Ejercicios y prácticas.
Programa en KOP el autómata S7-200 para realizar las mismas funcionalidades que los siguientes esquemas de relés, a continuación cablea las entradas y salidas del autómata y comprobar su funcionamiento:
Ejercicio impulsos. Programar, simular y cablear las entradas y salidas necesarias en el autómata para realizar los siguientes circuitos: 1) Después de 5 impulsos de la entrada I0.0 active Q0.0. Tras 3 impulsos de I0.0 (estando activado Q0.0) desactive Q0.0 y active Q0.1. Pasados 5 impulsos, estando activado Q0.1, se desactive Q0.1 y active Q0.0... y así sucesivamente. 2) Control del acceso a un recinto con una entrada y una salida, empleando barretas fotoeléctricas conectadas a las entradas I0.0 e I0.1, tal como se muestre en la figura. Cuando se supera el aforo del recinto se ha de activar la salida Q0.0 que cierra una puerta y una señal luminosa de “aforo completo”.
3) Modifica el programa anterior para evitar que falsas detecciones en la barreta fotoeléctrica a la salida (hojas de árbol, niños traviesos) provoque aforos con números negativos que permitan la entrada a un número mayor de personas en el recinto. 4) Modifica el programa y el montaje para que la entrada y la salida sea por la misma puerta.
Ejercicios Grafcet. Elabora el grafcet de una puerta de garaje tal como se ve en el esquema; la cual ha de funcionar de la siguiente forma:
1) En el estado inicial la puerta se encuentra cerrada. 2) Al pulsar el botón abrir del mando, estando activado el FC2: Motor gira en el sentido para subir la puerta. Luz baliza se enciende. 3) Cuando la puerta llega arriba del todo se activa el FC1: Motor se para. Baliza se apaga. 4) Estando arriba si se pulsa en mando abajo: Motor baja la puerta 5) Cuando puerta cierra del todo, activa FC2 y para la puerta.
Si el haz fotoeléctrico detecta un obstáculo, no se puede cerrar la puerta o si está cerrando, vuelve a abrir la puerta. Y no se puede volver a cerrar (aunque ya no haya obstáculo) hasta que no se pulsa el botón OK. Programar la funcionalidad Grafcet elaborada en el autómata en KOP y montar en un cuadro.
Ejercicio riego campo de futbol.
Funcionamiento del sistema: Cada electroválvula controla tres aspersores. a) Si se aprieta pulsador Marcha manual, las electroválvulas funcionan a la vez. b) Si se aprieta pulsador AUTO: El riego funciona solo cuando no hay sol, no hay humedad. El riego se ejecuta primero en el sector de la EV1, pasado un tiempo, la EV2 y final mente EV3, y finalmente se apaga el sistema, hasta que pasan 12 horas.
Hacer el Grafcet, programar el autómata y montar en un cuadro con pulsadores y sensores para las entradas y relés y contactores para las salidas.
Ejercicio escalera mecánica: Funcionamiento: Estado inicial se encuentra en reposo. Cuando una persona activa la barrera fotoeléctrica, la escalera empieza a funcionar. Cuando la persona sale, activa la barrera del otro extremo con lo que se detiene la escalera. Realizar el Grafcet, y programación del autómata. Modificar el programa para permitir que más de una persona utilice la escalera, sin que la primera persona detenga la escalera antes de que salgan las anteriores, se puede emplear para ello contadores incrementales y decrementales.
Ejercicio Pulidora. Esta máquina funciona mediante el accionamiento de dos motores. Uno de giro de la pulidora y otro de traslación de la bandeja-soporte pieza. El inicio máquina se activa por detección de pieza y pulsando botón de marcha. Entonces se activa motor de giro, electroimán y la electroválvula del pistón para que éste baje. Después de 3-5 seg. aprox. (temporización variable) comienza la traslación de la bandeja y con ello el proceso de pulido. Al llegar al extremo del recorrido debe activarse luz de aviso de descarga. Se desactivará también el electroimán, motores y electroválvula, por lo que subirá el pistón. Cuando el Detector no detecte pieza activar á motor traslación con sentido invertido, hasta que la bandeja llegue a posición inicial.
Ejercicio Taladro columna.
Funcionamiento de la taladradora: Existe un pulsador “B”, de inicialización del sistema, con objeto de que el motor adquiera una velocidad de giro de régimen permanente, que se obtiene accionando M. El taladro posee varias velocidades en el sentido longitudinal del eje, léase bajada lenta del utensilio del taladro BL, bajada rápida BR y subida rápida SR. La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta mediante un detector inductivo P, y se sujeta mediante dos sujeciones accionadas por C. La tarea de realizar un taladro sigue la siguiente secuencia: primero se detecta la pieza mediante el detector inductivo, posteriormente se pulsa el botón “A” de inicio de operación con lo que actúan las sujeciones de la pieza y al mismo tiempo se inicia el descenso rápido de la broca “BR”. Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza, el detector “Y” provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso lento “BL”, el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera “Z”. Inmediatamente se produce la subida rápida de l a broca hasta alcanzar la posición de reposo “X”.
Ejercicio prensa hidráulica. En el siguiente esquema se pueden ver las partes de que está compuesta una prensa hidráulica.
Proceso: La puesta en marcha se realiza al pulsar el S1 y S2 al mismo tiempo, junto con Detector de pieza activado y FC1 cerrado. EV-sube se activa. EV-pasador se activa.
Cuando Detector-pasador no detecta el pasador. EV-baja se activa.
Cuando se acciona el FC2, se inicia un temporizador de 5 segundos. Cuando acaba la temporización. EV-sube se activa.
Cuando FC1 se activa. EV-pasador se desactiva.
Cuando Detector-pasador detecta el pasador, la maquina se queda en el estado inicial. Existe una seta de emergencia que si se acciona manda a la máquina al estado inicial desde cualquier punto del proceso.
Ejercicio motor Motor de doble giro, arranque estrella-triangulo y freno eléctrico de emergencia. A continuación se puede ver el esquema de fuerza y la botonera de la máquina.
El proceso debe ser el siguiente
Estado en reposo. Botón 1 Motor gira a la izquierda (KM1 y KM3 ON) o o Botón 2 Motor gira a la izquierda (KM2 y KM3 ON) No se pueden pulsar los Botones 1 y 2 a la vez. o Estado siguiente o Se activa un temporizador Los Botones 1 y 2 no actúan. o o El botón Paro no actúa. Cuando se termina la temporización se desactiva KM3 (Y) y se activa KM4 (A). o Los botones 1 y 2 no actúan. o El botón Paro si actúa y pone la máquina en estado inicial. Si en Pulsa Emergencia en cualquier estado: o Desactiva KM1, KM2, KM3 y KM4 o Activa los contactores KM5 Cuando se pulsa botón paro, la máquina vuelve al estado inicial. o
Ejercicio grúa. Se trata de llevar a cabo la automatización de unos ciclos fijos de una grúa, los ciclos están representados en la siguiente figura.
Para realizar los movimientos de la grúa contaremos con dos motores de doble sentido de giro, los cuales se controlarán mediante contactores. Un motor será controlado por los contactores de arriba y abajo (KM_UP y KM_DOWN respectivamente), y el otro motor será controlado por los contactores izquierda y derecha (KM_LEFT y KM_RIGHT respectivamente). Para guiarnos en las posiciones extremas, como siempre utilizaremos tal y como se indica en la figura, finales de carrera (FC1, FC2, FC3 y FC4). Describiré a grandes rasgos los ciclos y su modo de funcionamiento. CICLO1: Partiendo de la posición FC1 y FC3 (es decir abajo y a la izquierda), primeramente subiremos la grúa hasta FC2, y una vez hecho esto moveremos la grúa hacia la derecha, hasta FC4. Una vez llegado ahí, bajaremos la grúa hasta FC1 de nuevo. Finalizaremos aquí el ciclo1. CICLO2: Partiendo de la posición FC1 y FC4 (es decir abajo y a la derecha), subiremos la grúa hasta FC2, y una vez hecho esto moveremos la grúa hacia la izquierda, hasta FC3. Una vez llegado ahí, bajaremos la grúa hasta FC1 de nuevo. Finalizamos el ciclo2. Entre el ciclo 1 y el ciclo 2 hay que esperar un tiempo determinado. El ciclo comenzará dándole a un pulsador de marcha o inicio.
Ejercicio alimentador de piezas. La siguiente máquina es un alimentador de piezas con recarga automática, Las pieza han de ser proporcionadas por la grúa del ejercicio anterior, por tanto una de la las salidas del autómata que controla el alimentador de pieza ha de ser una entrada del autómata que controla la grúa. A continuación se puede ver el esquema de la parte del alimentador:
Proceso: Cuando se inicia el sistema se supone que no hay piezas en el alimentador; la máquina permanece a la espera de que un operario introduzca una pieza en el alimentador, cuando se introduce, el sensor la detecta y el sistema la contabiliza en el alimentador, es operario puede introducir 1 sola pieza o llenar el alimentador, en cualquier caso cuando se pulse el botón de marcha: Si el detector de piezas detecta pieza el pistón introduce la pieza en la cinta transportadora activando el FC1 con lo que la cinta comienza a funcionar hasta que la pieza cae en el cajón de recogida y activa el FC2. En este momento se pueden dar dos casos:
Si hay 4 o más pieza contabilizados en el alimentador: o Se vuelve a introducir una pieza en la cinta transportadora hasta que no se cumpla la condición. Si hay menos de 4 piezas se manda un aviso a la grúa del problema anterior para que traiga una pieza. Cuando el FC1 de la grúa se activa y el sensor detecta el paso de o una pieza que entra en alimentador se contabiliza. Este proceso se repite hasta que se llega a 4 o más piezas en el alimentador. Con lo que se vuelven a introducir piezas en la cinta tal como se ha especificado anteriormente.
Ejercicio apilador cajas Debemos llevar a cabo la automatización de una máquina que se dedica a reunir cajas de 4 en 4 para su posterior apilado. Para ello utilizaremos tres cilindros A, B y C. En la siguiente figura se muestra el proceso que posteriormente indicaremos su funcionamiento.
Como se ve en la figura, tendremos varios finales de carrera para cada cilindro: El cilindro A, tendrá 5 finales de carrera: FCA0, FCA1, FCA2, FCA3 Y FCA4. La motivación es para reunir 4 cajas una detrás de otra. El cilindro B, tiene 2 finales de carrera, FCB0 y FCB1. Se encarga de apilar las 4 cajas al contenedor. El cilindro C, tiene 2 finales de carrera también, FCC0 y FCC1. Se encarga de hacer de tope para el agrupamiento de las primeras 4 cajas. Tenemos un sensor de presencia de cajas (M). Antes de nada, el modo inicial en el que ha de estar dicha automatización es el siguiente: el cilindro A y B, han de estar retraídos y el C extendido. El modo de funcionamiento es el siguiente: Cuando se detecte una caja (sensor M activo), el cilindro A se extenderá empujándola primeramente hasta el final de carrera FCA4. Después de esto retrocederá de nuevo el cilindro A. En una nueva detección de caja, el cilindro A la apilará también, lógicamente hasta FC3 (pues el hueco FC4 está ya ocupado y no se podrá empujar más allá gracias al tope que hace el cilindro C al estar extendido). Después nuevamente A se retrocederá. Análogamente con dos presencias de cajas más, se apilarán en FCA2 y FCA1. Una vez q las 4 cajas estén agrupadas, el cilindro C retrocederá (pues no hace falta hacer tope, y para evitar una posible colisión con el cilindro B), y el cilindro B se extenderá para apilar las 4 cajas en el contenedor. Posteriormente el cilindro B retrocederá, y de nuevo el cilindro C se extenderá, pasando todo a estar en la situación inicial, listo para un nuevo ciclo.
Ejercicio báscula. Se desea llevar a cabo la automatización de una báscula industrial como la representada en la siguiente figura.
Cuando se active el pulsador de arranque el sistema comenzará un ciclo de pesada. Para ello realizará la apertura de las dos compuertas mediante los cilindros neumáticos COMP1 y COMP2. La compuerta 2 permanecerá abierta hasta que la báscula marque la lectura L1, pasando inmediatamente a cerrarse. La compuerta 1 permanecerá abierta hasta que la báscula marque la lectura L2, pasando entonces a cerrarse. Una vez que se haya alcanzado el peso L2, se procederá al vaciado de la báscula. Para asegurar que se produce un vaciado total de la báscula, el mecanismo de vaciado ha de ser accionado 3 veces. El mecanismo de vaciado está formado por un cilindro neumático y un sensor (FC_BASC) para detectar cuándo la bandeja de la báscula ha alcanzado la inclinación de descarga. Una vez en esta posición, la bandeja permanecerá en ella durante 3 segundos antes de volver a su posición de reposo. El paso de la báscula por L1 no debe producir ningún efecto durante el proceso de vaciado. Si durante el ciclo de pesada se pulsa el pulsador de inicio no debe suceder nada. Si en cualquier momento se pulsa el pulsador de paro de emergencia (PARADA), se deberán cerrar inmediatamente las compuertas 1 y 2 parándose el sistema. El operario subsanará manualmente la situación que haya provocado la parada de emergencia llevando al sistema a condiciones iniciales. Acto seguido se accionará el pulsador de REARME, comenzando el ciclo de pesada desde el principio.
Ejercicio depósito.
En la imagen se puede ver el sistema con su cuadro de control. Los contadores de aporte y consumo son elementos que envían un impulso cada 100 litros que pasan por ellos. Su estructura en sección es la siguiente: La diferencia entre conteos entre ambos proporciona el nivel del depósito.
Procedimiento: Inicialmente el depósito está vacío y parado. El funcionamiento básico de las bombas es: La bomba 1 o principal arrancará cuando el nivel esté a menos de 1500 litros y parará cuando esté por encima de 8500 litros. La bomba 2 o auxiliar arrancará cuando el nivel esté por encima de 5000 litros y parará cuando se encuentre por encima de 6000 litros.
Si se llega al sensor de rebose se entiende que la medida es incorrecta y ambas bombas se pararán inmediatamente del nivel. Se ha de encender una piloto de alarma. Si por el contrario el nivel de agua llega al mínimo se desactiva el sensor capacitivo del fondo. Entonces el sistema aprovechará para calibrar el nivel (reiniciar contador CTUD a cero) y se arrancarán ambas bombas. Se ha de encender un piloto de alarma. Además se inicia un temporizador, que en cado de alcanzar un tiempo en el cual se estima que el deposito debería de dejar de
estar al mínimo, indicará que hay una fuga, con lo cual se apagan las bombas se activa una luz de alarma. En los casos de nivel mínimo y desbordamiento se deberá pulsar un botón de reconocimiento, sin embargo en caso de no pulsarse el sistema debe seguir funcionando de la siguiente forma: En caso de nivel mínimo Si el nivel sigue a menor de 1500 litros se mantiene la alarma, las bombas encendidas y el contador. En caso de alcanzar un nivel mayor o igual de 1500 litros se vuelve al funcionamiento básico de las bombas. Si se rebasa el tiempo prudencial para alcanzar los 1500 litros, se procede como reventón.
En el caso de desbordamiento Si se mantiene el desbordamiento se mantienen las bombas apagadas y la alarma activada. Si el nivel baja a 8500 litros se vuelve al funcionamiento básico de las bombas.
En cualquier momento se puede pulsar el botón de paro y con ello se vuelve al estado a la espera de pulsar el botón de marcha de nuevo, atención ese estado no debe ser el inicial para no reiniciar el contador.
