CAPITULO 5
5.1 AUTOMATION AUTOMATION STUDIO STUDIO V5.0 [1] Automation Studio es un programa de concepción, animación y simulación. Ha sido creado para responder a las necesidades de ingeniería, formación y concepción en el campo de la automatización. Sus talleres reflejan lo más fielmente posible la realidad industrial. industrial. Su simulador lo convierte en una herramienta eficaz que permite responder a los requisitos de la certificación de procesos o programas de automatización. Automation Studio ofrece un entorno de trabajo donde todas las herramientas de concepción están al alcance de la mano. Su sistema de base contiene tres utilitarios: Un editor de esquemas, un Explorador de proyectos y un explorador de bibliotecas. El Primero le permite realizar esquemas de simulación y crear los informes correspondientes, el segundo ofrece las funciones principales de gestión y de clasificación clasificación de todo documento relacionado con un esquema de simulación y el tercero administra y provee bibliotecas de símbolos que sirven para realizar los esquemas de los proyectos. Automation Studio es un programa de simulación de lo más completo que existe en el merca mercado do comer comercia ciall de softw software are ya que se puede puede adjun adjunta tarr disti distinto ntoss módul módulos. os. Los Los módulos, módulos, llamados llamados <
> res>>,, comprende comprendenn bibl bibliote iotecas cas de componen componentes tes que le permiten realizar circuitos de diferentes tipos – hidráulicos, neumáticos, eléctricos, etc. – y esto de manera independiente o combinada. . Figura 5.1 Áreas de aplicación
Finalmente, este programa le permite documentar su proyecto. En efecto se dispone de la posibilidad de imprimir y exportar esquemas, así como también distintos informes y listas con el fin de elaborar un proyecto verdaderamente completo. 5.2 Orden de las operaciones [2] El orden de las operaciones descritas en esta sección permite exponer los principios rectores de la utilización de Automation Studio. En realidad, las modificaciones y las mejora mejorass que acomp acompañ añan an la elabo elaborac ración ión de un proyec proyecto to,, obli obligan gan frecue frecuente ntemen mente te a recomenzar las operaciones. Debe notarse además, que dado que este trabajo trata solamente de los aspectos básicos más comunes, otras operaciones – las operaciones específicas de cada taller- no son abordadas en el presente documento. 37
Figura 5.2 Orden de Operaciones
Etapa 1
Crear un nuevo proyecto
Etapa 2
Crear esquemas del proyecto
Etapa 3
Simular el proyecto (Observar, medir, verificar, validar)
Etapa 4
Generar Informes
Tareas anexas
Registrar el Proyecto
Exportar/Imprimir El proyecto
5.3 SIMULACION DEL CONTROL DE UN ARRANCADOR A PLENA TENSIÒN SIN TRANSFORMADOR CON EL PROGRAMA AUTOMATION STUDIO 5.3.1 Definición de sistemas de control [3] ,[4]. El control automático consiste en mantener un valor dentro de un punto de ajuste, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y utilizando la diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia el control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana. El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la ciencia. Ya que no solo se ve en los sistemas de vehículos espaciales, de guiado de misiles, robótica y similares, sino que se ha vuelto una parte importante e integral de los procesos modernos industriales y de manufactura. Existen múltiples ejemplos como las máquinas de control numérico, el control de motores, el control de temperaturas, presiones, fuerzas, etc. en diversos procesos industriales. 5.3.2 Centros de control de motores [5],[3]. Un centro de control de motores (CCM) es un tablero que alimenta, controla y protege circuitos cuya carga esencialmente consiste en motores y que usa contactores o arrancadores como principales componentes de control. Los CCMs se proporcionan con alambrado clase I o clase II; con cualquiera de las clases el usuario puede especificar el arreglo físico de las unidades dentro del centro de control de motores (sujeto a los parámetros de diseño). 5.3.2.1 Arrancadores . Los arrancadores son los aparatos de control más sencillos que se pueden emplear para arrancar motores y para protegerlos contra sobrecargas. Se pueden construir arreglos combinados entre arrancadores Reversibles, No Reversibles y de Arranque Suave, todo 38
esto con la finalidad de ofrecer al cliente un mejor servicio y adecuarse a sus necesidades de inversión, tiempo y espacio disponible. 5.3.2.1.1 Arrancadores a tensión plena o pleno voltaje (a través de la línea). Como su nombre lo indica, un arrancador de tensión plena denominado también a voltaje pleno o a través de la línea, directamente conecta al motor a las líneas. El arrancador puede ser manual o magnético. Un motor conectado en esta forma, demanda una corriente alta transitoria de arranque y desarrolla un máximo par mecánico de arranque que acelera la carga mecánica acoplada al eje del motor a plena velocidad en el tiempo más corto posible. El arranque a través de la línea o tensión plena puede ser utilizado donde esta corriente elevada transitoria (corriente de arranque) y el par de arranque no sean objetables. El arranque a tensión plena o arranque de un motor a través de la línea, es el sistema de arranque más económico para arrancar un motor conectándolo a través de un arrancador apropiado, directamente a la línea de alimentación. 5.3.2.1.2 Ventajas Las ventajas de este sistema, además de la economía ya apuntada, es que el motor desarrollará sus plenos pares tanto de arranque como máximo; por lo cual, la carga se arrancará y se acelerará en forma rápida y segura. 5.3.2.1.3 Desventajas Las desventajas de este sistema de arranque también son múltiples y se refieren al hecho de que un motor de inducción toma entre cinco y seis veces el valor de la corriente de plena carga o corriente nominal al ser arrancado a plena tensión. 5.3.2.2 Contacto de circuito de sostén o contacto auxiliar de retención. El contacto del circuito de sostén o contacto auxiliar de retención es un contacto auxiliar normalmente abierto que se encuentra en los arrancadores magnéticos normales y en los contactores. Se cierra cuando la bobina del arrancador está energizada o excitada para formar un circuito sostenido en el arrancador, después de que el botón de “arranque” haya sido liberado. Los contactores de acción vertical y los arrancadores de tamaño NEMA más pequeños (tamaño 0, tamaño1) tienen un contacto auxiliar que es físicamente del mismo tamaño que el de los contactos de energía o de fuerza.
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5.3.2.3 Diagrama elemental de fuerza y control de un arrancador a plena tensión sin transformador de control. Figura 5.3 Diagrama elemental de un arrancador
5.3.2.4 Puesta en marcha del programa. [6] Hay diferentes maneras de poner en marcha este programa. Según las necesidades de su trabajo puede elegir la opción de puesta en marcha que más le convenga. Después de la instalación del programa un icono como el mostrado a continuación aparece en el escritorio de Windows. Figura 5.4 Icono de Automation Studio 5.0
Para poner en marcha Automation Studio: 1.- Pulse sobre el menú << Inicio>> de la barra de tareas. 2.- Seleccione la opción <>. 3.- Seleccione la opción <>. 4.- Seleccione el comando << Automation Studio>>. Pulse dos veces en el icono de Automation Studio situado en el espacio de trabajo de Windows. La ventana principal del programa Automation Studio aparecerá en la pantalla tal y como se muestra en la siguiente figura:
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Figura 5.5 Ventana principal del programa
Con la apertura inicial de Automation Studio, la ventana se abre sobre un proyecto que contiene un esquema virgen, muestra las barras de herramientas asociadas al Editor de esquemas y a los Exploradores de bibliotecas y de proyectos. A continuación se describirán los elementos de la ventana principal de Automation Studio. Para evitar redundancias en la simulación, las funciones que aparecen tanto en los menús como en las barras de herramientas y en los menús contextuales, serán descritas solamente al abordar la citada simulación. 5.3.2.4.1 Editor de esquemas En la siguiente figura se presenta la descripción detallada de cada elemento de la ventana principal de Automation Studio. Los elementos de esta ventana se dividen en dos categorías: elementos estáticos y elementos dinámicos. Figura 5.6 Elementos de la ventana principal del editor
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A B C D E F
Barra de título (estático); Barra de menús (estático); Barras de herramientas varias (estático) Explorador de bibliotecas (dinámico); Explorador de proyectos (dinámico); Menú contextual – ejemplo (dinámico).
5.3.4 Dibujando el proyecto a simular. Paso 1. De la librería principal seleccionamos Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Power Sources esto con el objetivo de dibujar la alimentación. Figura 5.7 Insertando la alimentación
Paso 2. De la librería principal seleccionamos Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Lines and connections y agregamos los fusibles y líneas de conexión. Figura 5.8 Insertando los fusibles
Paso 3. De la opción Electrical Control (JIC Standard), seleccionamos la opción Contacs y agregamos los contactos normalmente abiertos (Contact Normally Open). Figura 5.9 Insertando los contactos N.O.
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Paso 4. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Output Componentes y agregamos los Relé de sobrecarga (Overload Relay). Figura 5.10 Insertando los Relé de sobrecarga
Paso 5. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Output Componentes y agregamos el Motor Trifásico (Three-Phase Motor). Figura 5.11 Insertando el Motor Trifásico
Paso 6. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Lines and Conections y agregamos las líneas conectoras necesarias (Plug Male). Figura 5.12 Insertando las líneas y conexiones
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Paso 7. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos Output Componentes opción switches y agregamos un Pushbutton Normally Close (Interruptor Normalmente cerrado) para el Paro y un Pushbutton Normally Open (Interruptor Normalmente Abierto) para el Arranque. Figura 5.13 Insertando switches y Pushbutton
Paso 8. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos Output Componentes opción Contacts y agregamos Contact Normally Close (Contacto Normalmente cerrado) y Contac Normally Open (Contacto Normalmente Abierto). Figura 5.14 Insertando contactos
Paso 9. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos Output Componentes y agregamos Indicator Ligtht (Lampara Luminosas Indicadoras), Los colores son configurables. Figura 5.15 Insertando Lámparas Indicadoras
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Paso 10. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos Output Componentes y agregamos Coil (Bobina). Figura 5.16 Insertando la Bobina
Paso 11. De la opción Electrical Control (JIC Standard) y seleccionamos la opción Lines and Conections y agregamos las líneas conectoras necesarias (Plug Male). Figura 5.17 Agregando las líneas conectoras
El diagrama ya terminado queda como se muestra en la siguiente figura: Figura 5.18 Diagrama terminado
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Paso 12. Se pulsa el botón de correr simulación con lo que se energiza el circuito de control a simular encendiéndose la lámpara piloto de color verde (Verde) que nos indica que el sistema está listo para ser simulado. Figura 5.19 Inicio de la simulación
Paso 13. Al pulsar el botón de arranque la bobina (M) se energiza mandando a cerrar el contactor (M) normalmente abierto que energiza la lámpara de color rojo (Rojo) indicándonos que el motor se ha puesto en marcha y al mismo tiempo abriendo el contacto (M) normalmente cerrado que desenergiza la lámpara piloto (Verde). Figura 5.20 Arranque del Motor
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Paso 14. Al pulsar el botón de paro la bobina (M) se desenergiza mandando a abrir el contactor (M) normalmente abierto que desenergiza la lámpara de color rojo (R) indicándonos que el motor se ha puesto en paro y cerrando el contactor (M) normalmente cerrado que energiza la lámpara piloto color verde (V). Figura 5.21 Paro del Motor
Figura 5.22 Estado inicial de la simulación
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