laboratorio 2 electrónica industrial

7/24/2019 Laboratorio 2 Electrnica Industrial

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LABORATORIO 2

PROGRAMACIN DEL PLC: PROCESO 8

Diego Felipe Meja Ruz - 20092005072

Joan Camilo Valencia Montaa - 20092005029

Presentado a:

Ing. Humberto Gutirrez

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas

Facultad de Ingeniera Ingeniera Electrnica

Electrnica Industrial

Bogot D.C.Octubre de 2015


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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIN ............................................................................................................. 3

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 4

3. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 5

3.1. Objetivo general............................................................................................................ 5

3.2. Objetivos especficos ..................................................................................................... 5

4. METODOLOGA ............................................................................................................... 6

5. DESARROLLO DEL LABORATORIO ............................................................................ 7

5.1. Anlisis de la carta de eventos ...................................................................................... 7

5.2. Diseo del diagrama Ladder ........................................................................................ 8

5.3. Diagrama HMI (Interfaz Hombre-Mquina) ............................................................... 8

5.4. Simulacin del circuito propuesto ............................................................................... 9

6. APLICACIN DEL SISTEMA ......................................................................................... 11

6.1. Descripcin detallada del proceso ............................................................................. 11

6.2. Diagramas pictricos de la aplicacin industrial ....................................................... 12

7. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 14

8. BIBLIOGRAFA ................................................................................................................ 15

9. ANEXOS ............................................................................................................................ 16ANEXO A: Programa Ladder del proceso 8. ........................................................................ 16


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1. INTRODUCCIN

Un Controlador Lgico Programable o PLC (Programmable Logic Controller) es uncomputador especialmente diseado para automatizacin industrial, para el control de una

mquina o proceso industrial. Sin embargo, la principal diferencia entre un computador y unPLC, es que el PLC contiene mltiples canales para medir distintas seales provenientes desensores instalados en la mquina o proceso que controlan y tambin tiene canales de salidade seal que actan sobre la mquina o proceso.

Un PLC permite controlar o proteger un proceso industrial, posibilitando adems las opcionesde monitoreo y diagnstico de condiciones (alarmas), presentndolas en un HMI o pantalla deoperacin, o presentndolas a una red de control superior.

A continuacin examinaremos una carta de eventos de un proceso industrial y en base a ellarealizaremos el programa Ladder necesario para cumplir fielmente con los requerimientos dela carta, aadiendo un pulsador de emergencia como medida de seguridad del proceso. Actoseguido, se efecta la simulacin del diseo utilizando Step 7 Microwin, se realiza el diseo dela interfaz humano-mquina correspondiente y se implementa en un PLC Siemens S7-200Modelo 226disponible en el laboratorio. Para situar el proceso en un ambiente industrial real,planteamos una aplicacin de la carta de eventos aplicado a una mquina dobladora de lminasde metal.


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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se desea realizar un montaje en PLC y su correspondiente programa en Ladder del diagramade eventos mostrado en la figura 1. En este diagrama se describe un proceso industrial con tres

cargas industriales (KM1, KM2 y KM3), el proceso depende del accionamiento de un pulsadorde arranque (M1), dos sensores (M2 y M3) y seis temporizadores (X1, X2, X3, X4, X5 y X6).

Figura 1.Carta de eventos del proceso 8.

El proceso se puede resumir de la siguiente forma:Al accionar M2, activa una indicacin luminosa que permanece encendida durante el tiempoX2, y cuando accione M3, se dar otra indicacin, tambin luminosa, que permanecerencendida durante el tiempo X5. Luego, durante el tiempo X6, una tercera indicacinluminosa indica que el proceso de fabricacin de un producto termina e inicia la elaboracinde otro producto; luego del tiempo X6, se inicia automticamente.

Un contador lleva el conteo de repeticin del proceso. Cuando llega a 4 cuentas, el proceso se

termina (un lote de 4 productos fabricados) y se reinicia manualmente con M1. Al completarun lote se da inicio Al completar un lote se da indicacin sonora, que permanece activada,hasta que se reinicie manualmente otro lote.

El proceso se repite automticamente y debe contener apagado de emergencia.


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3. OBJETIVOS

3.1. Objetivo general

Disear e implementar en PLC un programa en Ladder que cumpla con la carta de eventosdel proceso 8 descrito en el planteamiento del problema.

3.2. Objetivos especficos

Realizar el anlisis de la carta de eventos presentes en el proceso. Identificar los elementos, tiempos de ejecucin y conexiones necesarias. Disear el programa en Ladder del proceso utilizando el menor nmero de elementos. Simular el diagrama utilizando Step 7 Microwin.

Verificar que el circuito simulado cumpla con los requerimientos. Disear la interfaz hombre-mquina (HMI) utilizando el programa PC Simu. Implementar el programa diseado, utilizando el PLC Siemens S7-200 Modelo 226

disponible en el laboratorio.


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4. METODOLOGA

Con el fin de cumplir con los objetivos presentados anteriormente y solucionar el problemaplanteado, se estableci la siguiente metodologa:

Anlisis de la carta de eventos.

Identificacin de los componentes necesarios para la secuencia. Diseo del programa Ladder. Simulacin del diagrama propuesto utilizando el programa Step 7 Microwin. Diseo del diagrama HMI (Interfaz humano-mquina) utilizando el programa PC Simu. Montaje y pruebas del programa utilizando el PLC Siemens S7-200 Modelo 226

disponible en el laboratorio. Asociacin del diagrama de eventos a un proceso industrial real y trazado del diagrama

pictrico del proceso.


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5. DESARROLLO DEL LABORATORIO

5.1. Anlisis de la carta de eventos

Segn el diagrama de la figura 1, encontramos diez eventos que se presentan el proceso 8:

Tabla 1:Eventos que describen el proceso 8.

Evento Accin que lo produce DescripcinCarga(s)activa(s)

Evento 1 Accionar pulsador (M1)Se activa la carga KM1, KM2 yKM3

KM1, KM2 yKM3

Evento 2 Tiempo (X1) Se desactiva la carga KM1 KM2, KM3

Evento 3 Se acciona sensor (M2)Se desactiva la carga KM2 y seactiva la carga KM1 y luz 1

KM1, KM3 yLuz 1

Evento 4 Tiempo (X2)Se desactiva la carga KM3 y seactiva la carga KM2 KM1, KM2

Evento 5 Tiempo (X3) Se activa la carga KM3KM1, KM2 y

KM3Evento 6 Tiempo (X4) Se desactiva la carga KM1 KM2 y KM3

Evento 7 Se acciona sensor (M3)Se activa Luz 2 y se desactivaKM2

KM3 y Luz 2

Evento 8 Tiempo (X5)Se desactiva KM3, Luz 2 y seactiva Luz 3

Luz 3

Evento 9 Tiempo (X6)Se repite el proceso: se desactivaLuz 3; se activa KM1, KM2 y

KM3; Contador = 1

KM1, KM2 y

KM3

Evento 10 Contador = 4Se activa indicacin sonoracuando se completa un lote

Sonido

Para el diseo del programa Ladder para el proceso 8, utilizamos temporizadores orientados ala conexin, los cuales se encienden cuando el pulsador M1 y los sensores M2 y M3 sonactivados, una vez encendidos empieza a correr el tiempo programado y cuando el tiempo setermina se activan y desactivan las cargas segn se requiera (Tabla 1). Los indicadores (testigos)nos ayudan a saber cundo estn activas las cargas y cuando se han terminado cuatro ciclos delproceso.

Adems de implementar la lgica que se describe anteriormente es necesario aadir el pulsadorde paro de emergencia que es un requerimiento para el diseo. La accin del pulsador deemergencia debe apagar todas las salidas y cargas auxiliares pero no debe resetear el contadorque realiza el conteo de repeticin del proceso.


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5.2. Diseo del diagrama Ladder

Luego de definir la tabla de eventos y los elementos principales necesarios para la activacin ydesactivacin de las cargas, se procede a establecer en el diagrama Ladder la disposicin deestos componentes y los contactos necesarios (tanto normalmente abiertos como normalmente

cerrados) que permitan cumplir con la secuencia indicada y que adems eviten la accin de unpulsador en un espacio de tiempo diferente al indicado, esto como medida de seguridad deldesarrollo del proceso. Otra medida de seguridad es la inclusin de un pulsador de parado deemergencia el cual deshabilite el sistema en cualquier momento del proceso.

Definimos en el programa Step 7 - Microwinlas entradas, salidas, temporizadores y contadoresnecesarios para el desarrollo del proceso 8, tal como se aprecia en la siguiente figura:

Figura 2.Asignacin de variables en Step 7 - Microwin.

Luego de definir las variables necesarias, realizamos el montaje del programa en Ladder quecumpla con los requerimientos necesarios para cumplir con el proceso, en el Anexo A seencuentran algunas imgenes del diseo del programa.

5.3. Diagrama HMI (Interfaz Hombre-Mquina)

El diagrama del panel de control del proceso que utilizar el operario se observa en la figura 3,donde se dispone de cuatro pulsadores de distintos colores y tamaos y siete indicadoresluminosos:

2 pulsadores grandes: Encendido o Pulsador M1 (Verde) y Parada de emergencia(Rojo).

2 pulsadores pequeos: M2 y M3 (Rojo).


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7 indicadores luminosos: Indicador de emergencia (Amarillo), Indicador de cada cargaKM1, KM2 y KM3 (Magenta) Indicador de finalizacin de procesos Luz 1, Luz 2 y Luz3 (Azul).

Cada uno de los componentes se encuentra debidamente rotulado y en el orden en el cual

deben ser accionados (de izquierda a derecha), sin embargo el sistema est diseado para queel operario active nicamente el pulsador que se requiere para el proceso, salvo el pulsador deemergencia que se puede activar en cualquier parte de la secuencia para detener el sistema. Seutiliza el cdigo de colores para los pulsadores de Encendido y Parada de emergencia y sutamao es mayor para que el operario asocie mejor la accin que realizan estos pulsadoresprincipales en el proceso y para hacer ms amigable y cmoda la interfaz humano-mquina.

Figura 3. Panel de control del proceso 8.

5.4. Simulacin del circuito propuesto

La simulacin del circuito propuesto debe cumplir fielmente con el diagrama de proceso 8, serealiz utilizando el programa S7_200y el programa PC-Simupara realizar la interfaz grfica,en la figura 4 se observan ambos programas corriendo la simulacin del proceso 8.


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Figura 4.Simulacin del proceso 8: Izquierda Programa S7_200; derecha Programa PC-Simu.


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6.APLICACIN DEL SISTEMA

Como aplicacin industrial para la carta de eventos del proceso 8 de la presente prctica delaboratorio, proponemos su implementacin en una dobladora de lminas metlicas, donde

un operario acciona el proceso y por medio de sensores se controla el accionamiento deelectrovlvulas hidrulicas, el ciclo se repite hasta 4 veces que conforman un lote completo.

6.1. Descripcin detallada del proceso

Si las tres cargas KM1, KM2 y KM3 son electrovlvulas hidrulicas, el proceso puede ser el deuna dobladora de lminas metlicas. El proceso sera como sigue:

1) Todas las electrovlvulas controlan un cilindro proporcional de presin diferencial,cuando las tres electrovlvulas se activan (al pulsar M1), el cabezal de la mquina bajapara doblar un primer pliegue de la lmina.

2)

Pasado un tiempo, la carga KM1 se desenergiza, este corresponde al alimentador dematerial que empuja la pieza a medida que es doblada.

3) Un sensor de presin (M2) indica que debe ser desenergizado KM2, que correspondea uno de los cilindros que doblan la pieza y que el alimentador vuelve a accionarse, estohace que la pieza sea doblada con una forma y ngulos especiales, mientras KM3 sigueactivo.

4) KM3 se desenergiza mientras KM2 se reactiva pasado un tiempo, esto invierte el nguloy forma en que se hace el doblamiento de la lmina mientras el alimentador continaempujando la pieza

5) Pasado un tiempo KM3 se energiza volviendo a doblar el perfil completo de la lmina

hasta que un sensor de presin haga que KM1 deje de alimentar el material6) Un sensor de presin (M3) har que deje de aplicarse presin para doblar un extremode la lmina desenergizando la salida de KM2.

7) Otro sensor de presin indicar que la lmina ha terminado de ser doblada y el procesoreinicia alimentando una nueva lmina.

8) El ciclo se repetir hasta para cuatro lminas que corresponde a un lote completo.


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6.2. Diagramas pictricos de la aplicacin industrial

Figura 5.Vista real de la mquina dobladora industrial de lminas metlicas.

Figura 6.Detalle externo de la mquina dobladora en el programa SketchUp.

Parado de

emergencia

Panel decontrol


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Figura 7.Detalle interno de la mquina donde se observan las tres cargas (KM1, KM2 y KM3) y lossensores (M2 y M3).

Figura 8.Detalle interno de la mquina y ubicacin de las electrovlvulas hidrulicas y sensores.

KM1

KM2 KM3

KM2 KM3

KM1

M2

M3

M2 M3


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7. CONCLUSIONES

Los PLC reducen significativamente el tiempo de implementacin de los circuitos de

control y reducen tambin la cantidad de elementos y conexiones necesarias, esto

representa una ventaja ya que reduce considerablemente los posibles errores de conexiny cortocircuitos que se puedan presentar en el proceso gracias a que todo es manejado porsoftware.

Los PLC facilitan la tarea de correccin o cambios en los procesos que controlan, ya quesolo es necesario reprogramarlos sin tener que hacer cambios en los circuitos fsicos.


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8. BIBLIOGRAFA

[1] H. Gutirrez, Automatizacin Industrial: Teora y Laboratorio, Universidad Distrital,Tercera Edicin, 2012.

[2]

https://www.youtube.com/watch?v=V2c5qjqxPlc[3] http://www.quiminet.com/articulos/las-dobladoras-de-lamina-15080.htm


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9.ANEXOS

ANEXO A: Programa Ladder del proceso 8.

Figura 9.Programacin del proceso 8 en Ladder.

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