; además de las protecciones necesarias para el motor del automatismo. Emplearemos un motor trifásico con inversor de giro para poder abrir y cerrar la puerta, que a su vez dispone de finales de carrera superior e inferior que controlan su posición.
Grafcet del Proyecto.
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Programación en Esquema de Contactos (KOP) Una vez elaborado el GRAFCET del automatismo, realizamos la programación del autómata S7-200 según esquema de contactos (KOP). Su funcionamiento es el siguiente: Siempre que se encuentren cerrados el interruptor de paro general I0.1 y el relé térmico I0.0, además de haber pulsado la entrada de apertura interior I0.2; la salida Q0.0 se activará y el motor se pondrá en marcha, abriendo la puerta de garaje. Siempre que se encuentren cerrados el interruptor de paro general I0.1 y el relé de protección I0.0, además de pulsar la entrada de apertura exterior I1.0; la salida Q0.0 actúa y se eleva la puerta siempre que el valor del contador indique que el garaje no está lleno. El contador C1 incrementará su valor cuando entre algún vehículo y sea detectado por la célula fotoeléctrica interior I0.5; se decrementará si procede a salir un vehículo, y lo detecte la célula exterior I0.6. El valor máximo del contador es cinco. La puerta de garaje permanecerá abierta (activado final de carrera superior I0.4) un tiempo de 5s, indicado por el temporizador T33, durante el cual el motor parará (salida Q0.0). Finalizado este tiempo de espera, la puerta baja, siempre y cuando no se detecte la presencia de algún vehículo (salida Q0.1). Posteriormente, el final de carrera inferior I0.7 será el que detecte si la puerta se encuentra totalmente cerrada, y el motor parará (salida de cierre Q0.1). Si alguna de las células fotoeléctricas detecta algún vehículo mientras la puerta se está cerrando, el motor (salida Q0.1) se para, y se activa un temporizador T35 de 5s, antes de volver a abrirse la puerta. La luz roja Q0.3 situada en la entrada estará activa siempre que el garaje esté lleno o desee salir algún vehículo. Por último, el disparo del relé térmico o la pulsación del paro de emergencia, detendrán al motor. Las figuras siguientes muestran el programa en diagrama de contactos:
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Conexionado Entradas, Salidas y Cableado de Actuadores. Establecido el programa del Autómata S7-200, procederemos al cableado del automatismo, donde los captadores se acoplarán a las entradas del autómata y los actuadores a sus salidas. Disponemos de un motor trifásico de corriente alterna con inversor de giro para cerrar y abrir la puerta y de dos células fotoeléctricas para la detección de los vehículos interior y exteriormente. El movimiento de apertura de la puerta se controla mediante el contactor Km1, y el movimiento de cierre por medio del contactor Km2.
Página 276 de 306 Los interruptores finales de carrera superior e inferior, operarán cuando la puerta esté completamente abierta o cerrada respectivamente. De la misma manera, se accionarán los pulsadores de apertura interior y exterior, según sehaya pulsado desde dentro o fuera del garaje.
Control y mando de motores eléctricos Por Luis Sandoval El control por pulsadores es un tipo de control semiautomático el cual nos ofrece un medio más seguro para controlar un motor. Debido a que depende prácticamente de la bobina del contactor. En forma más básica consta de un pulsador NA y un pulsador NC que controlan el paso de la corriente consumida por la bobina del contactor. Son los componentes utilizados en los circuitos de control de mando que permiten o cortan el paso de corriente a los dispositivos de amplificación, como ser las bobinas de los contactores. Existen 2 tipos de botoneras: •
Botonera sencilla
•
Botoneras con interconexión mecánica
El envolvente es fabricado por lo general de plástico o de una lamina de metal moldeado. Algunos contactos se fabrican de cobre, aunque la mayoría se hacen de plata. Las principales condiciones de operación de un motor se controlan por medio de estaciones de botones. Por ejemplo: •
Arrancar y parar
•
Hacia adelante y hacia atrás
•
Marcha lenta o marcha rápida
Las estaciones de botones comunes también pueden alojar hasta 3 botones pulsadores. Ejemplo 1: Marcha paro de motor trifasico con 3 señales. 1 de emergencia 1 de marcha y 1 de paro. Al presionar el pulsador S2 energiza la bobina K1. Esto hace que se cierra el contacto auxiliar NA K1 del circuito de mando conectado en paralelo al pulsador S2, lo que produce una autorretención (enclavamiento), también se cierran los contactos principales en el circuito de fuerza y esto produce que el motor arranque. También a la vez se cierra el contacto NA del circuito de señal lo que produce que encienda la lámpara de señal H1 y al pulsar S1 y circuito se apaga.
Página 277 de 306 Este circuito también se conoce con el nombre de «Paro Prioritario», ya que el pulsador S1 tiene dominio sobre el pulsador S2, aunque se quiera encender el motor pulsando S2 no habrá paso de corriente ya que el pulsador S1 esta abierto. Conectado a un contacto auxiliar NC K1 se encuentra una lámpara de señal H2 roja indicando que el motor esta apagado. También para mas facilidad en la identificación de fallas en el circuito, se conectó una lámpara de señal intermitente H3 amarilla en serie con el contacto auxiliar F2 del relé térmico indicando una sobrecarga en el circuito de fuerza.
Funciones básicas de la automatización Por Luis Sandoval Soluciones de progreso. El confort y la seguridad llegan de forma automática. Soluciones que nos permiten seguir avanzando hacia el futuro, con funciones de sonido, avisos, señalización, etc.
Termostato termómetro Reloj despertador-termómetro Señalizador Piloto de balizado Pulsador tirador y botón de señal Alarma visual y acústica
Página 278 de 306 Detector de movimiento Interruptor de tarjeta Teclado codificado Interruptor programador Regulador de pulsación Regulador giratorio Altavoz 2“ Mando digital con display Luminoso Intercomunicador y mando estéreo de 2 canalesCentral de sonido con reloj
https://automatismosmundo.com/wp-content/uploads/2020/08/PLC-MicroLogix100-Allen-Bradley-PORTADA.jpg
Automatización de procesos industriales Por Luis Sandoval ¿Qué puede ser automatizado? La automatización es posible en: Procesos de producción (automatización industrial);
Diseño
de
unidades
de
ingeniería, circuitos y sistemas electrónicos,
arquitecturas complejas, etc.; Organización y planificación de actividades de producción y
económicas;
Actividades
y operaciones militares;
Investigación
y experimentos;
Medicina y técnicas de diagnóstico; Redacción y procesamiento de datos estadísticos; Programación; Cálculos de ingeniería; etc. La automatización de un proceso dado esta siempre precedida de una investigación previa. La siguiente diapositiva presenta los pasos de una investigación
Página 279 de 306 científica y aplicada, junto con la posibilidad de un cierto nivel de automatización en cada uno de las etapas de la investigación.
Objetivos del proceso de automatización 1 Incremento de la productividad y eficiencia; Mejoras
en
la calidad de
la
producción;
Optimización de la planificación y el control; Evitar condiciones de trabajo arriesgadas y peligrosas para los seres humanos. El proceso de automatización, exceptuando el caso más simple, requiere una aproximación compleja y sistemática para resolver los problemas. De este modo las complicaciones de resolver los problemas, de cara a la automatización, son denominadas normalmente
sistemas,
tales
como:
Automatización
de
sistemas
de
control;
Automatización de sistemas de diseño; Control automatizado de procesos tecnológicos, etc.
Lenguaje de programacion de automatización Por Luis Sandoval El software de un (Programmable Logic Controller), se compone principalmente de: Un sitema operativo Un entorno de programación que puede soportar uno o más lenguajes de programación. Además, existen una serie de componentes adicionales para el software de estos dispositivos como pueden ser aquellos programas utilizados para diagnosticar y encontrar fallos, los que permiten la visualización de los resultados o la comunicación entre diversos dispositivos. Muy a menudo, este tipo de programas forma parte del sistema operativo. El sistema operativo puede ser de tipo de convencional, como un PLC basado en un PLC (ej. Windows, Linux, Mac OS); o de tipo especializado por una empresa (ej. STEP 7Micro/WIN, fabricado por la empresa Siemens). Este último tipo de sistema operativo posee, a menudo, interfaces de usuario de tipo gráfico similares a las de Windows. A menudo, los PLC contienen también librerías con módulos de programación suplementarios en su memoria para otro tipo de operaciones más específicas. Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes de que el sistema de numeración cambiase por la
Página 280 de 306 comisión internacional electrotécnica. De este modo se definieron los siguientes cinco lenguajes: Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo escalera) Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar a C y, sobre todo a Pascal) Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores.
Circuito de logica combinacional Por Luis Sandoval Los circuitos combinacionales son un tipo de circuitos en los que la entrada de corriente solo puede modificar la salida de corriente. Este circuito también se conoce como el circuito independiente del reloj porque para su funcionamiento no necesita un reloj. Este circuito no tiene un elemento de memoria ni una ruta de retroalimentación, por lo que el circuito no puede almacenar ningún dato. Un circuito combinacional se puede diseñar combinando las puertas lógicas. Los circuitos utilizados en la lógica combinacional se utilizan como codificación, decodificación, detección de errores, manipulación, etc. Los circuitos básicos de la lógica combinacional son multiplexor, decodificador, codificador, shitter, sumador, restador, etc. Un circuito lógico combinacional puede tener un número 'n' de variables de entrada y un número 'm' de la variable de salida. Para la variable de entrada 'n', hay
posibles
combinaciones de variables de entrada. Para cada combinación única de variables de entrada, solo hay una combinación de salida posible. La función de salida siempre se expresa en términos de las variables de entrada. Una tabla de verdad o una ecuación booleana pueden determinar la relación entre la salida y la entrada de un circuito combinacional. Tipos de circuitos logicos combinacioanles La clasificación de los circuitos combinacionales se basa en la aplicación que se utilizan:
Página 281 de 306 Circuito aritmético y lógico: sumador, resta, comparadores Transmisión de datos: multiplexor, demultiplexor, codificador Convertidor de código: convertidor de código binario, convertidor de código BCD
Puestas logicas combinadas Las puertas lógicas combinacionales son la puerta fundamental que se combina para formar cualquier circuito en la electrónica digital. Una puerta lógica es ideal para implementar una función booleana esencial, por ejemplo, puerta, puerta NAND, puerta OR, puerta NOR, etc.
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Automatizacion de un semáforo Por Luis Sandoval El propósito de este proyecto es el control de los semáforos de un cruce de carreteras con un sistema automático e inteligente. Para la realización de este trabajo se hace uso de los controladores programables o PLC’S. Son computadoras industriales de estado sólido que monitoriza continuamente el estado de las entradas y las salidas, y teniendo en cuenta éstas toman decisiones lógicas basadas en un programa especialmente desarrollado para procesos automatizados o máquinas. Por otro lado, se usa también HMI (Human Machine Interface), que nos proporciona la interfaz entre el operario y el proceso. El operario lo usa para controlar y monitorizar el proceso sin tener que entender el programa que hay detrás, haciendo acciones simples. Es un lenguaje en el que se usan símbolos que representan relés, contadores, temporizadores, registros, desplazamientos y operaciones matemáticas. Se ha diseñado
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Software interactivo logo Simak. Por Josue Perez ¡El software LOGO! Soft Comfort ofrece la programación individual idónea para la realización de trabajos de automatización sencillos en la industria y la domótica. ¡Este programa se acompaña de la herramienta LOGO! Acces Tool y de Web Editor para el servidor web integrado en LOGO! ¡Una de las ventajas que tiene LOGO! Soft Comfort es que lleva simulador y es posible realizar pruebas antes de hacer las automatizaciones que se llevarán a cabo. Este software permite crear de forma sencilla programas de conmutación en diagrama de funciones (FBD) o en diagrama de escalera (LD) y, posibilita la creación de programas de usuario mediante la selección de las respectivas funciones y su conexión a través de arrastrar y soltar (drag-and-drop) en modo individual y en modo red.
En particular están disponibles las siguientes funciones: 1. Funciones básicas (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, evaluación de flancos positivos, evaluación de flancos negativos). 2. Retardo a la conexión. 3. Retardo a la desconexión. 4. Telerruptor. 5. Circuito de autorreteción. 6. Retardo a la conexión con memoria. 7. Contador de horas de funcionamiento. 8. Relé de contacto de paso momentáneo/salida de impulsos. 9. Contador adelante/atrás. 10. Conmutador de valor umbral (disparador). 11. Generador de impulsos. 12. Programador horario anual. 13. Programador horario. 14. Retardo a la conexión/desconexión. 15. Generador de números aleatorios. 16. Relé de contacto de paso momentáneo con conmutación de flancos. 17. Conmutador de valor umbral analógico (disparador analógico).
Página 284 de 306 18. Comparador analógico. 19. Conmutador de valor umbral delta analógico. 20. Watchdog analógico. 21. Amplificador analógico. 22. Automático de escalera. 23. Interruptor confort. 24. Textos de aviso. 25. Registro de desplazamiento. 26. Pulsador de menú. 27. Regulador PI 28. Función de rampas: 29. Multiplexor analógico. 30. Función PWM 31. Función de aritmética analógica 32. Función para detectar errores en la función de aritmética analógica 33. Reloj astronómico 34. Filtro analógico 35. Cálculo de promedios 36. Valores máx. /mín. 37. Cronómetro
Proyecto con Logo Soft 230RC Por Josue Perez Se suele llamar PLC (Programmable Logic Controller) Controlador Lógico Programable porque los controles de las salidas se realizan a través de un programa previamente introducido en el LOGO. El Programa, previamente introducido por el técnico, trabaja en base a la información recibida por los Sensores o Entradas, actuando sobre las Salidas. En función de las Señales Recibidas de Entrada el Programa establecerá unas Señales de Salida. Entrada ==> Programa ==> Salidas Mediante los autómatas o PLCs se solucionan muchas instalaciones eléctricas en edificios (p.ej. alumbrado de escaleras, luz exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.), así como en la construcción de armarios de distribución, de máquinas y de aparatos
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controles
de
puertas,
instalaciones
de
ventilación,
bombas
de
aguas
residuales, automatismos, etc.). El más utilizado en la industria es el LOGO de SIEMENS, que se define como un Módulo Lógico Inteligente que permite el control de varias Salidas Mediante la Programación de Varias Entradas. 1. Salidas pueden
ser
bombillas,
bobinas
de
contactores
o
relés,
en
definitiva, cualquier receptor eléctrico. 2. Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva, cualquier elemento de control de un esquema eléctrico. Lo primero que llama la atención del LOGO! es su tamaño. Cualquiera de sus modelos, largo o corto, permiten ser alojados en cualquier armario o caja con raíl DIN normalizado.
Capitulo IV Aplicaciones automatizadas con logo. 1. Puede encender una lámpara en intervalos regulares, o bien subir y bajar las persianas mientras está de vacaciones. 2. Calefacción central: LOGO! hace que la bomba de circulación funcione sólo si se necesitan realmente agua o calor. 3. Sistemas de refrigeración: LOGO! puede descongelar sistemas de refrigeración en intervalos regulares para ahorrar costes de energía. 4. Es posible alumbrar cualquier habitáculo en función del tiempo, incluso alumbrado externo según luminosidad. El
control
de
cualquier
automatismo
ahorrando
mucho
cableado.
Y muchas más cosas, pero además todo esto es capaz de hacerlo utilizando interruptores y pulsadores corrientes en el mercado, lo que simplifica la instalación de un sistema doméstico. También se puede conectar LOGO! directamente a una instalación doméstica a 230V, gracias a la fuente de alimentación integrada.
Circuitos de electrónica digital. La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está
Página 286 de 306 codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores. En la mayoría de sistemas digitales, el número de estados discretos es tan solo de dos y se les denomina niveles lógicos. Estos niveles se representan por un par de valores de voltaje, uno cercano al valor de referencia del circuito (normalmente 0 voltios, tierra o "GND"), y otro cercano al valor dado por la fuente de alimentación del circuito. Estos dos estados discretos reciben muchas parejas de nombres en libros de electrónica y otros textos especializados, siendo los más comunes "0" y "1", "false" y "true", "off" y "on" o "bajo" y "alto"
entre
otros.
Tener
solo
estos
dos
valores
nos
permite
usar
el álgebra
booleana y códigos binarios, los que nos proporciona herramientas muy potentes para realizar cálculo sobre las señales de entrada. Un circuito electrónico digital corresponde a un circuito formado por circuitos electrónicos activos (transistores, diodos, etc) y pasivos (resistencias, condensadores, etc) conectado entre tensión de alimentación (Vcc, Vdd) y tierra (Gnd). En las entradas se introducen valores de tensión entre Gnd y Vcc y en la salida se obtienen valores de tensión entre Vcc y Gnd. Tanto en la entrada como en la salida los valores están cuantificados, de forma que en una primera aproximación se pueden dividir en dos rangos un nivel de tensión alto L (0 lógico, entre Gnd y Vl) y un nivel de tensión bajo H (1 lógico, entre Vh y Vcc).
Criterios que debe cumplir un circuito electrónico digital. 1. La(s) salida(s) toman valores binarios en función de los valores binarios aplicados en las entradas. 2. Los valores de tensión están cuantificados en dos rangos que dan lugar al 0 lógico y al 1 lógico, respectivamente. El rango de voltajes fuera de estas zonas (valor X) debe ser lo más reducido posible. 3. La ganancia en tensión entre las entradas y las salidas debe ser menor que 1 para los rangos de tensión válidos y mayor que uno para el rango de tensión que produce un valor X. 4. Los cambios en las salidas no deben afectar a las entradas. 5. La salida de un circuito debe conducir (hacer operar correctamente como entrada lógica) a más de una entrada de circuitos el mismo tipo.
PLC El PLC (Control Lógico Programable) es un equipo comúnmente utilizado por aquellas industrias que buscan dar un salto significativo en la automatización de todos sus procesos. Estos dispositivos se encuentran inmersos en la vida de la sociedad de distintas formas y maneras. Quizás ya muchos conozcan su significado y operatividad. Sin embargo, siempre es oportuno recordar su definición.
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¿Qué es un PLC? Es una computadora industrial que usa la ingeniería para la automatización de procesos y tiene como finalidad, que las máquinas desarrollen efectivamente todos los sistemas que la componen. Gracias a estas bondades los PLC se han convertido en una herramienta fundamental para el desarrollo tecnológico de las industrias y todo el entorno social. En este artículo abordaremos su concepto, como funciona, Los tipos de PLC de acuerdo a su área de uso y por supuesto las últimas innovaciones de estos autómatas que se encuentran en el mercado.
¿Cuál es el funcionamiento del PLC? La operatividad del PLC está basada en procesos periódicos y de sucesión. A continuación, explicaremos una secuencia de estos aparatos. Autodiagnóstico: Es la revisión de todos los circuitos. En caso de presentarse un inconveniente, el dispositivo indica una señal. Lectura de entrada y grabación: Evalúa cada entrada para diagnosticar si está en estado de prendido o apagado y graba estos procesos en la memoria, instaurando una imagen. Lectura y realización del programa: Utilizando la imagen que se encuentra en la memoria, el ordenador realiza el programa instruido por el usuario. Registro y actualización de salidas: En este paso se restaura de manera coetánea todas las salidas
Algunas características de los PLC •
Controlan las entradas y salidas de manera segura
•
Poseen una programación compatible con distintos lenguajes
•
Interfaz amigable que facilita la comunicación con el usuario
•
Conexión a sistemas de supervisión
•
Ejecutan la programación de forma continuada
•
Memorias divididas en dos partes El conjunto de estos pasos permite diagnosticar las distintas señales dentro de un
proceso, arrojando resultados compatibles con la programación. Es importante destacar que dicha programación puede ser reconfigurada, en caso de requerirlo.
Variadores de Frecuencia Por Dilan Catalan Un variador de frecuencia por definición es un regulador industrial que se encuentra entre la alimentación energética y el motor. La energía de la red pasa por el variador y
Página 288 de 306 regula la energía antes de que ésta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los requisitos del procedimiento. Los motores eléctricos juegan un papel muy importante en nuestros negocios y vidas ya que controlan básicamente todo lo que necesitamos para nuestro trabajo y actividades de ocio. Todos estos motores funcionan con electricidad y necesitan una cantidad
determinada
de
energía
eléctrica
para
poder
realizar
su
trabajo de proporcionar par y velocidad. La velocidad de un motor debería coincidir exactamente con la que exige el proceso en cuestión, y usar solo la energía necesaria. El variador de frecuencia regula la velocidad de motores eléctricos para que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda real de la aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y un 70%.
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Los variadores reducen la potencia de salida de una aplicación, como una bomba o un ventilador, mediante el control de la velocidad del motor, garantizando que no funcione a una velocidad superior a la necesaria. El uso de variadores de frecuencia para el control inteligente de los motores tiene muchas ventajas financieras, operativas y medioambientales ya que supone una mejora de la productividad, incrementa la eficiencia energética y a la vez alarga la vida útil de los equipos, previniendo el deterioro y evitando paradas inesperadas que provocan tiempos de improductividad.
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Lenguajes de programación de un PLC Por Dilan Catalán Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas como puede ser un ordenador. En el caso de los PLCs, los lenguajes de programación para los surgieron junto al mismo tiempo que la aparición del primer PLC, en 1968. Así se explica porque no se utilizaron para este fin lenguajes de programación de alto nivel como Pascal y C y, en su lugar, se emplearon otros lenguajes más simples y fáciles de entender, como podremos ver a continuación. Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes de que el sistema de numeración cambiase por la comisión internacional electrotécnica. De este modo se definieron los siguientes cinco lenguajes: • Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales • Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales • Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo escalera) • Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar a C y, sobre todo a Pascal) • Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores. Los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales (SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques. Sin embargo, los escritos (ST e IL o STL) son listados de sentencias que describen las funciones a ejecutar. Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista diversidad de lenguajes.
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Control y manejo de motores por medio de un PLC Por Dilan Catalan En la industria nos encontramos con aplicaciones o procesos a modificar como controlar la velocidad de un motor, del cual requerimos resolver con calidad a bajo costo. Para el control del motor se utilizará un PLC a disposición de la empresa, en este caso un autómata programable S7-200 de Siemens.
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Dado que el control del motor requiere el manejo de señales analógicas de tensión (tanto las tensiones a aplicar al motor como las medidas de los sensores), se utilizarán autómatas dotados del módulo analógico EM235. Este módulo se añade al autómata tal y como muestra la figura siguiente:
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Para acceder a las entradas/salidas analógicas, se pueden utilizar los borneros presentes en el entrenador o bien utilizar directamente las regletas de conexiones de los propios autómatas (hileras inferior y superior). La forma de acceder a cada entrada/salidas analógicas se muestra en la tabla siguiente:
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ESTABLECIMIENTO DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL AUTÓMATA Y EL PC Como paso previo a la programación del autómata, deberá establecerse la comunicación entre el mismo y el PC desde el cual será programado. Se recuerda que caben dos posibilidades: •
A través del puerto serie del PC mediante un cable que convierte las señales RS232 (puerto serie del PC) a señales RS485 (puerto de comunicaciones del autómata).
•
A través de una tarjeta de comunicaciones RS485 instalada en el PC y un cable serie normal (no conversor).
En ambos casos, las operaciones a efectuar son las siguientes: · En primer lugar, conectar físicamente el autómata y el PC por uno de los dos medios indicados anteriormente. •
A continuación, lanzar el programa Step7 Micro/Win en el PC.
•
Ejecutar la opción ‘Comunicación’ del menú ‘Ver’ de modo que aparezca la siguiente ventana de diálogo (en algunas versiones de Micro/Win la opción ‘Comunicación’ aparece en el submenú ‘Componente’ del menú ‘Ver’.
Indicar el tipo de comunicación empleada (cable conversor o tarjeta de comunicaciones) y su configuración Deberá seleccionarse una de estas dos opciones: •
PC/PPI cable (PPI) si la conexión es mediante cable conversor.
•
CP 5611 (PPI) si la conexión es mediante tarjeta de comunicaciones.
En cuanto a la configuración (a la que se accede haciendo clic sobre el botón ‘Propiedades’, deberá verificarse que están indicados los siguientes parámetros:
• Dirección de estación más alta: 31 •
Red multimaestro: el cuadro debe estar marcado en el caso de tarjeta de y no marcado en el caso de cable conversor. En el caso de utilizar un cable conversor conectado al puerto serie del PC, deberá indicarse si se utiliza el puerto COM1 o el puerto COM2. Esto aparece en la solapa ‘Conexión local’ del cuadro de diálogo de ‘Propiedades’.
•
El siguiente paso es comprobar que la comunicación se efectúa sin problemas. Para ello se deberá encender el autómata y hacer doble clic sobre el icono de actualización de la ventana de diálogo (se muestra en la figura anterior). El
Página 292 de 306 resultado debe ser una lista con los autómatas conectados al PC que se detectan; en el caso que nos ocupa, aparecerá lógicamente un único autómata.
•
Como último paso, haremos una consulta desde el PC hacia el autómata para averiguar cuál es el modelo exacto de CPU del que dispone este último. Para ello se seleccionará la opción ‘Tipo’ del menú ‘CPU’, de modo que aparezca la ventana de diálogo siguiente: · Sobre esa ventana se pulsará el botón ‘Leer CPU’. Si la comunicación funciona correctamente, el autómata le indicará al PC el tipo exacto de CPU del que dispone.
Sistemas combinacionales con PLC Por Jhonatan Chun MODULOS Programación, instalación, inspección e identificación de módulos dañados o prontos a fallar.
AMPLIACIONES Ampliación de secciones, programación para prolongar la operatividad del sistema, identificación de demandas. Corrección de errores.
HARDWARE Acoplamiento programación.
de
racks,
instalación
de
equipo,
conexiones,
configuración
y
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SOFTWARE Instalación de Software y planos a medida. Configuración Ethernet, wlan, wifi, remote ID. Copias de seguridad. Inspección continua, periódica y de alertas. Códigos de programación cerrados y protegidos.
BANCO DE CONTROL PLC Fabricación de bancos con sistema de control a medida de llave en mano. Desde el estudio de demanda hasta la automatización autómata y remota.
DISEÑO A MEDIDA Fabricación de sistemas de control a medida con administración remota y protegidos con alerta continua de identificación a posibles demandas excesivas de energía por cargas inductivas en motores o solenoides.
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Lenguajes de Programación Los autómatas también se pueden programar mediante lenguajes. Cada autómata suele tener su propio lenguaje.
AWL El lenguaje de lista de instrucciones (AWL - Anweisungs-Liste - en alemán o STL - Statement List - en inglés), también conocido como el ensamblador de SIEMENS, es un conjunto de nemónicos y operandos que componen instrucciones traducibles a código máquina. AWL es un lenguaje potente y compacto que permite implementar programas de control complejos. A diferencia de otros lenguajes de STEP 7, AWL es el que está más cerca de la máquina y por tanto no está pensado para expertos en instalaciones y dispositivos de control (para los que existen lenguajes gráficos como FUP o KOP), sino para personas con formación en informática y electrónica digital. AWL dispone de un juego de nemónicos extenso (más de 100) al igual que de operandos y de modos de direccionamiento. En su creación, se han seguido los preceptos del lenguaje Instruction List fijado por la norma IEC 61131-3 (o su equivalente alemana DIN EN-61131-3) con algunas diferencias poco significativas en el plano conceptual. •
U: AND (Und en alemán)
•
UN: AND negada
•
O: OR
•
ON: OR negada
•
X: XOR
•
XN: XOR negada
•
=: asignación
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KOP FUP Es un lenguaje de Step7 gráfico que utiliza los cuadros del álgebra booleana para representar la lógica. Asimismo, permite representar funciones complejas (p.ej. funciones matemáticas) mediante cuadros lógicos. Tiene la ventaja de ver agrupados por bloques las diferentes lógicas y tener bloques complejos. Cuando hay mucha lógica booleana en serie suele ser más compacto y más fácil de ver el segmento completo.
Aplicaciones del PLC Por Jhonatan Chun Por Autycom PLC Comentarios desactivados en Aplicaciones del PLC en la industria moderna Detrás del crecimiento de la industria actual, a nivel global, se encuentran los controladores lógicos programables (PLC). Sin estas valiosas herramientas y los lenguajes de programación cada vez más accesibles, no serían posibles los ahorros en costos y las reducciones en tiempos de los procesos productivos, dado que ahora, las maniobras de maquinaria son más fáciles, con formación precisa de parte de los operadores. También, el mantenimiento a la maquinaria también es cada vez de frecuencias menores, colaborando así a la eficiencia, al tiempo que la vida útil de la maquinaria ha sido mayor. Los PLC son el soporte para una gran cantidad de aplicaciones en industrias de muy diversos giros. Esta larga lista muestra sólo algunas de ellas:
Maquinaria •
Procesado de gravas, cementos y arenas
•
Ensamblaje
•
Máquinas industriales para la madera y los muebles
•
Maquinaria industrial del plástico.
•
Herramientas complejas
•
Maquinaria de transferencia.
•
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Instalaciones •
Instalaciones de seguridad
•
Calefacción y aire acondicionado
•
Plantas de embotellado
•
Transporte y almacenaje
•
Tratamientos térmicos
•
Automoción
•
Instalaciones azucareras
Industria automotriz •
Soldaduras
•
Cabinas de pintura
•
Ensamblaje
•
Fresadoras
•
Taladradoras
•
Tornos
Industria química y petroquímica •
Oleoductos
•
Refinados
•
Baños electrolíticos
•
Tratamientos de aguas residuales y fecales
•
Pesaje
•
Dosificación
•
Mezcla
Metalúrgica •
Control de hornos
•
Fundiciones
•
Laminado
•
Grúas
•
Forjas
•
Soldadura
Industria alimenticia •
Empaquetado
•
Envasado
•
Almacenaje
•
Embotellado
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Maderas y papeleras •
Serradoras
•
Control de procesos
•
Laminados
•
Producción de conglomerados
Producción de energía •
Turbinas
•
Transporte de combustibles
•
Centrales eléctricas
•
Energía solar
Redes con PLC Por Jhonatan Chun PLC actualmente es una tecnología que permite interconectar equipos dentro de una red doméstica. Es decir, no nos proporciona acceso a Internet, algo para lo cual deberemos tener una conexión de ADSL, fibra óptica, cable o Internet móvil por ejemplo. Su principal ventaja es que nos permite instalar una red en casa sin tener que desplegar cables ni tener que realizar difíciles configuraciones como puede llegar a suceder con WiFi. Además, es una tecnología bastante rápida, siempre que las condiciones de nuestra instalación eléctrica sean adecuadas (veremos este punto con más detalle en la segunda parte del especial), permitiéndonos velocidades de red que según el adaptador pueden alcanzar los 500 Mbps. También tiene una amplia cobertura, típicamente de varios centenares de metros lineales en el cableado. Su principal inconveniente es el precio, ya que los adaptadores no son baratos, aunque en los últimos años su consumo se ha incrementado bastante permitiendo una notable reducción de precios. Además, habitualmente necesitaremos adquirir un adaptador por cada equipo que queramos conectar a la Red (existen alternativas como veremos posteriormente). Relacionado con la amplia cobertura tenemos posibles problemas de seguridad. Es decir, que un vecino pueda conectarse sin permiso a nuestra red. Esta situación es poco probable y la mayoría de los adaptadores la solucionan mediante sistemas de cifrado que protegen nuestras comunicaciones de posibles "espías" en nuestro edificio.
Página 298 de 306 En la segunda parte del especial os comentaremos los casos de uso más frecuentes y trucos para exprimir al máximo nuestras redes PLC.
Control del PLC desde pantalla. Por Jhonatan Chun Las HMI (por sus siglas en ingles Human Machine Interface ó Interfaz Hombre-Máquina) son dispositivos que permiten la comunicación entre la maquina y el usuario. Nos permite visualizar en tiempo real el estado de un proceso, así como la introducción de datos o decisiones en el momento que se requiere. Además de visualizar datos o estado de los registros, dependiendo del modelo podemos desde realizar cambios sencillos como activar / desactivar un relevador o modificar un registro hasta modificar parte del programa en escalera. Las Pantallas HMI táctiles de SRC, son interfaces de alto rendimiento que controlan procesos de producción industrial de una forma sencilla para el operario. Su panel permite coordinar y dominar procesos de alta complejidad de una forma gráfica y con el fin de incrementar sustancialmente la productividad de la planta. Pantallas desde 4″ a 15″ con todo tipo de entradas de conexión. Consultenos y le informaremos del modelo adecuado a sus necesidades de control. Los sistemas integrados de HMI + PLC de SRC son tecnología innovadora utilizada en el campo de la automatización industrial de procesos. Sus prestaciones permiten tener un control absoluto y automatizado. Además de poder supervisar datos y procesos de las plantas de producción. Consultanos tus necesidades y descubre las prestaciones de cada uno de nuestros modelos diseñados específicamente para todo tipo de necesidades.
Software interactivo Simactic Step 7 Por Jhonatan Chun STEP 7 es el software estándar para configurar y programar los sistemas de automatización SIMATIC. STEP 7 forma parte del software industrial SIMATIC. El interface de usuario del software STEP 7 ha sido diseñado siguiendo los criterios ergonómicos más avanzados, lo que permite conocer rápidamente sus funciones. Funciones del software estándar El software estándar le asiste en todas las fases de creación de soluciones de automatización, tales como • crear y gestionar proyectos configurar y parametrizar el hardware y la comunicación • gestionar símbolos
Página 299 de 306 • crear programas, p.ej. para sistemas de destino S7 • cargar programas en sistemas de destino • comprobar el sistema automatizado • diagnosticar fallos de la instalación La interface de usuario del software STEP 7 ha sido diseñado siguiendo los criterios ergonómicos más avanzados, lo que permite conocer rápidamente sus funciones.
El S7 es el sucesor de S5 (para el PLC SIMATIC-S5), que está ampliamente extendido en toda Alemania. Los autómatas SIMATIC constituyen un estándar en la zona, compitiendo en primera línea con otros sistemas de programación y control lógico de autómatas, según la norma IEC 61131-3. (IEC 61131-3 es la tercera parte (de 8) del estándar internacional IEC 61131 para Controladores Lógicos Programables (PLC). Fue publicada por primera vez en diciembre de 1993 por la Comisión Electrotécnica Internacional. La edición actual fue publicada en febrero del 2013). STEP 7 domina el mercado de lenguajes de programación según la norma DIN EN 61131-3 disponiendo de tres lenguajes de programación: •
FBS - Funktionsbausteinsprache FUP Funktionsplan, diagrama de funciones
•
KOP - Kontaktplan englisch LD o LAD, diagrama de contactos
•
AWL - Anweisungsliste englisch STL, lista de instrucción
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Bibliografías
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