DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN

Departamento de Lenguajes y Computación Área de Ingeniería de Sistemas y Automática Universidad de Almería

PRÁCTICA 3. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO PROCESO DISCRETO UTILIZANDO UTILIZANDO AUTÓMATAS PROGRAMABLES PROGRAMABLES

INFORMÁTICA Y AUTOMÁTICA INDUSTRIAL

2º Ciclo Ingeniería en Informática Curso 2004/2005

Informática y Automática Automática Industrial Industrial

Práctica 4. Autómatas Autómatas programables programables

PRÁCTICA 4. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO DISCRETO UTILIZANDO AUTÓMATAS PROGRAMABLES Temporización:

8/10 horas

Objetivos: • • •

•

•

Mostrar la estructura física modular de un autómata programable real, así como sus principios de funcionamiento. Describir la gestión de entradas y salidas del autómata, así como los fundamentos para la utilización de temporizadores. Exponer los pasos que hay que seguir para realizar una aplicación con autómatas: configuración, simbolización de las variables, programación, transferencia del programa al autómata, comprobación del funcionamiento y documentación. Describir la programación del algoritmo que soluciona el problema mediante autómatas, utilizando los lenguajes de lista de instrucciones y Grafcet , así como el diseño e implementación de pantallas de explotación. Al finalizar esta práctica, el alumno deberá ser capaz de realizar diseñar, implementar y probar un proyecto completo de automatización de un sencillo proceso, asociado con el sector de la agricultura

Material: • • • •

Computador personal. Sistema operativo Windows 2000. Autómata programable de la familia Schneider TSX3710 , con módulos de entradas digitales y salidas digitales o a relés. Herramienta Telemecanique PL7 Pro V3.1 que se ejecuta en un computador para configurar el autómata, programarlo, transferir el programa y ejecutarlo.

Contenidos: 1. Identificación de la estructura modular de un autómata 2. Tutorial para el manejo de la herramienta Telemecanique PL7 Pro V3.1 que gestiona el funcionamiento del autómata a través de un computador 3. Diseño e implementación del programa que controle el problema propuesto

1. Introducción a los autómatas Se entiende por Controlador Lógico Programable (PLC) o Autómata Programable, a toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. Su manejo y programación puede ser realizada por personal per sonal sin conocimientos informáticos.

ISA. Dpto. Lenguajes Lenguajes y Computación. Computación. Universidad Universidad de Almería

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PRÁCTICA 4. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO DISCRETO UTILIZANDO AUTÓMATAS PROGRAMABLES Temporización:

8/10 horas

Objetivos: • • •

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Mostrar la estructura física modular de un autómata programable real, así como sus principios de funcionamiento. Describir la gestión de entradas y salidas del autómata, así como los fundamentos para la utilización de temporizadores. Exponer los pasos que hay que seguir para realizar una aplicación con autómatas: configuración, simbolización de las variables, programación, transferencia del programa al autómata, comprobación del funcionamiento y documentación. Describir la programación del algoritmo que soluciona el problema mediante autómatas, utilizando los lenguajes de lista de instrucciones y Grafcet , así como el diseño e implementación de pantallas de explotación. Al finalizar esta práctica, el alumno deberá ser capaz de realizar diseñar, implementar y probar un proyecto completo de automatización de un sencillo proceso, asociado con el sector de la agricultura

Material: • • • •

Computador personal. Sistema operativo Windows 2000. Autómata programable de la familia Schneider TSX3710 , con módulos de entradas digitales y salidas digitales o a relés. Herramienta Telemecanique PL7 Pro V3.1 que se ejecuta en un computador para configurar el autómata, programarlo, transferir el programa y ejecutarlo.

Contenidos: 1. Identificación de la estructura modular de un autómata 2. Tutorial para el manejo de la herramienta Telemecanique PL7 Pro V3.1 que gestiona el funcionamiento del autómata a través de un computador 3. Diseño e implementación del programa que controle el problema propuesto

1. Introducción a los autómatas Se entiende por Controlador Lógico Programable (PLC) o Autómata Programable, a toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. Su manejo y programación puede ser realizada por personal per sonal sin conocimientos informáticos.


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Realiza funciones lógicas: serie, paralelo, temporizadores, contadores, cálculos, regulaciones, etc. Todo proceso industrial se compone de secuencias de acciones que deben ser controladas. En los procesos sencillos un operario es el que se encarga de este control y de vigilar la marcha correcta del sistema, pero en la mayoría de las ocasiones esto no es posible debido al tamaño del proceso. Una de las alternativas son los controladores secuenciales, que tienen las siguientes características: • • • • •

El proceso a controlar se puede descomponer en una serie de estados que se suceden de forma secuencial. A cada uno de los estados del proceso se le asigna una variable interna que es la encargada de memorizar el estado actual del proceso. Cada uno de los estados activos puede realizar una serie de acciones sobre las variables de salida. La transición entre estados se controla mediante las señales procedentes de los sensores, a través de las variables de entrada. El controlador realiza siempre, y en el mismo orden, la misma secuencia de estados.

Los autómatas programables utilizan un microcontrolador para el manejo de las entradas y salidas, que pueden ser de tipo analógico o digital. La memoria del aparato contendrá tanto el programa de usuario que se le introduzca, como el sistema operativo que permite ejecutar secuencialmente las instrucciones del programa. Opcionalmente, en la mayoría de los autómatas, también se incluyen una serie de funciones pre-implementadas de uso general (como reguladores PID). La mayor ventaja que presenta el uso de autómatas programables es que si hay que variar el proceso basta con cambiar el programa introducido en el autómata (en la mayoría de los casos). Otra ventaja es que el autómata también permite saber el estado del proceso, incluyendo la adquisición de datos para un posterior estudio.

La norma IEC 1131 define los lenguajes que han de utilizarse utilizarse para programar autómatas programables, independientemente independientemente de la casa comercial que los fabrique. Estos lenguajes lenguajes son: •

• •

• •

Diagramas de contactos ( ladder

LD): constituido por elementos gráficos

organizados en redes conectadas por barras de alimentación. La forma gráfica de los elementos viene impuesta y los elementos utilizados son contactos, bobinas, funciones, bloques funcionales, etc. block diagram FBD). Diagramas de funciones ( function block Lista de instrucciones (instruction list IL): se encuentra formado por una serie de instrucciones y cada una debe empezar en una línea nueva. Una instrucción está compuesta por un operador y uno o más operandos separados por comas. Se pueden introducir etiquetas y comentarios opcionales. Texto estructurado ( structured structured text ST): sintáxis similar al Pascal, permitiendo estructuras algorítmicas complejas. Grafcet ( sequential sequential function chart SFC): automatismo descrito por etapas y transiciones de forma gráfica.


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Informática y Automática Industrial

Práctica 4. Autómatas programables

2. Autómata programable TSX3710 con módulo de E/S digitales 2.1 Hardware Compacto

TSX 37-10

TSX 37-10 28 DR: Alim 110/240Vca, 16 entradas 24 Vcc, 12 salidas Relé, bornero Alimentación, CPU, memoria, backup y E/S • Las funcionalidades de este modelos son: Extensible a 56 o 128 E/S (248 E/S o 328 con E/S • dist.) E/S TON Nº total (bastidor + xremotas) L 169 x H 150 P 130 para 128 E/S max • E/S 264 Nº E/S en bastidor de base 128 • Montaje sobre rail DIN o panel Nº E/S base + bastidor extensión Comunicación multiprotocolo: p.e.184 Unitelway • Nº de módulos 28 E/S 4 maestro Nº de módulos 64 E/S (Alta dens) 2 Nº E/S remotas 96 Nº de módulo de E/S remotas 1 •

Anal óg ic as

Nº de E/S analógicas Nº de módulos analógicos Nº entradas analógicas en bastidor Nº salidas analógicas en bastidor Nº entradas analógicas integradas Nº salidas analógicas integradas

16 2 16 8 0 0

2.2 Direccionamientos de objetos de Entrada/Salida Direccionamiento de objetos de E/S

%

IóQ

ti o de

X W ó D

format

%I1.0 a %I1.15 x

.

i

número de

1

3

2

4

número de

Sintaxis - Direccionamiento topológ ico o geográfico Ejemplos  % I 1.5

: Bit de entrada 5, módulo 1

 % Q3.4

: Bit de salida 4, módulo 3

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%Q2.0 a %Q2.11

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2. Estructura de una aplicación • • •

• •

•

Configuración (local y obligatorio). La configuración consiste en: introducir los parámetros de configuración e introducir los parámetros iniciales de ajust e. Simbolización (local o conectado). La simbolización de las variables asociadas a la función específica en el editor de variables. Programación (local o conectado). La programación de funciones que deben realizar funciones específicas, que se harán con: objetos bits y palabras asociadas al módulo o a la interfaz integrada o con instrucciones relativas. Transferencia (Conectado). Cuando el programa se escribe en modo local, es necesario transferirlo al autómata para ponerlo a punto. Comprobación (Conectado). Para poner a punto las funciones específicas, el editor de configuración ofrece: pantallas de ayuda de comprobación, que permiten controlar las entradas y salidas (forzado), pantallas de ajuste, que permiten modificar valores de parámetros de ajuste y pantallas de diagnóstico, que permiten identificar las fallos. Documentación (Local o conectado). El editor de documentación permite imprimir informaciones relativas a una función específica: parámetros de configuración, parámetros de ajuste, ...

3. Programación del autómata 3.1 Programación en esquemas de contactos (LD) y lista de instrucciones (IL) Se exponen a continuación los pasos a seguir para llevar a cabo la programación del ejemplo concreto en el autómata de varias formas distintas. Se comienza explicando la configuración del autómata que es común en los modos de programación mediante lenguaje de contactos (LD) y lista de instrucciones (IL). •

Paso 1. Arrancar el programa : Inicio ⇒ Programas ⇒ Modicon ⇒ Telemecanique PL7 Pro V3.1

•

Paso 2. En el menú principal comenzar una nueva aplicación : Archivo ⇒ Nuevo ⇒ TSX Micro TSX 3710 V3.0 ⇒ Poner nombre a la aplicación en Navegador de aplicación (Propiedades) ⇒ Configurar el hardware para añadir el módulo de E/S digitales TSX DMZ 28DR 16E 24VCC+12S REL BLTER ⇒ Cerrar la ventana y confirmar reconfiguración global.

•

Paso 3. Programación de las secciones en la tarea MAST : en el Navegador de aplicación, se abre la carpeta de la tarea MAST y sobre la subcarpeta Secciones, utilizando el pulsador derecho del ratón se selecciona crear una nueva. En el ejemplo se van a crear tres secciones: Inicialización, Evolución y Salida (repitiendo el proceso tres veces). Nótese que aquí es donde se elige el lenguaje de programación: LD ( Ladder o diagrama de contactos) ó IL ( Instruction List o lista de instrucciones).


5



1

2

4

3

6 8 7

IL

LD


6



3.2 Programación con lista de instrucciones •

Paso 4: Programación de las distintas secciones : pulsando dos veces con el ratón sobre las secciones recién creadas, se puede acceder a la pantalla de edición de las mismas. Es importante programar segmentos de código en distintas sentencias (empiezan con !), pues resulta más fácil ir validando sentencias cortas.

Pulsador de validación de sentencia

Pulsando el ratón se elimina ventana de ayuda y se pueden introducir comandos

Menú introducción nueva sentencia

En el caso en que haya errores sintácticos, al pulsar el botón de validación de sentencia aparecerá un mensaje de error indicando que estamos programando una sentencia no válida en ese contexto. A continuación se indica el resultado final de la programación en lenguaje de lista de instrucciones del ejemplo propuesto (existen muchas alternativas distintas al diseño que se ha llevado a cabo). En el módulo de inicialización, se lleva a cabo la puesta a cero o a uno de las distintas marcas de memoria utilizadas en la aplicación. Para ello, se comprueba en el primer ciclo el bit de sistema %S13, que precisamente nos indica si nos encontramos o no en el primer ciclo de programa. En el módulo de evolución aparecen reflejadas los distintos estados por los que atraviesa el autómata mediante activación de las transiciones. En este ejemplo, se han utilizado dos temporizadores en modo TON (retardo con conexión). La preselección del tipo de temporizador, valores de tiempo etc. se realiza mediante el editor de variables que se encuentra en el Navegador de aplicación (se analizará a continuación). En el módulo de salida se programan todas las etapas de salida (interacción con el exterior), resultado de la evolución del autómata. Como se ha indicado, antes de pasar a la ejecución del programa en el autómata, hay que configurar los valores predeterminados de temporizadores, contadores, etc., desplegando la carpeta Variables del Navegador de aplicación y seleccionando BF predefinidos (bloques de función predefinidos). En la siguiente figura se muestra el caso de los temporizadores.


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Inicialización

2


Evolución

Salida

click sobre Parámetros

3 selección base de tiempos y preselección tem orizadores 1 doble click sobre carpeta

3.3 Programación con esquemas de contactos (Ladder) •

Paso 4: Programación de las distintas secciones : haciendo doble-click con el ratón sobre las secciones recién creadas, se puede acceder a la pantalla de edición de las mismas. Es importante programar segmentos de código en distintas sentencias (escalones), pues resulta más fácil ir validando sentencias cortas.


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3.4 Programación en Grafcet Se van a describir en este apartado los pasos necesarios para realizar la programación del ejemplo propuesto en lenguaje Grafcet. Los pasos que son similares al ejemplo con lista de instrucciones no se van a describir en su totalidad por ser redundantes. •

Paso 1. Arrancar el programa : idem que en el caso anterior.


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•

Paso 2. En el menú principal comenzar una nueva aplicación : idem que en el caso anterior, con la salvedad de que hay que seleccionar la opción de Grafcet en el menú Nuevo.

•

Paso 3. Programación de las secciones en la tarea MAST : en el Navegador de aplicación, se abre la carpeta de la tarea MAST y en la subcarpeta Secciones, aparecerán por defecto las secciones Prl, Chart y Post. En las secciones Prl y Post se pueden programar acciones preliminares y de actuación en lenguajes LD, IL y ST. El cuerpo del programa (evolución de estados y franqueo de transiciones) se programa en la sección Chart en Grafcet. Paso 4: Programación de las distintas secciones : la programación de las secciones Prl y Post se lleva a cabo de la misma forma que en el caso tratado en la programación mediante lista de instrucciones. La programación de la sección Chart se realiza de forma gráfica, utilizando el ratón y las funciones predefinidas. En lo que sigue se va a mostrar la programación utilizando los bits propios de activación de las etapas de Grafcet, que permiten llevar a cabo una programación más simplificada.

•


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Como se puede observar en la figura, se parte de una etapa inicial y se van conectando etapas con transiciones utilizando el editor gráfico. Una vez terminadas las conexiones del Grafcet hay que validar la aplicación, tal y como se hacía en la programación con lista de instrucciones. Se puede acceder a la programación de las etapas y transiciones pulsando el botón derecho del ratón sobre ellas. Como se observa, en las transiciones aparece sólo un cuadro junto a su símbolo. Si el cuadro está hueco, indica que no se han programado las condiciones que permitirán franquear la transición, y en ese caso la evolución del autómata será incapaz de franquear dicha transición. Es por tanto necesario que todas las transiciones lleven aparejado un código que permita franquearlas. El código asociado al flanqueo de transiciones y etapas se puede escribir en lenguajes LD, IL y ST. Típicamente, el código asociado a las transiciones consta de operaciones de carga y comparación lógica (LD, AND, etc.).


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El código asociado a etapas se puede programar en tres segmentos de programa, según el tipo de acción que se quiera llevar a cabo: acción al activar la etapa, acción continua durante la duración de la etapa y acción al desactivar. Las acciones al activar la etapa están típicamente asociadas al incremento de contadores o acciones relacionadas con flancos ascendentes. Las acciones continuas son aquellas mediante las cuales se consigue un efecto que perdura mientras está la etapa activada (por ejemplo, activación de marcas asociadas a estados). Las acciones relacionadas con la desactivación de la etapa permiten por ejemplo poner a cero la marca asociada a la misma (como veremos esto se puede realizar de una forma más sencilla). Los tres cuadros que aparecen junto a las etapas en el Grafcet se corresponden con cada uno de estos módulos de programa. Si están huecos indican que no se han programado condiciones asociadas a ese módulo y si están rellenos indica la programación del mismo. En el caso tratado en el ejemplo no ha sido necesario programar acciones asociadas a etapas, pues las únicas acciones son activar salidas y temporizadores. Esto se hace en el módulo de salida, que es similar al programado en lista de instrucciones, de modo que la evolución del autómata se verá en el Grafcet como activación o desactivación de bits internos (Xi). Las secciones Prl y Post en el ejemplo son iguales que las secciones Inicialización y Salida en el ejemplo programado con lista de instrucciones, por lo que se va a centrar la explicación en la etapa Grafcet. En el ejemplo se han programado las condiciones referentes a transiciones en lenguaje de lista de instrucciones.

3.4. Transferencia del programa al autómata y ejecución del programa •

Paso 5: Transferencia del programa al autómata : para realizar esta función se pueden utilizar los botones de la barra de herramientas o las funciones del menú Autómata. En el caso que se utilice primero el menú de transferencia de programa, posteriormente habrá que conectar el autómata con la finalidad de que se pueda pasar el mismo a modo RUN. Si se utiliza el menú de conexión con el autómata, directamente realiza las dos funciones (transferencia del programa y conexión).


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conectar con autómata desconectar con autómata transferir ro rama a autómata com aración ro rama arrancar e ecución del ro rama arar e ecución del ro rama reset del autómata

En la barra inferior de mensajes del programa principal aparecerá un mensaje indicativo de la aceptación o no de la transferencia del programa al autómata. Una vez aceptada la transferencia al autómata y estando en modo conectado se puede pasar a modo RUN, de forma que se empezará a ejecutar el programa en el autómata. El estado de los leds luminosos en la carcasa del autómata indica el estado del mismo en todo momento •

Paso 6: Ejecución del programa : consiste en pasar el autómata a modo RUN. Las marcas de memoria que se van activando aparecen señaladas con un rectángulo relleno de negro, que da una indicación de la evolución de los estados del autómata a medida que se van franqueando las transiciones. esquemas de contactos

lista de instrucciones

GRAFCET


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4. Diseño de pantallas de explotación 4.1 Introducción La herramienta Pantallas de explotación está integrada en los programas PL7 Pro y PL7 ProDyn desde la versión V3.0. Esta herramienta es rápida, sencilla de utilizar y facilita la explotación de un proceso automatizado. La herramienta Pantallas de explotación permite al diseñador llevar a cabo el desarrollo de las pantallas adaptadas a la tarea y además ofrece al usuario: • • •

Información en pantalla: texto explicativo, valores dinámicos, sinópticos de colores, etc, La posibilidad de actuar de forma sencilla y rápida: modificación y supervisión dinámica de las variables del autómata, etc. Supervisión de fallos de funcionamiento (diagnóstico).

Un editor de pantallas (editor gráfico) permite al usuario crear pantallas por medio de líneas, rectángulos, elipses, curvas, polígonos, imágenes (BMP), textos, objetos estáticos, objetos dinámicos, etc. El usuario asigna a las partes dinámicas de la pantalla una variable (bit, byte, palabra simple, palabra doble o flotante) y condiciones de visualización (permanente o dependiente del tipo de variable).

4.2. Descripción de la pantalla principal Cuando se utiliza por primera vez, la pantalla de explotación se activa desde el navegador de aplicación haciendo doble-click con el ratón en la carpeta correspondiente. Aparece el navegador de la pantalla de explotación a la izquierda compuesto de fichas. Cada una de ellas contiene una lista arborescente que se puede desplegar o contraer en función de su contenido (funcionamiento similar al del explorador de windows). Esta ventana muestra la lista de las pantallas clasificadas o no por familia, la lista de los mensajes y la biblioteca de los objetos gráficos. En cada una de las ventanas se pueden crear nuevos elementos. La siguiente figura muestra la creación de una nueva pantalla mediante la opción Crear y doble-click de ratón.


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Aparece en la ventana de la derecha el editor gráfico, que se utiliza para la visualización, la concepción y/o modificación de una pantalla (o de un objeto) gráfica y vinculación de variables a los autómatas. En modo conectado, permite seguir la animación dinámica visualizando de forma gráfica la evolución de las variables del autómata vinculadas y guiar el procedimiento (la depuración de una pantalla en modo conectado sigue siendo posible). Existe una ventana adicional ( viewer ), que aparece en la parte inferior derecha y que muestra los mensajes de fallos, que permiten al usuario controlar el estado del autómata, cuando es posible efectuar un diagnóstico de la aplicación.

4.3. Creación de pantallas Para crear pantallas, el usuario puede usar menús desplegables o utilizar la paleta de herramientas (barra de herramientas del editor).

4.3.1 Menús

Menú principal PL7 en modo local: La gestión de menús satisface las necesidades del funcionamiento contextual (la herramienta abierta muestra su propio menú en el mismo lugar que el menú principal de PL7). Sin embargo, todas las herramientas accesibles desde el navegador tienen un menú principal idéntico. Tan solo los comandos de determinados menús ("Archivo", "Edición", "Servicios" y "Ver") presentan características específicas. ISA. Dpto. Lenguajes y Computación. Universidad de Almería

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Menú "Archivo": • Exportar, Importar: importa/exporta pantallas desde/hacia otra aplicación, • Imprimir: imprime pantallas/mensajes/objetos de la aplicación. Menú "Edición": • Crear: crea una nueva pantalla Crear familia: crea una nueva familia de pantallas • Cancelar la última acción: cancela la última acción realizada • Deshacer: cancela el conjunto de modificaciones efectuadas desde la última • • •

• •

validación (esta acción no es posible desde el Viewer). Validar: valida el conjunto de modificaciones realizadas en cada pantalla desde la última validación. Cortar, Copiar, Pegar, Eliminar: estas funciones dependen del contexto de llamada. Pueden afectar al conjunto de los objetos manipulados (pantallas, mensajes, objetos completos, objetos estándar simples (estáticos o animados), imágenes y controles. Sólo la acción Eliminar está activa en el Viewer. Seleccionar todo: selecciona el conjunto de elementos. Propiedades: muestra la información propia a la pantalla seleccionada en el navegador de pantallas, o al objeto seleccionado en el editor, o a las fallas en el Viewer.

Menú "Servicios" • Inicializar tabla de animación: crea una nueva tabla de animación considerando • •

•

• • • •

•

las variables vinculadas a los objetos gráficos seleccionados, o a las fallas en el Viewer. Inicializar referencias cruzadas: crea la lista de referencias cruzadas de las variables vinculadas a los objetos gráficos seleccionados. Abrir el editor asociado: accesible únicamente a través del Viewer, permite abrir directamente el editor de lenguaje o el editor de configuración en el DFB que ha iniciado el error de diagnóstico. Control autómata: toma en cuenta las peticiones del autómata por medio de una variable específica. La llamada de una pantalla se realiza a petición del autómata (en este caso la edición y el cambio de parámetros de configuración se inhiben). Control operador: inhibe las peticiones del autómata y es el operador quien selecciona la pantalla que desea visualizar. Objeto animado siguiente: selecciona el elemento animado siguiente. Objeto animado anterior: selecciona el objeto animado anterior. Modos: lista de operaciones posibles en el editor de la pantalla. - Selección, para la creación de Línea, Rectángulo, Elipse, Curva, Polilínea, Texto, Imagen, Navegación de pantallas, Objetos de control (Botón, Casilla de verificación, Cuadro de texto, Contador, Cursor, Intercambios explícitos) . - Voltear horizontalmente, Voltear verticalmente, - Alineación (Arriba, Abajo, Izquierda, Derecha), - Agrupar/Desagrupar objetos, - Primer plano, Segundo plano . Configurar...: muestra las opciones de configuración de la herramienta Pantallas de explotación.


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Menú "Ver" • Visualizar Vista siguiente: muestra la vista siguiente. • Pantalla completa: muestra la pantalla completa de la ventana del Editor. • Barra de herramientas Edición: muestra la “caja de herramientas” que permite

•

seleccionar los elementos disponibles del editor gráfico, y de las funcionalidades vinculadas. Barra de herramientas Utilidades: muestra la “caja de herramientas” que permite acceder a las utilidades disponibles. Información: muestra la información sobre cada objeto que contiene una pantalla.

•

Menú principal PL7 en modo conectado

•

En modo conectado el operador puede acceder a todas las funciones bajo determinadas condiciones de configuración.

4.3.2 Caja de herramientas •

Barra de herramientas Utilidades: Una paleta flotante de utilidades, accesible desde el menú "Ver", permite al autor de la página seleccionar de forma rápida el tipo de servicio deseado. Herramientas disponibles:

•

Barra de herramientas del editor: Una paleta de herramientas, accesible desde el menú "Ver ", permite al fabricante de la página seleccionar de forma rápida un tipo de objeto o una función. Herramientas disponibles:


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3.3 Menús contextuales Los menús contextuales aparecen haciendo clic en el botón derecho del ratón. El contenido del menú depende de la posición del ratón y del objeto (o la ventana) seleccionado (activo).

5. Ejemplo. Planta de Embotellado. El ejemplo ha sido extraído de los apuntes del profesor Fernando Castaño de la Universidad de Sevilla (asignatura Informática Industrial). Se tiene una planta de embotellado que consta de dos depósitos grandes de acumulación de dos líquidos distintos. Los dos depósitos vierten sobre otro más pequeño con capacidad para una botella. En este depósito pequeño los líquidos se mezclan durante un tiempo de 5 segundos, luego se calienta la mezcla durante 10 segundos, y por último se vierte dentro de una botella. Las botellas son transportadas por una cinta transportadora hasta el punto de l lenado. Una vez se hayan procesado 4 botellas, se procede al llenado de los depósitos grandes. V4

V5

A

V3

V2

B

M

R

V1

SP

Botella

MC

Sensores: S1, S2, S3, S4, SP Actuadores: V1, V2, V3, V4, V5, M, R, MC, I (interruptor de marcha)


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PRÁCTICA 4. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO DISCRETO UTILIZANDO AUTÓMATAS PROGRAMABLES 1. Realice la red de Petri que describe el comportamiento del proceso de la Planta de Embotellado descrito en el guión de la práctica. 2. Tomando como referencia el tutorial que se encuentra disponible en la web de la asignatura, realizar la programación del ejemplo anterior en el autómata programable en los lenguajes: lista de instrucciones y Grafcet . 3. Seleccione y realice los ejercicios propuestos para uno de los siguientes supuestos prácticos. Los ejemplos que se proponen a continuación han sido extraídos de exámenes de la asignatura propuestos por los profesores y de los textos “Control e Instrumentación de Procesos Químicos” de P. Ollero y E.F. Camacho (Ed. Síntesis) y “Automatización: problemas resueltos con autómatas programables” de J.P. Romera, J.A. Lorite y S. Montoro (Ed. Paraninfo), de los que se dispone en la Biblioteca de la UAL. En todos los casos, el alumno llevará a cabo los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4.

Explicar el gráfico del proceso. Cuadro de asignaciones de entradas/salidas. Red de Petri que describa el funcionamiento del proceso. Programación del sistema utilizando GRAFCET y al menos otro de los lenguajes: contactos, lista de instrucciones ó literal estructurado. 5. Pantalla de explotación del sistema. Las entradas digitales se simularán utilizando los interruptores que se han conectado a los autómatas. El alumno entregará una memoria completa de la práctica (tanto en papel como en formato electrónico), así como los programas realizados.

3.1: reactores discontinuos en serie El proceso de elaboración de un producto consta de tres reactores discontinuos en serie, tal y como se describe en la siguiente figura. Cada uno de los reactores dispone de dos sensores de temperatura ( Ti1 y Ti2) y de un elemento calefactor que se activa mediante la señal Ci. El primero de los reactores dispone también de dos sensores de nivel, uno de nivel alto ( NA1) y otro de nivel bajo ( NB1), mientras que los otros reactores sólo cuentan con un sensor de nivel bajo ( NBi). El primer reactor ha de llenarse hasta su nivel alto. Una vez completada la reacción en cada uno de los reactores, el producto obtenido ha de descargarse al siguiente reactor. Para tal fin se dispone de las válvulas y bombas de trasiego indicadas en la figura, que se activan con las señales Vi y Bi respectivamente. Para completar la reacción se debe mantener la temperatura del reactor entre Ti1 y Ti2 durante un tiempo determinado. Para ello se deben activar el calefactor (con la señal Ci) y el agitador (con la señal Ai) de cada uno de los reactores, hasta que se alcance la temperatura Ti2, momento ISA. Dpto. Lenguajes y Computación. Universidad de Almería

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en el que se apagará el calefactor y se deberá poner en marcha un temporizador activando la señal MTi. Cada vez que la temperatura sobrepase Ti2, el calefactor se apagará y permanecerá apagado hasta que la temperatura sea inferior a Ti1, momento en que se encenderá de nuevo. El temporizador activa la señal FTi cuando se haya completado el tiempo de reacción asignado al temporizador de cada reactor. Una vez completada la reacción, y comprobado que el reactor siguiente está vacío, se procederá a descargar el producto abriendo las válvulas y activando las bombas apropiadas, hasta que se active la señal de nivel bajo indicando que el reactor está vacío.

3.1: reactores discontinuos en serie

3.2: llenado de silos de cereales Para la realización del siguiente problema contaremos con: 







Una tolva, cuyo cierre o apertura es controlada por una compuerta, que es accionada, a su vez, por un cilindro. Dos compuertas accionadas por un motor eléctrico, las cuales serán las encargadas de dar paso a los silos. Dos cintas transportadoras y dos silos con sus respectivas sondas de nivel, que indicarán cuándo están llenos y cuándo vacíos. Además, llevarán unos detectores de peso que nos permitirán saber en todo momento cuál es su capacidad. Un tornillo sin fin, accionado por un motor eléctrico.

Descripción del proceso: la secuencia a realizar será la siguiente:

Llenado del silo 1 en función de: 1. Depósito 1 está vacío, o más vacío que el depósito 2 en cuyo caso, se acciona la compuerta de la tolva y se conectará el tornillo sin fin. 2. Cuando la compuerta de la tolva esté totalmente abierta, a los 10 segundos se conectará la cinta transportadora y se abrirá la compuerta 1. 3. Cuando el detector de llenado del silo 1 se active, se cerrará la compuerta de la tolva. 4. Una vez que la compuerta de la tolva esté totalmente cerrada, a los 6 segundos se parará el tornillo sin fin y se cerrará la compuerta 1. 5. A los 15 segundos se parará la cinta 1 y se activará la luz de llenado. 6. Parada de la cinta 1, se repite el proceso, pero con los elementos del silo 2. La secuencia definida hasta ahora se cumplirá siempre que los dos silos se encuentren vacíos. Para llenarlos cuando no estén totalmente vacíos, se leen los detectores de peso,


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de manera que si deseamos llenar los silos, el autómata deberá comenzar siempre por el más vacío. La secuencia de llenado de cada silo es la misma que la definida anteriormente. Las luces de llenado sólo permanecerán encendidas mientras los silos estén completamente llenos.

3.2: llenado de silos de cereales Descripción en detalle: la primera acción a realizar – una vez que se ha pulsado la puesta en marcha – es comparar cuál de los silos se encuentra más vacío, comenzando el ciclo por éste. En el caso de que los dos se encuentren vacíos, la secuencia será: primero se abre la compuerta de la tolva y se conecta al mismo tiempo el tornillo sin fin; se deja que transcurra un tiempo determinado antes de conectar la cinta 1 y abrir la compuerta 1. Cuando el silo 1 se ha llenado, se cerrará la compuerta de la tolva. Antes de pasar a las siguientes acciones se deja un tiempo para asegurar que la compuerta de la tolva se ha cerrado. Una vez transcurrido ese tiempo, se parará el tornillo sin fin y se cerrará la compuerta 1, dejando pasar un nuevo tiempo entre estas acciones y las siguientes. Una vez transcurrido este tiempo se para la cinta 1 y se enciende la luz de llenado del silo 1. Una vez llenado el silo 1, se inicia el llenado del silo 2; el proceso es idéntico: se abre la compuerta de la tolva y se conecta el tornillo sin fin, temporización, se abre la compuerta 2 y se conecta la cinta 2, se cierra la compuerta de la tolva, se temporiza y se para el tornillo sin fin, cerrando la compuerta 2, de nuevo se temporiza y por último se enciende la luz de llenado del silo 2 y se para la cinta 2.


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3.3: máquina de llenado y tapado Se pretende regular un sistema de llenado y taponado de botellas, partiendo el proceso de botellas ya llenas listas para ser taponadas. Al conectar el sistema, el motor de la cinta inicia la marcha; éste parará cuando haya botellas en condiciones de ser llenadas y en condiciones de ser tapadas. Se pretende que al mismo tiempo que se llena una botella otra ya llena sea taponada. Los elementos que se utilizan son:    

 

Un dosificador volumétrico regulable movido por el cilindro A. Dos válvulas antirretorno. Un transferidor de tapones, representado por el cilindro C. Un cilindro de avance B (cilindro de tres posiciones, cuando coge el tapón, permanece en esa posición hasta que el cilindro C termina su proceso de retirada), un motor neumático, encargado del roscado de los tapones mediante un giro de 270 grados. Seis finales de carrera. Un detector de posición y una fotocélula que indica el estado de las botellas (llenas y vacías).

3.3: máquina de llenado y tapado Descripción en detalle : al activar el sistema, el motor de la cinta comienza a girar hasta que los detectores de posición para el llenado de botellas y el detector de botella llena para ser tapada se activan (ambos se activan al mismo tiempo debido a la configuración del sistema). Cuando esto ocurre, el cilindro A comienza a bajar; es decir, la botella vacía comienza a llenarse, el cilindro C comienza a salir hasta la posición en la que B cogerá el tapón y la cinta se para; todo esto ocurre simultáneamente. Cuando las tres etapas anteriores se han cumplido, el cilindro B comienza a salir hasta que coge el tapón, momento en el cual se para (permaneciendo en esa posición) y simultáneamente


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el cilindro C comienza a retirarse; cuando el cilindro C termina su retirada, el cilindro B continúa su avance hasta llegar a la posición de roscado; en este punto el cilindro A, que ya debería haber llegado al final de su recorrido, inicia su movimiento de retroceso, al tiempo que el motor neumático inicia su movimiento de giro; cuando ha girado 270 grados, el cilindro B inicia su movimiento de retroceso. Cuando el cilindro B y A están en las condiciones iniciales se vuelve a empezar un nuevo ciclo. Cuando se detecte que la botella para ser llenada no se encuentra totalmente llena se encenderá la luz de alarma y no se ejecutará ninguna etapa hasta que la botella sea sustituida por otra llena y se pulse el rearme.

3.4: llenado de contenedores Para la realización de este problema se cuenta con:      



Dos cilindros, uno de simple efecto (E) y otro de tres posiciones (D). Tres depósitos con sus respectivas electroválvulas. Dos cintas transportadoras. Una plataforma móvil impulsada por el cilindro D. Tres contenedores A,B y C. Tres detectores de posición que indicarán la posición que ocupan los contenedores A, B y C en la plataforma móvil; estos detectores ocuparán posiciones fijas por debajo de la plataforma, no desplazándose con ésta. Un final de carrera.

Se dispone de tres contenedores de diferentes tamaños A, B y C. Se pretende llenar los contenedores de la siguiente forma:   

Contenedor A: 15 segundos de líquido A. Contenedor B: 15 segundos de líquido B más 10 segundos de líquido A. Contenedor C: 15 segundos de líquido C, 10 segundos de líquido B y 5 segundos de líquido A.

El sistema constará de una cinta transportadora en la que van en serie los tres contenedores A, B y C. El primer recipiente en llegar a la plataforma será el C, a continuación el B y por último el A. El cilindro E se encarga de evacuar los recipientes y los coloca en la cinta de evacuación.


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Práctica 4: llenado de contenedores Descripción en detalle: El proceso se inicia con la activación del contacto de marcha, siempre y cuando todos los detectores estén desactivados, y continuará hasta que se desactiven mediante el pulsador de parada (alimentación). La primera acción a realizar es la activación de la cinta 1, que estará activa hasta que el contenedor C esté sobre la plataforma, en ese momento la cinta 1 se parará y el cilindro D avanzará una posición; cuando el contenedor C active el detector 2, la cinta 1 se activará de nuevo y el cilindro D se parará; la cinta 1 se parará cuando el contenedor B esté sobre la plataforma y por consiguiente se active el detector de posición 1; al mismo tiempo se activará el cilindro D; el cilindro D se parará de nuevo cuando el contenedor C active el detector 3 y el B el detector 2 y al mismo tiempo que se para D se activa la cinta 1; cuando el contenedor A esté en la plataforma, se parará la cinta 1; cuando ésta esté parada, se activará el temporizador cero (esta operación se realiza para sincronizar la apertura de las electroválvulas y asegurar que las válvulas estén abiertas al mismo tiempo); cuando el temporizador ha contado 5 segundos se abren simultáneamente las tres válvulas, que estarán abiertas durante 15 segundos; se cierran a continuación las válvulas y se activa el cilindro de evacuación E; cuando el cilindro E llegue al detector 4 y las válvulas estén cerradas se pasa a activar la cinta 2 y el retroceso del cilindro E; cuando el cilindro E esté desactivado, se activa el retroceso del cilindro D. Cuando se activen los detectores 1 y 2 se para el cilindro D y a continuación se activa el temporizador 1 (con la misma función que el 0); cuando lleve activo 5 segundos, se abren las válvulas A y B, que estarán abiertas durante 10 segundos, al cabo de los cuales se cerrarán y se activará el cilindro E; cuando el cilindro E llegue al detector 4 y las válvulas estén cerradas, se hará retroceder el cilindro E hasta su posición de reposo y a continuación se activará el retroceso de D hasta la posición 1. Una vez en esta posición se parará y a continuación se activará el temporizador 2; a los 5 segundos se cerrará y se activará el cilindro E; cuando el cilindro E llegue al detector 4 y la válvula A esté cerrada, se activará el retroceso de E hasta que éste llegue a su posición de reposo; a continuación se parará la cinta 2 y se estará en condiciones de iniciar el ciclo de nuevo.

3.5: máquina etiquetadora


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El objetivo es automatizar la máquina etiquetadora cuyo esquema se muestra en la figura siguiente:

S3

S3 2 E1

S3 S4

S3 1 P

Torillo 2

E

Fin Ma3 Torillo 2

S3 3

Almacén salida A2

M

3.5. Máquina etiquetadora

El Torillo_2 se debe encargar de la introducción de botellas en la cinta transportadora 1, cuyo movimiento se activa a través del motor M1. La introducción de una caja de botellas hace que se active el sensor S3., tras lo cual se debe poner en marcha el motor M1 durante 10 segundos (temporizador TM1). Inicialmente (cuando se pulse el pulsador de marcha general PM) , el Torillo_2 debe introducir cajas en la cinta M1 y activar su movimiento hasta que se introduzcan 5 cajas (utilizando un contador C1). Una vez introducidas 5 cajas, habrá cuatro en la cinta 1 y la primera introducida habrá caído por gravedad a la segunda cinta (transversal), cuyo movimiento se gobierna por el motor M2, activando el sensor S3_1. La cinta deberá moverse en primer lugar hacia la derecha hasta que se active el sensor S3_2, que indicará que la caja se encuentra en uno de sus extremos. Una vez allí, se deberá activar el pistón E1 que permite estampar la etiqueta en la caja y activar también el pistón P durante 5 segundos (temporizador TM2) que permite expulsar una caja desde la posición indicada por S3_1 hasta la tercera cinta transportadora (en el primer ciclo no habrá caja). A continuación, se activará el motor M1 (durante los mencionados 10 segundos) para permitir que caiga otra caja en la posición S3_1 procedente de la cinta 1, decrementando el contador de cajas en cinta 1. A continuación la cinta 2 ( M2) se moverá hacia la izquierda hasta que la nueva caja llegue a la posición indicada por el sensor S3_3, procediendo en ese momento a la activación del pistón E2 que estampará la etiqueta y a la activación del pistón P durante 5 segundos que expulsará la caja ya etiquetada a la cinta 3. A continuación, se permitirá al Torillo_2 que introduzca una caja nueva en la cinta 1 y la activación del motor de la cinta 1 ( M1) durante 10 segundos para permitir que caiga una nueva caja en la posición dada por S3_1, repitiendo el ciclo completo.


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La tercera cinta, gobernada por el motor M3 estará siempre en movimiento hasta que se active el sensor S3_4 que indica que una caja ha llegado hasta el final de la misma y hay que pararla, momento en el cuál además se activará una señal Fin_Ma3 para que el Torillo_2 pueda llevar la caja hasta el almacén de salida (A2), activando el sensor S4 a su llegada, que indica que se ha liberado el Torillo_2. Una vez que S3_4 no detecta caja, la cinta M3 seguirá girando.

3.6: dosificador mezclador automático Un Mezclador pivotante recibe los productos A y B pesados por la báscula C y briquetas solubles llevadas una a una por una cinta de alimentación. El automatismo permite realizar una mezcla que contiene los tres productos. Se cuenta por tanto con:     

Un mezclador pivotante. Dos contenedores con diferentes sustancias. Una báscula. Una cinta transportadora que suministrará briquetas solubles. Los elementos de control necesarios para la ejecución del problema.

3.6: dosificador mezclador automático

El ciclo a realizar será el siguiente: la acción sobre el botón de alimentación provoca la pesada y alimentación de los productos de la siguiente forma:    

Pesada del producto A, hasta la referencia 1; Pesada del producto B, hasta la referencia 2; A continuación, vaciado de la báscula C en el mezclador; Alimentación de dos briquetas.

El ciclo se termina con la rotación del mezclador y su pivotamiento al cabo de un tiempo t, manteniéndose la rotación del mezclador durante el vaciado.


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Descripción en detalle: al accionar el pulsador de alimentación, la primera acción a realizar será la pesada del producto A. Una vez concluida ésta, se realizan tres acciones simultáneas que son: cierre de Va, pesada del producto B y la alimentación de dos briquetas. Cuando estas acciones han terminado se puede pasar al vaciado de la báscula. Una vez vaciada se ejecutan dos acciones simultáneas, que son el cierre de la válvula Vc y la puesta en marcha del mezclador. Transcurrido el tiempo necesario para la mezcla, se puede iniciar el vaciado del mezclador; cuando esta acción ha concluido, se para el motor de giro a la derecha, el motor del mezclador y se inicia el giro a izquierdas; cuando el mezclador ha recuperado su posición se para el motor de giro a izquierdas y se vuelve al inicio.

3.7: célula de fabricación flexible Se desea programar un autómata que gobierne el funcionamiento de una célula de fabricación flexible. Como se observa en la figura, la célula está compuesta por: una cinta de alimentación de material, dos robots R1 y R2 para transporte de piezas, tres máquinas de transformación de piezas y un almacén. s2 s1 s0

R1

Máquina M2- 2 min

s4 Almacén

Máquina M1- 1 min

R2

MR1 MR2_2 MR2_3 MR2_A MR3_A

Máquina M3- 2 min s3

3.7: Célula de fabricación flexible

La presencia de pieza en la cinta de alimentación se detecta mediante el sensor s0. Si el robot R1 está libre, existe pieza en la cinta y no hay ninguna pieza en la máquina 1, se activará el motor del robot MR1 para que lleve la pieza de la cinta a la máquina 1. La llegada y presencia de pieza en la máquina 1 se detectará mediante el sensor s1. Una vez depositada la pieza en la máquina 1, habrá que activar el motor M1 de dicha máquina y tenerlo funcionando durante 1 minuto. Una vez finalizado el procesamiento en la máquina 1, el robot R2 será el encargado de transportar la pieza a la máquina 2 ó 3 (la que esté libre en ese momento, si es que hay alguna libre). Para transportar la pieza de la máquina 1 a la 2 se activará una señal MR2_2. Para transportar la pieza de la máquina 1 a la 3 se activará una señal MR2_3. La llegada y presencia de piezas en las máquinas 2 y 3 se detecta mediante los sensores s2 y s3 respectivamente. Una vez depositada la pieza en la máquina 2, se activará su motor correspondiente M2 durante 2 minutos (lo mismo se aplica para la máquina 3 activando el motor M3 durante 2 minutos). Una vez finalizado el procesado en alguna de las dos máquinas y si el robot R2 está libre, se procederá a su traslado al almacén, activando las señales MR2_A si es


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de la máquina 2 al almacén o MR3_A en el caso de traslado de la máquina 3 al almacén. La llegada y presencia de pieza en el almacén se reconoce mediante la activación del sensor s4. Por tanto, las cuatro maniobras posibles del robot R2 se denotan mediante (MR2_2, MR2_4, MR2_A, MR3_A).

3.8: taladradora automática Para la realización de este problema contaremos con:  Dos cilindros de doble efecto (A y C).  Dos cilindros de simple efecto (B y D).  Seis finales de carrera (2,3,4,5,6 y 7).  Un detector de posición (S2).  Motor broca. Descripción del proceso: las piezas se almacenan en un conducto alimentador. Si se detecta la presencia de una pieza en el conducto alimentador (S2 activado), se hace salir el cilindro A, que introduce la pieza en el dispositivo de sujeción. Después de haber quedado bloqueada mediante los cilindros B y D (éste en posición de reposo), la broca gira (motor broca) y comienza a descender (sale el cilindro C); al terminar el primer taladrado, el cilindro C se retira a su posición inicial. Seguidamente se libera la pieza y el cilindro D la sitúa para el segundo taladrado; la pieza se vuelve a fijar con el cilindro B y el D (en posición 2); se repite el proceso de taladrado; al finalizar, el cilindro C regresa a su posición alta, el motor de la broca se para. El cilindro B libera la pieza y el D regresa a su posición inicial. La pieza puede ser retirada del sistema. El sistema cuenta con un paro de emergencia, que entrará en funcionamiento siempre que el detector S2 no esté activado. La siguiente figura ilustra el proceso:

3.8: taladradora automática Descripción en detalle: el proceso comienza cuando todos los cilindros se encuentran en posición de reposo y el detector S2 activado. La primera acción a realizar es el avance del cilindro A, hasta que llega al final de carrera 2. Cuando llega a este punto retrocede, hasta llegar al final de carrera 1. Cuando el cilindro A ha terminado su retroceso, sale el cilindro B hasta llegar a 4. Cuando la pieza está sujeta, el motor de la broca se conecta y el cilindro C comienza a bajar. Cuando el cilindro C llega al final de carrera 6, se libera la pieza (retroceso del cilindro B) y retrocede el cilindro C. Una vez que el cilindro C ISA. Dpto. Lenguajes y Computación. Universidad de Almería

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llega al final de carrera 5, los cilindros B y D comienzan a salir para fijar la pieza para el segundo taladrado. Una vez que la pieza ha sido fijada (cilindros tocando finales de carrera 4 y 7), el cilindro C sale de nuevo hasta llegar a la posición 6, a partir de la cual el motor de la broca se para y los cilindros B, D y C inician su retroceso. Llegado este punto, el sistema se encuentra en condiciones de iniciar un nuevo ciclo, siempre y cuando el detector S2 se encuentre activado.

3.9: control de temperatura de un líquido Se trata de mantener la temperatura de un líquido entre dos márgenes determinados (60 y 65 ºC) y de que el nivel en los depósitos mantenga una determinada capacidad. Para la realización del problema se cuenta con:  

   

Dos depósitos de líquido. Dos válvulas, con dos sensores de posición cada una, que indicarán la situación de las válvulas. Dos sensores: uno de temperatura y otro de nivel de líquido. Un grupo calefactor, formado por un serpentín y una resistencia. Una bomba, con su correspondiente motor. Un equipo de bombeo de aire.

Si la temperatura se encuentra dentro de los márgenes fijados, la válvula 1 se abrirá, y la válvula 2 se abrirá hasta que el depósito 2 alcance la capacidad fijada; cuando la alcance, la válvula 2 se cerrará y permanecerá así hasta que el líquido contenido en el depósito 2 se encuentre por debajo del límite fijado. Cuando la temperatura salga de los márgenes de temperatura fijados, las válvulas de entrada y de salida se cerrarán (independientemente de que el depósito 2 esté recuperando su nivel ) y permanecerán cerradas hasta que la temperatura sea la fijada. Siempre predominará la variable temperatura con respecto a la variable de nivel de líquido.

3.9: control de temperatura de un líquido Descripción en detalle: cuando la temperatura es menor de 60 grados y el depósito 2 está lleno, se cierra la válvula 1 y se cierra la válvula 2, se activa la resistencia calefactora y se conecta la bomba. Cuando la temperatura es la fijada, se abren las válvulas 1 y la 2. También se desconecta la resistencia calefactora y la bomba volviendo el sistema al equilibrio. Cuando la temperatura permanece entre los márgenes fijados y ISA. Dpto. Lenguajes y Computación. Universidad de Almería

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el depósito 2 pierde el nivel fijado, se abrirá la válvula 2 hasta que se recupere el nivel fijado; si la temperatura se mantiene durante el llenado del depósito 2, se pasa al cierre de la válvula 2; si la temperatura disminuye por debajo de los 60 grados se repite el proceso anteriormente descrito para esta eventualidad. Si la temperatura es superior a 65 grados, se cerrarán las válvulas 1 y 2, se conectará la bomba y el aire. Cuando la temperatura se encuentre de nuevo entre los márgenes fijados, se abre la válvula 1, se abre la válvula 2, hasta que el nivel del depósito 2 sea el fijado; a continuación se cierra la válvula 2 y se desconecta el aire y la bomba, volviendo el sistema al equilibrio.

3.10: tanques de agitación Considérese un sistema compuesto por tres tanques tal y como se describe en la siguiente figura. En primer lugar se abren las válvulas de llenado ( VL1 y VL2) de los tanques superiores D1 y D2 para que se llenen con los productos S1 y S2 respectivamente, hasta que los sensores de nivel superior correspondientes ( NS1 y NS2) estén activados. A continuación se calientan hasta que sus temperaturas alcancen el valor de consigna, manteniendo el agitador correspondiente funcionando ( A1=1, A2=1). En ese momento (cuando los dos tanques han alcanzado sus temperaturas respectivas de referencia), los productos se descargan en el tanque D3 abriendo las válvulas de vaciado (VV1 y VV2) de cada depósito y se agita hasta que los dos depósitos hayan terminado de vaciarse, lo cual es detectado porque se activan los sensores de nivel bajo correspondientes ( NB1 y NB2). En ese momento se debe abrir la válvula de vaciado (VV3) del tanque D3, que debe permanecer abierta hasta que se active la señal de nivel bajo correspondiente y empezar un nuevo ciclo.

3.10: tanques de agitación

3.11: automatización del movimiento de una grúa La siguiente figura muestra una instalación donde se dispone de una grúa aérea para transporte de material. La grúa se gobierna desde un autómata programable (AP) a través ISA. Dpto. Lenguajes y Computación. Universidad de Almería

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de tres señales que hacen que se desplace hacia la izquierda (I), derecha (D) y que realice una maniobra de agarre/suelta de pieza (AS). Cada vez que se ordena la maniobra mediante una salida, el AP activa un temporizador de 20 segundos. Cuando el temporizador termina indica que la maniobra ha terminado. En sus desplazamientos la grúa se puede detener en cuatro posiciones G1, G2, G3 y G4, donde hay sensores fin de carrera que indican al AP que la grúa ha llegado a dicha posición. En la nave hay cuatro secciones donde se manipula material. La presencia de material en cada una de las secciones se indica por un sensor correspondiente (S1, S2, S3 y S4). El procesamiento en cada sección es el siguiente: 





Secciones 1 y 3: cuando haya material (S1 y/o S3 activo), el AP debe ordenar un desplazamiento de la grúa a G1 ó G3, ordenar una maniobra de agarre/suelta (con temporizado correspondiente), desplazar el material a G2 ó G4 respectivamente y ordenar de nuevo una maniobra de agarre/suelta (con temporizado correspondiente). Si hay pieza simultáneamente en S1 y S3 tendrá prioridad el desplazamiento de la que se encuentre en S3. Sección 2: cuando se detecte material en S2, el AP activará dos procesos P1 y P2 (a través de dos salidas). Una vez finalizados los procesos, cada uno activa un fin de carrera (FP1, FP2 respectivamente). Cuando los dos finales de carrera estén activados, el AP mandará una señal © para activar una cinta transportadora que transportará el material hasta que se active S3. Sección 4: cuando se detecta pieza en S4, al AP activa una luz para que retiren el material e incrementará un contador del número de piezas.

La operación diaria se inicia con un pulsador de marcha (PM).

G1

G2

I

G3

G4

D AS C S1

S2 S3 P1-FP1 P2-FP2

S4

3.11: automatización del movimiento de una grúa


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3.12: detección y expulsión de botellas sin tapón Una de las fases de producción en una cadena de embotellado consiste en la colocación de un tapón en la botella una vez finalizada la secuencia de llenado. Los elementos que se utilizan en este problema son: Dos motores M1 y M2 que moverán sus correspondientes cintas transportadoras. Un detector inductivo para los tapones. Un detector fotoeléctrico para las botellas. Un mecanismo de expulsión para las botellas sin tapón. Las botellas se desplazan por la cinta 1, separadas por la misma distancia y a velocidad constante. Se trata de detectar y sacar de la cadena las botellas que salgan de la fase de cierre sin el correspondiente tapón; además, si en un determinado periodo de tiempo (en este caso el correspondiente a 7 botellas) se rechazan más de 3 botellas seguidas, debe activarse una alarma. Para la detección de la botella defectuosa se conjugan las acciones de detección de un sensor inductivo, que detecta la presencia del tapón, y de un equipo fotoeléctrico que señala la presencia de las botellas.

3.12: detección de botellas sin tapón Descripción en detalle: al activar el pulsador de marcha M, la cinta 1 se pone en funcionamiento. Cuando se detecta una botella sin tapón se activa la cinta 2; en el momento en que la botella sin tapón esté en la zona de expulsión, se activará el mecanismo de expulsión. Cuando éste haya dado un giro de 90 grados, la botella sin tapón se encontrará en la cinta 2, parándose ésta y volviendo al ciclo de inicio. Si en un periodo en el que pasan 7 botellas se detectan 3 sin tapón se parará la cinta 1 y simultáneamente se activará la alarma; estas fases serán activas hasta que las botellas defectuosas sean retiradas y se pulse el rearme. Una vez pulsado el rearme se conectará de nuevo la cinta 1 y simultáneamente se desconectará la alarma. La puesta a cero de las botellas detectadas se hará mediante un pulsador PC.


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3.13: proceso de electrólisis El proceso que se va a describir a continuación consiste en el procedimiento para el tratamiento de superficies, con el fin de hacerlas resistentes a la oxidación. Para la realización del proceso se cuenta con: Dos motores de doble sentido de rotación, uno para el movimiento vertical de la grúa y otro para el movimiento transversal. Seis finales de carrera. Un contacto de inicio de ciclo. El sistema constará de tres baños:   

Uno par ale desengrasado de las piezas. Otro para el aclarado de las piezas. Un tercero donde se les dará el baño electrolítico.

La grúa introducirá la jaula portadora de las piezas a tratar en cada uno de los baños, comenzando por el de desengrasado, a continuación en el de aclarado y por último les dará el baño electrolítico; en este último, la grúa debe permanecer un tiempo determinado para conseguir una uniformidad en la superficie de las piezas tratadas.

3.13: proceso de electrólisis Descripción en detalle: el ciclo se inicia al pulsar el contacto de marcha; la primera acción a realizar es la subida de la grúa; cuando toca el final de carrera F3, la grúa comenzará a avanzar, hasta llegar al final de carrera F4, en dicho punto la grúa desciende; una vez que toca el final de carrera F2, la grúa vuelve a ascender hasta tocar de nuevo el final de carrera F3, momento en el cual la grúa vuelve a avanzar, hasta alcanzar la posición de F5, momento en el cual se repiten los movimientos de descenso y ascenso de la grúa. Cuando la grúa está de nuevo arriba avanza hasta F6, vuelve a bajar y cuanto toca F2 se conecta el proceso de electrólisis. Cuando ha pasado el tiempo fijado, se desconecta el proceso de electrólisis y la grúa comienza a ascender hasta que toca a F3. Al llegar a este punto, la grúa inicia el movimiento de retroceso, hasta llegar al final de carrera F7, momento en el cual volverá a descender hasta activar el final de carrera F2.


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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN

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