Libro - Final

Modulo de Aprendizaje “Ascensor Controlado por PLC” Proyecto de Mejoramient Mejoramiento o Tecnológico De: Alumnos del SENATI

2010 - II

DEDICATORIA

Dedicamos a nuestros padres, Instructores, compañeros Y a todas aquellas personas que hicieron posible nuestra Formación y capacitación para realizar este proyecto.

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Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

DEDICATORIA

Dedicamos a nuestros padres, Instructores, compañeros Y a todas aquellas personas que hicieron posible nuestra Formación y capacitación para realizar este proyecto.

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AGRADECIMIENTO

Primeramente agradecemos a Dios por toda la ayuda que nos brinda y a la vez a todas las personas que nos brindaron su grato apoyo hacia nosotros. Agradecemos desde el fondo de nuestros corazones a todas aquellas personas que nos apoyaron. De manera especial expresamos nuestra sencillez acostumbrada, nuestro profundo agradecimiento a nuestros padres quienes nos apoyaron económicamente brindándonos todo su apoyo para la elaboración de este Proyecto, también agradezco a SENATI y a los docentes por transmitir sus conocimientos en la formación de nuestros estudio.

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PRESENTACIÓN Señores miembros del jurado:

En nuestra condición de alumnos del SENATI y que habiendo aprobado satisfactoriamente hasta el quinto semestre todas las áreas de la estructura curricular,

nos permitimos presentar a vuestra consideración el Proyecto

Titulada “MODULO DE APRENDIZAJE ASCENSOR CONTROLADO POR UN PLC”

que nos permitirá calificar y optar el titulo de técnico medio en la

espacialidad de Automatización Industrial. Esperamos que el presente trabajo cumpla las expectativas y merezca la aprobación de los Señores Miembros del Jurado y a través de ellos, va nuestro agradecimiento a los señores formadores que hemos tenido a lo largo de nuestra carrera.

Arequipa, Noviembre del 2010

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LOS AUTORES


INDICE

CAPÍTULO I PRELIMINARES 1.1. Presentación 1.1.1. Presentación del Proyecto ................................................................. 8 1.1.2. Presentación del Participante ............................................................ 9 1.2. Antecedentes ............................................................................................... 10 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivos Generales ........................................................................ 10 1.3.2. Objetivos Específicos ...................................................................... 10

CAPÍTULO II MARCO TEORICO 2.1.

Corte plasma................................................................................................ 11

2.2.

Cables.......................................................................................................... 13

2.3.

Terminales .................................................................................................. 15


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2.4.

Contactores ................................................................................................. 16

2.5.

Motor............................................................................................................ 22

2.6.

Condensador ............................................................................................... 24

2.7.

Transformador ............................................................................................. 28

2.8.

Fin de carrera............................................................................................... 30

2.9.

Led ............................................................................................................... 33

2.10. Relé ............................................................................................................. 36 2.11. PLC .............................................................................................................. 39 2.11.1. PLC SIEMENS ................................................................................ 44 2.11.2. PLC ALLEN BRADLEY ................................................................... 46 2.12. Pulsadores .................................................................................................. 48

CAPÍTULO III ELABORACIÓN DE PROYECTO 3.1. Proceso de Ejecución ......................................................................... 50 3.2. Esquema Ladder en PLC Siemens ................................................... 52 6

3.3. Plano Eléctrico del ascensor ............................................................. 55


3.4. Plano mecánico ................................................................................. 56 3.5. Esquema eléctrico de fuente regulable .............................................. 57 3.6. Cuadro de avances ........................................................................... 58 3.7. Costo del Proyecto ............................................................................. 59

CONCLUSIONES ....................................................................................... 60 SUGERENCIAS ......................................................................................... 61 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 62

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CAPÍTULO I PRELIMINARES 1.2.PRESENTACIÓN 1.2.1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DENOMINACION DEL PROYECTO: MODULO DE APRENDIZAJE “ASCENSOR” CONTROLADO

POR PLC INSTITUCION: SENATI LUGAR: U.F.P. ELECTROTECNIA AULA -TALLER DE PLC FECHA DE REALIZACION DEL TRABAJO: SEPTIEMBRE – NOVIEMBRE DEL 2010


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LOCALIDAD DE LA INSTITUCION: MIGUEL FORGA 246 - PARQUE INDUSTRIAL DEPARTAMENTO: AREQUIPA PROVINCIA: AREQUIPA AÑO: 2010

1.2.2. PRESENTACIÓN DEL PARTICIPANTE INTEGRANTES: AGUILAR GUEVARA NELSON ALEXANDER ALFARO TAPIA JORGE RICARDO CRUZ SALCEDO EDSON HUAHUACONDORI CALLAPAZA JUNIOR ÁNGEL YUCRA CUBA JHOANA MARGOTH PROGRAMA: TECNICOS INDUSTRIALES CARRERA: AUTOMATIZACION INDUSTRIAL PROMOCION: 2008-1 9

GRUPO: UNICO Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

1.4. ANTECEDENTES La institución cuenta con equipos para la enseñanza de PLC, dichos equipos no cuentan con un modulo de demostración con el cual se podría realizar ensayos, asi lograr un mejor aprendizaje. Es por eso que optamos por modificar un modulo con ascensor comandado por circuitos digitales a un modulo comandado por PLC en el cual se pueda utilizar los diferentes tipos de PLC existentes en el SENATI.

1.5. OBJETIVOS 1.5.1. OBJETIVOS GENERALES Por medio del siguiente proyecto se realizara un modulo de aprendizaje para PLC, con el cual se espera poder ayudar al mejor aprendiza je de los PLC’s Allen Bradley, Siemens, Telemecanique y Mitsubishi. 1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Armar el modulo para el PLC



Realizar pruebas con respectivos equipos



Trabajo con seguridad



Mejoramiento de la calidad de enseñanza



Trabajar con las normativas de seguridad 10


CAPÍTULO II MARCO TEORICO 2.1. CORTE PLASMA El fundamento del corte por plasma se basa en elevar la temperatura del material a cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30.000 °C, llevando el gas utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en el que los electrones se disocian del átomo y el gas se ioniza (se vuelve conductor) El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar. La ventaja principal de este sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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debido a la compactación calorífica de la zona de corte. También es valorable la economía de los gases aplicables, ya que a priori es viable cualquiera, si bien es cierto que no debe de atacar al electrodo ni a la pieza.

El equipo necesario para aportar esta energía consiste en un generador de alta frecuencia alimentado de energía eléctrica, gas para generar la llama

de

calentamiento

(argón, hidrógeno, nitrógeno),

y

un

portaelectrodos y electrodo que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio o circonio. Por la vertiente eléctrica del equipo, la normas de seguridad aplicables son las correspondientes a esta maquinaria, considerando adicionalmente los gases que puedan desprenderse en el proceso por suciedad de la pieza. Cualquier material conductivo puede ser cortado con este sistema El corte con plasma a diferencia del oxicorte, tiene un espectro de aplicación sobre materiales más amplio. Especialmente se puede destacar la versatilidad para corte de metales en calibres delgados, lo cual con oxicorte no es posible considerando aspectos como la calidad de corte y el efecto negativo sobre la la estructura molecular al verse afectada por las altas temperaturas y metales ferrosos al cromo niquel (aceros inoxidables), además del aluminio y el cobre. Adicionalmente, el Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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corte con plasma es un proceso que brinda mayor productividad toda vez que la velocidad de corte es mayor, dependiendo del calibre del material hasta 6 veces mayor, lo cual entrega una razón de costo-beneficio mejor que el oxicorte.

2.2. CABLES Los cables cuyo propósito es conducir electricidad 1 se fabrican generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminioque aunque posee menor conductividad es más económico. Generalmente cuenta con aislamiento en el orden de 500 µm hasta los 5 cm; dicho aislamiento es plástico, su tipo y grosor dependerá de la aplicación que tenga el cable así como el grosor mismo del material conductor. Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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Las partes generales de un cable eléctrico son: 

Conductor: Elemento que conduce la corriente eléctrica y puede ser de diversos materiales metálicos. Puede estar formado por uno o varios hilos.



Aislamiento: Recubrimiento que envuelve al conductor, para evitar la circulación de corriente eléctrica fuera del mismo.



Capa de relleno: Material aislante que envuelve a los conductores para mantener la sección circular del conjunto.



Cubierta: Está hecha de materiales que protejan mecánicamente al cable. Tiene como función proteger el aislamiento de los conductores de la acción de la temperatura, sol, lluvia, etc. CABLE TWF – 70

Temperatura: 70°C Aplicaciones: Para instalaciones fijas o móviles, en locales con ambiente seco o húmedo,

donde

se requieran cables flexibles. Construcción: Conductor flexible de cobre suave cableado en haz, flexibilidad clase 5 Aislamiento con Cloruro de Polivinilo


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2.3. TERMINALES A los conductores, en especial los flexibles constituidos por pequeños hilos, se les pone terminales para reforzarlos y así facilitar su entrada en los borneros y evitar dispersión de hilos, que repercute en pérdidas de sección y posibles cortocircuitos o interferencias con señales defectuosas. También se emplean terminales para cables de gran sección cuando se sujetan con tornillos. Los terminales se elegirán en función al tipo de conductor y forma de fijación de los mismos. Diferentes tipos de formas de terminales

Las que se usaron fueron estos tipos de conectores

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2.4. CONTACTORES Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.

Partes del Contactor Carcasa Es el soporte fabricado en material no conductor que posee rigidez y soporta el calor no extremo, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores al contactor. ademas es la presentación visual del contactor. Electroimán Es el elemento motor del contactor, compuesto por una serie de dispositivos, los más importantes son el circuito magnético y la bobina; su finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo,


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generando así un campo magnético muy intenso, que provocará un movimiento mecánico. Bobina Es un arrollamiento de cable de cobre muy delgado con un gran número de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético. Éste a su vez produce un campo electromagnético, superior al par resistente de los muelles, que a modo de resortes, se separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente. Cuando

una

bobina

se

alimenta

con

corriente

alterna

la intensidad absorbida por esta, denominada corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito solo se tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura y a la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que el circuito magnético se cierra, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se reduce, obteniendo así una corriente de mantenimiento o de trabajo más baja. Se hace referencia a las bobinas de la siguiente forma: A1 y A2. Núcleo Es una parte metálica, de material ferromagnético, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcasa.Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la


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columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura. Espira de sombra Forma parte del circuito magnético, situado en el núcleo de la bobina, y su misión es crear un flujo magnético auxiliar desfasado 120° con respecto al flujo principal, capaz de mantener la armadura atraída por el núcleo evitando asi ruidos y vibraciones. Armadura Elemento móvil, cuya construcción es similar a la del núcleo, pero sin espiras de sombra. Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina cota de llamada. Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito magnético, se realicen de forma muy rápida, alrededor de unos 10 milisegundos. Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no logrará atraer a la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria. Contactos Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente en cuanto la bobina se energice. Todo 18

contacto esta compuesto por tres conjuntos de elementos:




Dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura para establecer o interrumpir el paso de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva el mencionado resorte que garantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes.



Contactos principales: su función es establecer o interrumpir el circuito principal, consiguiendo así que la corriente se transporte desde la red a la carga. Simbología: se referencian con una sola cifra del 1 al 16.



Contactos auxiliares: son contactos cuya función específica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactores o los elementos de señalización, por lo cual están dimensionados únicamente para intensidades muy pequeñas. Los tipos más comunes son:



Instantáneos: actúan tan pronto se energiza la bobina del contactor, se encargan de abrir y cerrar el circuito.



Temporizados: actúan transcurrido un tiempo determinado desde que se energiza la bobina (temporizados a la conexión) o desde que se desenergiza la bobina (temporizados a la desconexión).



De apertura lenta: el desplazamiento y la velocidad del contacto móvil es igual al de la armadura.



De apertura positiva: los contactos cerrados y abiertos no pueden coincidir cerrados en ningún momento.

En su simbología aparecen con dos cifras donde la unidad indica: 

1 y 2, contacto normalmente cerrados, NC. Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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

3 y 4, contacto normalmente abiertos, NA.



5 y 6, contacto NC de apertura temporizada o de protección.



7 y 8, contacto NA de cierre temporizado o de protección.

Por su parte, la cifra de las decenas indica el número de orden de cada contacto en el contactor. En un lado se indica a qué contactor pertenece.

Resorte Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posición de reposo una vez que cesa el campo magnético de la bobina. Funcionamiento Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo.


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Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: 

Por rotación, pivote sobre su eje.



Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.



Combinación de movimientos, rotación y traslación.

Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil.Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie.

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2.5. MOTOR Un motor es la parte de una máquina capaz de transformar cualquier tipo de

energía

(eléctrica,

de combustibles fósiles,

etc.),

en energía

mecánica capaz de realizar un trabajo. Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica

en

energía

mecánica

por

medio

de

interacciones

electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.

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Funcionamiento

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.

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2.6. CONDENSADOR Los condensadores están formados por dos armaduras conductoras, separadas por un material dieléctrico que da nombre al tipo de condensador. Los hay de diversos tipos, cerámicos, de poliéster, electrolíticos, de papel, de mica, de tántalo, variables y ajustables.

Condensadores fijos

Los electrolíticos tienen polaridad y se debe respetar, en caso contrario el condensador puede explotar. 24

Por lo general se indica el valor de los mismos en la carcasa, si no se hace de forma directa se utiliza el código de colores empezando de arriba Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

a bajo su lectura. Cada condensador dispone de una lectura distinta, se incluye como dato importante la tensión máxima de trabajo del mismo.

Los símbolos de los condensadores son:

Símbolos de condensadores

Para entender el funcionamiento de un condensador lo vamos a someter a la carga y descarga del mismo en serie con una resistencia.


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Carga del condensador

Cuando cerramos el circuito de carga el condensador se carga hasta alcanzar casi la tensión de alimentación. El tiempo de carga depende de la capacidad del condensador y del valor óhmico de la resistencia que está en serie con él R1, siguiendo la fórmula: t1= 5*R1*C

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Descarga del condensador

Cuando cerramos el circuito de descarga, es el condensador el que entrega la corriente a la resistencia hasta agotarse su carga. El tiempo de descarga ahora depende de la capacidad y de la resistencia de descarga R2. t2= 5*R2*C Una de las aplicaciones más comunes para los condensadores son los temporizadores, esperar hasta que el condensador se cargue o descargue. 27


2.7. TRANSFORMADOR Se

denomina transformador o trafo (abreviatura)

a

un dispositivo

eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro

silicio.

Las

bobinas

o

devanados

se

denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.


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El símbolo del transformador es:

Símbolo del transformador

Entre la primera bobina y la segunda se cumple que ambas transmiten la misma potencia. P1 = P2 O lo que es lo mismo V1 * I1 = V2 *I2 Otra forma de expresarlo es:


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V1 / V2 = I2 / I1 = m (relación de transformación). También se cumple que la relación entre el número de espiras de la primera bobina y la segunda es proporcional a la tensión que hay entre ellas. También se le conoce como relación de transformación. N1 / N2 = V1 / V2 = m (relación de transformación). Los transformadores se utilizan en el transporte de la energía eléctrica. Cuando se genera, se eleva la tensión con ayuda de ellos, se transporta por las líneas, y se baja otra vez con transformadores hasta un valor con el que poder utilizarla, sin demasiados riesgos para las personas.

2.8. FIN DE CARRERA El sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit swicht, llamados Finales de Carrera, son dispositivos eléctricos también son utilizados para transformar un movimiento mecánico en una señal eléctrica. El movimiento mecánico en forma de leva o empujador actúa sobre la palanca o pistón de accionamiento del interruptor de posición haciendo abrir o cerrar un contacto eléctrico del interruptor. Esta señal eléctrica se utiliza para posicionar, contar, parar o iniciar una secuencia operativa al actuar sobre los elementos de control de la máquina.


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Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. 1. Resorte 2. Soporte 3. Leva de accionamiento 4. Eje 5. Resorte de copa 6. Resorte de presión 7. Contacto móvil

Tipos de palanca

El accionamiento por palanca supone aproximadamente el 90% del total de aplicaciones de los interruptores de posición. Esta diseñada para ser accionada por cualquier leva cuyo movimiento sea perpendicular al eje sobre el que gira la palanca. La elección de longitud de la palanca debe basarse en la distancia entre la leva y el eje del interruptor. Si se prevén desplazamientos laterales de la leva, deberá utilizarse una palanca con rodillo más ancho. Cuando se utilizan levas pasantes, el perfil de salida debe diseñarse de modo que impida el retorno brusco de la palanca y evitar así un posible rebote o repetición de ciclo.


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Elección

La adecuada elección de un interruptor de posición consiste basicamente, en la correcta determinación del elemento de accionamiento y del cuerpo aprobado. La elección del tipo de accionamiento de la forma de la velocidad, dirección y carrera de la lava o parte de la máquina que lo hará actuar y de la precisión requerida. La elección del cuerpo dependerá del grado de protección requerido y de las dimensiones disponibles. Otras consideraciones como frecuencia de maniobra, margen de temperaturas o características eléctricas deben también ponerse en cuenta en la elección. Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.

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2.9. LED Un led o diodo emisor de luz es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PNP del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo.

Símbolo del diodo LED El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros. Eléctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.


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Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los portadores

de

carga

(electrones y

huecos).

Hay

un

tipo

de

recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la longitud de onda y por ende el color. Ver la tabla más abajo Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar. El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

Los diodos LED tiene enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común. Aplicaciones tiene

el diodo

LED.

Se

utiliza

ampliamente

en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento. Ejemplos - Se utilizan para desplegar contadores. - Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua. - Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna. - En dispositivos de alarma, etc. Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusoras de luz. Con

los

últimos

adelantos,

en

los diodos LED de alta luminosidad, este problema prácticamente ha quedado en el pasado.


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2.10. RELE El Relé es un interruptor operado magnéticamente. El relé se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione). Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.

Funcionamiento del Relé:

Si el electroimán está activo jala el brazo (armadura) y conecta los puntos C y D. Si el electroimán se desactiva, conecta los puntos D y E. De esta manera se puede conectar algo, cuando el electroimán está activo, y otra cosa conectada, cuando está inactivo.

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Es importante saber cual es la resistencia del bobinado del electroimán (lo que está entre los terminales A y B) que activa el relé y con cuanto voltaje este se activa.

Este voltaje y esta resistencia nos informan que magnitud debe de tener la señal que activará el relé y cuanta corriente se debe suministrar a éste. La corriente se obtiene con ayuda de la Ley de Ohm: I = V / R.

Donde: - I es la corriente necesaria para activar el relé - V es el voltaje para activar el relé - R es la resistencia del bobinado del relé


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Ventajas del Relé

- El Relé permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar. - El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente. - Con una sola señal de control, puedo controlar varios relés a la

vez.

Relé

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2.11. PLC Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el

programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la

instalación.

Campos de aplicación

El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales


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de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como: 

Espacio reducido



Procesos de producción periódicamente cambiantes



Procesos secuenciales



Maquinaria de procesos variables



Instalaciones de procesos complejos y amplios



Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso

Ejemplos de aplicaciones generales: 

Maniobra de máquinas



Maquinaria industrial de plástico



Máquinas transfer



Maquinaria de embalajes



Maniobra de instalaciones:



Instalación de aire acondicionado, calefacción.



Instalaciones de seguridad



Señalización y control: Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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

Chequeo de programas



Señalización del estado de procesos

Ventajas e inconvenientes

No todos los autómatas ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, ello es debido, principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado y las innovaciones técnicas que surgen constantemente. Tales consideraciones me obligan e referirme a las ventajas que proporciona un autómata de tipo medio. Ventajas



Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:



No es necesario dibujar el esquema de contactos



No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande.



La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega.



Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.



Mínimo espacio de ocupación.



Menor coste de mano de obra de la instalación.


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

Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías.



Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.



Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado.



Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.

Inconvenientes

Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya se encargan de dicho adiestramiento. 

El coste inicial también puede ser un inconveniente.



Funciones básicas de un PLC

Detección:

Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación. Mando:

Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores.


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Dialogo hombre maquina:

Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso. Programación:

Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina. Redes de comunicación

Permiten establecer comunicación con otras partes de control. Las redes industriales permiten la comunicación y el intercambio de datos entre autómatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarse telegramas e intercambiar tablas de memoria compartida. Sistemas de supervisión

También los autómatas permiten comunicarse con ordenadores provistos de programas de supervisión industrial. Esta comunicación se realiza por una red industrial o por medio de una simple conexión por el puerto serie del ordenador. Control de procesos continuos:

Además de dedicarse al control de sistemas de eventos discretos los autómatas llevan incorporadas funciones que permiten el control de procesos continuos. Disponen de módulos de entrada y salida analógicas Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que están programados en el autómata. Entradas- Salidas distribuidas:

Los módulos de entrada salida no tienen porqué estar en el armario del autómata. Pueden estar distribuidos por la instalación, se comunican con la unidad central del autómata mediante un cable de red. Buses de campo:

Mediante un solo cable de comunicación se pueden conectar al bus captadores y accionadores, reemplazando al cableado tradicional. El autómata consulta cíclicamente el estado de los captadores y actualiza el estado de los accionadores.

2.11.1. PLC SIEMENES Los elementos importantes en un programa para PLC al igual que un alambrado lógico con elementos eléctricos como relevadores son: - Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados. - Bobinas. - Temporizadores (Timers). - Contadores.


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A continuación se muestran los símbolos de cada elemento a través de siemens:

Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados

Un contacto es un elemento eléctrico el cual su principal y única función es abrir y cerrar un circuito eléctrico ya sea para impedir el paso de la corriente o permitir el paso de la misma. Un contacto es un elemento de entrada. Así lo lee el PLC. Las entradas se representan por medio de la letra I. Cuando un contacto se activa y éste se cierra (contacto normalmente abierto) este pasa de un estado lógico 0 a un estado lógico de 1. Cuando un contacto se activa y este se abre (contacto normalmente cerrado) este pasa de un estado lógico 1 a un estado lógico 0. Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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Elementos de un PLC: Bobinas

Las bobinas no son más que un arrollamiento de alambres los cuales al aplicarles un voltaje estas crearán un fuerte campo magnético. Por lo tanto las bobinas que actúan en los programas de PLC representan los electroimanes de los relevadores eléctricos. Las bobinas se consideran como elementos internos del PLC pero estas también representan salidas. Cuando se representan internamente actúan como electroimanes donde su principal letra característica son: la M y la V. Cuando

representan

una

salida

estos

se

representan

especialmente con la letra Q. (las salidas mas comunes representan a motores eléctricos, solenoides, cilindros eléctricos entre otras salidas)

2.11.2. PLC ALLEN BRADLEY

MicroLogix 1000 ofrece alta velocidad, las instrucciones de gran alcance y las comunicaciones flexible para aplicaciones que exigen soluciones compactas y rentables.


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El controlador programable MicroLogix 1000 está disponible en 10 puntos,

16

puntos-o

digitales

de

32

puntos

/

O

versiones. versiones analógica también están disponibles con 20 / S digitales, con 4 entradas analógicas (tensión de dos y dos actuales) y una salida analógica (configurable para cualquier tensión o corriente). Esta pequeña central eléctrica es barato y compacto, con huellas tan pequeñas como de 120 mm x 80 mm x 40 mm (4.72 "x 3.15" x 1.57 "). El análogo de I / O es el trazado de circuito integrado en el controlador de la base, no se logra a través de complemento en los módulos, proporcionando un rendimiento analógica compacta y rentable. Características



Preconfigurados de programación 1K y memoria de datos - la facilidad

de

configuración

de

ayuda

(poco,

entero,

temporizadores, contadores, etc) 

Procesamiento rápido - permite un tiempo de procesamiento típico de 1.5 ms para un programa de instrucción-500



La memoria incorporada EEPROM - conserva toda su lógica la escalera y los datos si el controlador de perder poder, eliminar la necesita para la batería de arriba o por separado del módulo de memoria Back



RS-232 de canal de comunicación - permite una conectividad sencilla a un ordenador personal para el programa de carga, Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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descarga y la vigilancia a través de protocolos múltiples, incluyendo DF1 Full Duplex 

esclavo RTU protocolo de apoyo - el uso DF1 Half-Duplex de esclavos, que permite hasta 254 notas para comunicarse con un solo maestro que utilizan módems de radio, líneas arrendadas módems o enlaces ascendentes por satélite

2.12. PULSADORES Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciente un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.


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Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.

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CAPÍTULO III ELABORACIÓN DE PROYECTO 3.1. PROCESO DE EJECUCIÓN

Para poder realizar la ejecución del proyecto tuvimos que buscar el lugar adecuado donde armar el modulo. Ya definido donde se va armar el modulo, empezamos a decidir cómo comenzar primero, definir como y de qué medidas seria el modulo, como se cortaría, las personas que nos facilitarían equipos para el corte y esmerilado, los dispositivos con los que teníamos que contar para la implementación de las entradas , las tareas fueron divididas, teníamos que implementar relés a la salida del PLC, elaborar un circuito regulador de tensión el cual nos permitirá varia para las diferentes tensiones de los PLC, cambiar los pulsadores de dos por piso a un pulsador por piso, Modulo de Aprendizaje “Ascensor controlado por PLC” | 2010- II

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colocar, led indicadores de piso los cuales serian activados por los fines de carrera en cada piso, elaborar una placa para las entradas y salidas, colocar Riel Din para sostener el PLC que se fuera a usar el modulo y por ultimo en cableado en general, Comenzamos con una limpieza general de ambos módulos, se desarmo todo el circuito digita luego de esto procedimos primero con el corte, el corte realizado fue por plasma el cual nos dio facilidad, ya que el modulo era un tanto difícil para ser cortado con otras herramientas, luego se procedió al esmerilado ya que el corte plasma con la facilidades que nos dio dejo unas “pestañas” en el modulo,

se macillo para evitar imperfecciones y finalmente se procedió a su pintado con soplete en el cual usamos compresor. Terminado de pintar comenzamos con el cableado de fuerza de todos los fines de carrera hacia los contactores, del motor e indicadores de piso, con los que ya contaba la placa, se mantuvo el selector de manual y automático del modulo, se coloco la placa de regulador de voltaje, la placa con las entradas y salidas fue colocada luego, y por ultimo se coloco los led indicadores de cada piso , estos van en la parte inferior de cada piso, terminado esto, comenzamos a trabajar la base del modulo , se uso solo una base la cual cortamos en dos esta también fue cortada con plasma y esmerilada. Se sujeto con pernos y la ayuda de un rache el modulo a la base. Finalmente Realizamos una ultima prueba del ascensor, es así como relazamos nuestro proceso de ejecución.

51


3.2. ESQUEMA EN PLC SIEMENS El siguiente esquema está diseñado para un ascensor de 4 pisos cuenta con fines de carrera, llamadas externas e internas y un paro de emergencia

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53


54


3.3. PLANOS ELÉCTRICO DEL ASCENSOR

55


3.4. PLANO MECÁNICO Llamadas a Piso

Numero de Piso 1 2 3 4

Indicador de piso

Exteriores

Interiores

Fines de carrera

I1.0

I0.0

I0.4

I1.1

I0.1

I0.5

I1.2

I0.2

I0.6

I1.3

I0.3

I0.7

MOTOR SUBE

Q1.O

BAJA

Q1.1

PARO DE EMERGENCIA I1.4

QO.O

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3.5. ESQUEMA ELÉCTRICO DE FUENTE REGULABLE Se realizo un circuito regulador de voltaje, el cual usaremos para regular el voltaje de de un transformador que a su vez alimenta un relé

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3.6. CUADRO DE AVANCES Modulo 1 Meses

Octubre

Actividad

1

Limpieza del modulo

X

Desarme de modulo Corte de modulo Pintado del modulo

2

3

Noviembre 4

1

2

3

4

X X X

Cableado de modulo

X

Construcción de placas

X

Instalación de componentes

X

Elaboración de circuito regulador Elaboración de placa de entradas y salidas Elaboración de Led indicadores

X

Corte de base del modulo

X

X X

Pintado de la base de modulo

X

Construcción de placas

X

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3.7. COSTO DEL PROYECTO

Materiales Usados Item Descripción 1 Terminarl Aislado Ojal x 100 2 Cintillo de amarre Bolsa x 100 3 Terminal Aislado Ojal Amarillo 4 Relay 5 Clavija con toma a tierra 6 Pintura en spray Verde 7 Fines de carrera 8 Cable 3 x 16 xm. 9 masilla de carro 10 Conector Hembra aislado 11 Switch 12 Guaype 13 Pintura 14 Tiner Acrilico x Galon 15 Pintura Acrilica 16 Placas perforadas 17 Pintura en Spray Plateada 18 Led Azul 19 Resistencias 20 Placa impresa de 85x95 21 Led Azul 22 Resistencias

Cantidad 2 3 1 2 2 1 14 4 1 100 4 1 0.25 0.5 1 2 1 34 24 4 16 20

Unidad S/. 6.70 S/. 1.00 S/. 17.80 S/. 2.50 S/. 2.50 S/. 7.50 S/. 3.00 S/. 3.00 S/. 9.00 S/. 0.16 S/. 2.50 S/. 3.00 S/. 74.00 S/. 18.00 S/. 6.80 S/. 2.00 S/. 7.50 S/. 0.30 S/. 0.05 S/. 2.00 S/. 0.30 S/. 0.10

TOTAL

Total S/. 13.40 S/. 3.00 S/. 17.80 S/. 5.00 S/. 5.00 S/. 7.50 S/. 42.00 S/. 12.00 S/. 9.00 S/. 16.00 S/. 10.00 S/. 3.00 S/. 18.50 S/. 9.00 S/. 6.80 S/. 4.00 S/. 7.50 S/. 10.20 S/. 1.10 S/. 8.00 S/. 4.80 S/. 2.00 S/.

213.60

Servicios Requeridos Item Cantidad Servicio

Costo

1 2 3 4 5

S/. S/. S/. S/. S/.

8.00 15.00 30.00 21.00 10.00

S/.

84.00

1 1 1 3 1

Trabajo en Aluminio Trabajo en Aluminio Trabajo Metalico Servicio de Transporte Servicio de impresión de sticker TOTAL


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CONCLUSIONES 1. Con este proyecto el participante tendrá más facilidades y comodidades para su mejor aprendizaje.

2. Se reducirán los costos en adquisición de nuevos módulos 3. El modulo sera de mucha utilidad para la enseñanza en cuanto a varios factores de utilizacion y amplia aplicación industrial electrica ya que permitira al aprendiz conocer detalladamente de cómo es un y cuales son las caracteristicas de un funcionamiento del PLC.

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SUGERENCIAS 

Mantener en un lugar con poco polvo



Evitar jalar de los cables



Asegurar el PLC en el Riel Din



Usar adecuadamente el modulo



No destapar el modulo cuando este energizado

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Libro - Final

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