74295428 Practicas Control Industrial

LABORATORIO DE CONTROL INDUSTRIAL PRACTICAS PARA EL SEMESTRE MARZO AGOSTO 2006 CONTENIDO PRÁCTICA UNO:

CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL ELECTROMECÁNICO

PRACTICA DOS:

USO DEL PROGRAMA LOGO COMO SIMULADOR DE CIRCUITOS ELECTROMECÁNICOS DE CONTROL

PRÁCTICA TRES:

EJERCICIOS SOBRE MEMORIAS Y ENCLAVAMIENTOS

PRÁCTICA CUATRO:

RELÉS DE TI T IEMPO

PRACTICA CINCO:

EJERCICIOS CON RELÉS DE TIEMPO USANDO EL PROGRAMA LOGO

PRACTICA SEIS:

ARRANQUE Y – DELTA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUCCIÓN.

LABORATORIO DE CONTROL INDUSTRIAL

PRÁCTICA UNO:

CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL ELECTROMECÁNICO

OBJETIVOS  Conocer las instalaciones del Laboratorio de Control Industrial; los elementos que se

utilizarán en el control electromecánico, su funcionamiento, y su simbología. 

Familiarizar al estudiante con el funcionamiento de los mandos elementales de un contactor que comanda a un motor trifásico de inducción.

INFORMACIÓN El Laboratorio de Control Industrial cuenta con instalaciones para la realización de circuitos de control electromecánico con elementos como: contactores, relés de tiempo, pulsadores, máquinas eléctricas rotativas etc. Las instalaciones del Laboratorio además proveen de voltajes de corriente continua y alterna, fijos y variables. Uno de los circuitos elementales es el mando memorizado de un contactor, el cual opera manteniendo la condición de activado, aún cuando haya desaparecido la señal del elemento piloto. Esta acción se logra conectando en paralelo con el contacto del elemento piloto, un contacto normalmente abierto del dispositivo a operarse (contactor o relé).

TRABAJO PREPARATORIO 1.-

Consultar las definiciones de: mando manual, mando automático, contactor, relé, interruptor, pulsante o pulsador, elementos de señalización.

2.-

Diseñar el circuito de fuerza para comandar un motor trifásico, utilizando un interruptor de cuchillas.

3.-

Diseñar el circuito de fuerza para comandar un motor trifásico, que pueda invertir el sentido de giro por medio de dos interruptores de cuchillas.

PROCEDIMIENTO 1.-

El instructor explicará todo lo necesario sobre las instalaciones del laboratorio y el equipo disponible, así como las características y componentes de un contactor.

2.-

Siguiendo las indicaciones dadas por el instructor, arme el circuito de fuerza para comandar un motor trifásico y cada uno de los circuitos de control que se indiquen, identifique los terminales de conexión en cada caso. Accione y observe el funcionamiento de cada circuito, verifique la lógica de diseño.

INFORME 1.-

Presente las definiciones consultadas en el trabajo preparatorio y sus comentarios sobre lo que al respecto conoció en la práctica.

2.-

Presente en una hoja rotulada el circuito de fuerza armado en la práctica.

3.-

Diseñe el circuito de control para comandar un motor desde dos puestos de mando, que incluya lámparas de señalización que indiquen el estado del mismo.

4.-

Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los objetivos propuestos en la práctica.


PRACTICA DOS:

USO DEL PROGRAMA LOGO COMO SIMULADOR DE CIRCUITOS ELECTROMECÁNICOS DE CONTROL

OBJETIVO  Familiarizar al estudiante con el uso de software para PLC´s como ayuda en la simulación

de circuitos electromecánicos de control.

INFORMACIÓN Los controladores lógicos programables, PLC’s traen asociado un software poderoso y amigable que entre otras ventajas permite simular el PLC en el computador, lo cual permite verificar el funcionamiento de un diseño de control con mucha facilidad. Siemens, importante fabricante de PLC’s, trabaja con el software llamado LOGO que maneja diferentes lenguajes de programación, entre ellos el ladder o diagrama de escalera que es el símil de los clásicos diagramas electromecánicos, lo cual permite probar diseños realizados con elementos electromecánicos sin necesidad de armar y cablear los clásicos tableros de control.


Consultar la definición de un controlador lógico programable.

2.-

Diseñar el circuito de control para comandar en forma alternada de dos contactores mediante un pulsante normalmente abierto.

PROCEDIMIENTO 1.-

El instructor explicara la manera de ingresar al programa LOGO así como las características del simulador de PLC instalado.

2.-

Proceda según lo indicado por el instructor y configure el programa

3.-

Implemente los circuitos indicados por el instructor y compruebe su funcionamiento.

4.-

Implemente el diagrama ladder del circuito de mando alternado para dos contactores diseñado en el trabajo preparatorio y compruebe su funcionamiento.

INFORME 1.-

Usando un organizador gráfico ilustre lo que es un PLC y sus principales características.

2.-

Copie la pantalla del circuito de control del mando alternado que probó en la práctica así como la lista de variables utilizada y preséntelos en este informe.

3.-

Diseñe el circuito de control para comandar un motor trifásico en los dos sentidos de giro mediante un selector (como el existente el laboratorio) de tres posiciones: giro horario, paro, giro antihorario.

4.-

Presente los diseños solicitados así como el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grave en un diskete los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.

5.-

Usando la ayudas de LOGO mediante un organizador gráfico ilustre las principales características del simulador de PLC usado.

6.-




PRÁCTICA TRES:

EJERCICIOS SOBRE MEMORIAS Y ENCLAVAMIENTOS

OBJETIVO 

Ejercitar al estudiante en el diseño de circuitos de control electromecánicos que usan memorias y enclavamientos.

INFORMACIÓN Los circuitos provistos de contactos de memorias y enclavamientos eléctricos permiten el funcionamiento de un sistema de control bajo determinadas condiciones y en una secuencia previamente definida, de tal suerte de garantizar la operación correcta y segura del mismo. Un enclavamiento o bloqueo eléctrico es una configuración circuítal, mediante la cuál no se permite que dos o más contactores o relés puedan actuar al mismo tiempo. Esta acción se logra, conectando en serie con las bobinas contrarias contactos normalmente cerrados de los dispositivos con los que no se desea un funcionamiento simultáneo.


Diseñar el circuito de control para invertir el sentido de giro de un motor trifásico utilizando dos pulsantes para la marcha y uno general de paro.

2.-

Diseñar el circuito de control, mediante pulsantes, para comandar tres contactores con las siguientes condiciones de funcionamiento: a.Los contactores se activarán, mediante su respectivo pulsante, en la secuencia C1, C2 y C3, y se desactivarán en la secuencia inversa C3, C2 y C1. b.Tanto la secuencia de activado como de desactivado se cumplirán estrictamente, esto es si un contactor se activó no podrá desactivase hasta que no le corresponda y lo mismo en el caso de desactivado. Por ejemplo si C2 se desactivó ya no podrá volver a activarse hasta que no se haya iniciado nuevamente la secuencia.

3.-

Diseñar el circuito de control para detectar una secuencia de operación correcta o incorrecta de tres pulsantes, de la siguiente manera: a.-

Mediante un interruptor general se activa o desactiva el circuito.

b.Un contactor C1 se activará luego de presionar tres pulsadores en la secuencia P1 P2 - P3. c.En caso de presionar los pulsantes en una secuencia distinta a la anterior, al finalizar la misma, se activará un contactor C2. Los contactores C1 y C2 no podrán estar activados al mismo tiempo.

PROCEDIMIENTO 1.-

Usando los elementos del tablero de trabajo, arme y pruebe el funcionamiento del circuito de control diseñado en el trabajo preparatorio, para el control de inversión de giro de un motor trifásico utilizando pulsantes.

2.-

Implemente en LOGO los circuitos diseñados en los puntos 2 y 3 del trabajo preparatorio, compruebe el funcionamiento de cada uno.

INFORME 1.-

Comente sobre el uso de un selector o de pulsantes para el circuito de control de la inversión de giro de un motor trifásico.


2.-

Diseñe e implemente en LOGO el circuito para comandar dos contactores C1 y C2 de la siguiente forma: a.El ciclo puede empezar con C1 o C2 indistintamente pero no podrán estar activados ambos a la vez b.C1 se activa cuando se presiona el pulsante P1 y permanece operando únicamente si se mantiene presionado dicho pulsante. c.Si se deja de presionar P1, se desactiva y no podrá activarse nuevamente mientras no se haya activado y desactivado C2 d.-

C2 trabaja en forma similar a C1 pero con el pulsante P2

e.Un pulsante P3 de “RESET” pone el circuito en condiciones iniciales en cualquier momento 3.-

Diseñe e implemente en LOGO el circuito para comandar un contactor C1 de la siguiente forma: a.- P2.

El contactor se activa si se presionan en forma secuencial dos pulsantes, en orden P1

b.-

El contactor se desactivará si los pulsantes se presionan en el orden P2- P1.

c.Un pulsante de RESET, vuelve al circuito a condiciones iniciales en cualquier momento. 4.-

Presente los diseños solicitados así como el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grave en un diskete los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.

5.-



PRÁCTICA CUATRO: RELÉS DE TIEMPO OBJETIVOS 

Conocer los diferentes tipos de relés de tiempo y las formas de operación de los mismos.

 Familiarizar al estudiante con las funciones de temporización existentes en LOGO

INFORMACIÓN Los relés de tiempo, también conocidos como temporizadores, son dispositivos que permiten la automatización, en función del tiempo, de una gran diversidad de circuitos de control. Mediante éstos dispositivos se pueden activar o desactivar los elementos de maniobra con tiempos previamente calibrados, los mismos que pueden ir desde fracciones de segundo hasta muchas horas. Entre las principales formas de operación de los temporizadores se encuentran: ON DELAY (retardo a la excitación); OFF DELAY (retardo a la desexcitación); de PULSO dependiente o independiente de la excitación. Estos dispositivos pueden ser mecánicos, electrónicos, neumáticos, térmicos, etc. Sin embargo, actualmente la tendencia es usar un PLC que tiene incorporadas las funciones de temporización en el microcontrolador y que reemplazan a los elementos físicos.


Consulte sobre los relés de tiempo neumáticos, accionados por motor y electrónicos o de estado sólido.

2.-

Consulte en las ayudas de LOGO como operan los bloques de la librería timer así como las variables de entrada y salida que tiene cada uno de los temporizadores existentes.

PROCEDIMIENTO 1.-

Identifique los relés de tiempo que se encuentran en el tablero de trabajo, su forma de operación y cómo se la consigue (electrónicos, neumáticos, etc), anote los datos de placa. Ponga atención en los terminales disponibles para los contactos abiertos y cerrados.

2.-

Alimente la bobina de accionamiento de cada uno y verifique la operación de los contactos abiertos y cerrados.

3.-

Arme el circuito de control indicado por el instructor.

4.-

Implemente en LOGO un circuito que permita verificar la operación de los bloques de temporización ON delay (retardo a la conexión) y OFF delay (retardo a la desconexión), así como el cambio y la visualización de las variables de temporización utilizando las facilidades del simulador de PLC mediante el la función texto de aviso.

5.-

Diseñe y pruebe un circuito que permita controlar el funcionamiento de la lámpara de un proyector enfriada por un ventilador, el cual se mantiene funcionando 5 minutos más desde que se da la orden de apagado de la lámpara. Haga el diseño usando primero un relé OFF y luego un ON delay.

INFORME 1.-

Presente sus comentarios sobre lo observado en el punto uno del procedimiento seguido para esta práctica comparados con lo consultado en el trabajo preparatorio.

2.-

Diseñe e implemente en LOGO un circuito para comandar el motor de un compresor y el de su bomba de agua de enfriamiento de la siguiente manera.


a.Mediante un pulsante se arranca la bomba y dos minutos más tarde en forma automática arranca el compresor. b.Mediante un pulsante de paro se ordena que se detenga el compresor y cinco minutos más tarde en forma automática se detiene la bomba. c.Si opera el relé térmico de protección del motor del compresor solo se apaga el compresor, y la bomba lo hace cinco minutos más tarde. En el caso que actúe la protección térmica del motor de la bomba, ambos motores se detienen inmediatamente. 3.-

Presente el circuito de fuerza y el de control del diseño solicitado, así como el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grave en un diskete el archivo para su verificación el laboratorio.

4.-



PRACTICA CINCO:

EJERCICIOS CON RELÉS DE TIEMPO USANDO EL PROGRAMA LOGO

OBJETIVOS  Ejercitar al estudiante en el diseño de circuitos de control temporizados usando relés ON

delay, OFF delay.  Familiarizar al estudiante en el uso del programa LOGOpara trabajar con diferentes tipos de

relés de tiempo.

INFORMACIÓN Los programas para manejo de PLC’s disponen de funciones de temporización, que permite la especificación de los tiempos en forma versátil, bien sea con valores fijos o mediante variables que se ingresan o calculan en el programa, y que también pueden ser usadas para realizar otros cálculos y algoritmos.

TRABAJO PREPARATORIO Dibuje el diagrama de tiempos de cada uno de los circuitos que se presentan en las figuras A, B, C y D

PROCEDIMIENTO 1.-

Implemente en LOGO los circuitos temporizados estudiados en el trabajo preparatorio, permitiendo que las variables de tiempo, tanto de entrada como de salida, puedan ser manejadas con el simulador del PLC. Verifique el funcionamiento de los circuitos para diferentes valores de tiempo.

2.-

Analice la posibilidad de usar cualquiera de los circuitos anteriores como un relé cíclico.

3.-

Consulte en las librerías de LOGO la función Generador de Pulsos aleatorio asíncrono y Reloj simétrico, analice los pulsos de salida y compárelas con un relé cíclico.

INFORME 1.-

Usando las herramientas gráficas de LOGO, presente los diagramas de tiempos de los circuitos temporizados con los que trabajó en la práctica.

2.-

Comente sobre las características de la funciones Generador de Pulsos aleatorio asíncrono y Reloj simétrico

3.-

Realice el mismo diseño solicitado en la pregunta 2 del informe de la práctica cuatro usando relés de tiempo distintos al on (retardo a la conexion) y off (retardo a la desconexion) delay; añada, como salidas del PLC, lámparas de señalización tipo flashing, que indiquen sobrecarga de los motores (usar las salidas del Reloj simétrico para el efecto)

4.-

Diseñe el circuito de control para comandar un semáforo sencillo

5.-

Presente los circuitos solicitados, así como el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grave en un diskete los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.

6.-




Figura A i

Figura B

Figura C Figura D



PRACTICA SEIS:

ARRANQUE Y – DELTA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUCCIÓN.

OBJETIVOS 

Conocer la filosofía del arranque Y – Delta para motores trifásicos de inducción.



Aplicar los criterios de control estudiados, para diseñar diferentes modalidades de arranque Y – Delta.

INFORMACIÓN El objetivo principal de cualquier sistema de arranque que se utiliza en un motor es disminuir la magnitud de corriente en el instante de arranque, debido a que ésta produce bruscas caídas de voltaje, con las consecuentes perturbaciones en la red eléctrica. Existen varios métodos de arranque electromecánicos, uno de ellos el sistema Y - Delta, sin embargo el desarrollo de la electrónica de potencia ha hecho accesibles los métodos electrónicos que incluyen controles de velocidad y comunicación directa con PLC’s.


Diseñar un circuito de fuerza y el de control para arrancar un motor trifásico de jaula de ardilla con el sistema Y – Delta, comandado por pulsantes.

2.-

Diseñar el circuito de fuerza para que un motor trifásico de jaula de ardilla pueda funcionar en los dos sentidos de giro, provisto de un sistema Y – delta para el arranque, coloque las protecciones para cortocircuitos y sobrecargas.

3.-

Diseñar el circuito de control del arrancador del punto 2 que utilice para el mando un selector de tres posiciones (giro horario, apagado y giro antihorario) y un relé ON DELAY.

4.-

Diseñar el circuito de control del arrancador del punto 2 que utilice para el mando un selector de dos posiciones (giro horario, giro antihorario), un pulsante de marcha, uno de paro y un relé OFF DELAY.

PROCEDIMIENTO 1.-

Utilizando el tablero de trabajo arme y pruebe el circuito diseñado en el punto 1 del trabajo preparatorio

2.-

Dibuje el diagrama de conexiones al PLC de los elementos de entrada y salida del circuito diseñado en el punto 3 del trabajo preparatorio, implemente en LOGO el diseño y verifique su funcionamiento

3.-

Dibuje el diagrama de conexiones al PLC de los elementos de entrada y salida del circuito diseñado en el punto 4 del trabajo preparatorio, implemente en LOGO el diseño y verifique su funcionamiento.

INFORME 1.-

Calcule las corrientes que circularán por los bobinados del un motor trifásico de jaula de ardilla de 12 hp, 220 voltios que tiene los seis terminales del estator accesibles, si se conecta primero en Y y luego en delta. Dibuje las conexiones detalladas de los bobinados del motor en las que se muestren dichas corrientes.


2.-

Dimensionar los contactores, fusibles y protección térmica para implementar un arranque Y – delta para el motor de la pregunta anterior.

3.-

Usando bloques de set reset y lenguaje FBD en LOGO, diseñe el circuito de control del arrancador del punto 2 del trabajo preparatorio, que utilice un pulsante para cada sentido de giro y un pulsante general de paro, usar un relé tipo pulso para controlar el tiempo de conexión en Y.

4.-

Presente el circuito solicitado, así como el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grave en un diskete los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.

5.-



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