Manual Practicas Plc

INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES MANUAL DE PRÁCTICAS

ELABORÓ: ING. JUAN PABLO LERMA SÁNCHEZ

AGOSTO - DICIEMBRE 2017 Ing. Juan Pablo Lerma Sánchez

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INDICE

PRACTICA NOMBRE

PÁGINA

I

Conocimiento físico de los PLC Siemens e Introducción a los software, Step 7, PC- Simu, y S7-200

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II

Programación básica (enclavamientos)

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III

Programación con Contador

8

IV

Programación con temporizadores y contadores

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V

Proyecto final

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Ing. Juan Pablo Lerma Sánchez

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PRACTICA I.- “CONOCIMIENTO FISICO DE LOS PLCS SIEMENS E INTRODUCCIÓN A LOS SOFTWARE, STEP 7, PC-SIMU, Y S7-200

Objetivo: Al termino de esta practica el alumno identificara las partes de que esta conformado cada módulo didáctico que tiene PLC de la familia S7-200 de marca SIEMENS. A demás identificara el uso específico de cada uno de los siguientes softwares: STEP 7, PC-SIMU, y S/.200., así como la manera de ingresar e identificar cada una de las partes, así como la forma de programar. Desarrollo de la parte 1: El alumno en el laboratorio (LEIC), identificara los diferentes módulos didácticos que tienen instalado un PLC de la familia S7-200 de la marca SIEMENS, y tomara nota de lo siguiente: • • • •

•

Tipo de CPU. Cantidad de entradas y salidas. Literales que aparecen describiendo el tipo de salidas que manejan. Si el PLC tiene conectado un modulo de expansión, tomar nota de su numero de modelo. Tomar fotografía de cada modulo, o en su caso elaborar un esquema del mismo.

Con los datos obtenidos en el desarrollo de la práctica, investigar en la página oficial de SIEMENS: http://www.siemens.com de cada uno de los CPU´s que se tienen en el laboratorio, las características siguientes: Voltajes de operación. o Humedad de trabajo y tolerancias. o Temperatura de trabajo y tolerancias. o Capacidad a la vibración. o Tipos de entradas y salidas; registros, análogas o o digitales, así como las tensiones y corrientes que soportan. Dimensiones físicas. o Cantidad de módulos especiales que soporta. o

Cierre: La información obtenida de cada módulo y de cada PLC, la ordenara en forma de hoja de datos de cada equipo y la entregaran en un reporte de manera individual anexando a la carpeta de la antología de manera individual, el cual debe de contener: 1.- Portada y 2.- Hojas de datos, una por cada modulo Nota: La estructura de la hoja de datos deberá contener, la descripción del equipo, la imagen del mismo, y las características solicitadas para su investigación.


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Desarrollo de la parte 2: Se realizará la exposición por parte del profesor de: La manera en que se accesa a cada uno de los programas, iniciando por el editor de diagrama escalera STEP 7, después por el simulador de PLC el programa S7-200 y por ultimo al simulador de procesos industriales, el programa PC-SIMU. •

•

•

•

En el STEP 7, se describirá: Cada área de la pantalla, indicando donde se encuentras los comandos básicos para elaborar o los diagramas escalera. Como cambiar de lenguaje de programación. o La instrucción para monitorear en tiempo real las variables del sistema. o Como cambiar de modo de funcionamiento al PLC. o La manera en que se compilan los programas. o Donde se visualizan las alertas de error durante la compilación. o Como cargara el programa en el PLC y como descargar el programa del PLC a la computadora. o Generar programa para cargar en el simulador del PLC el programa S7-200. o En el S7-200, se describirá: La forma en que se cargaran los programas, que se realizaron el editor. o Modo de intercambio de entradas y salidas de este simulador con el simulador de procesos PCo SIMU. Como seleccionar el tipo de CPU a simular. o Uso del simulador de entradas. o Como anexar módulos de expansión. o Visualización en tiempo real de las variables del proceso. o En el PC-SIMU, se describirá: La forma de acceso al programa o Las barras de herramientas o La forma en que se declaran las variables de entradas o La forma en que se declaran las salidas o Como establecer la comunicación de este simulador con el PLC o con el simulador S7-200. o

Cierre: Para cada uno de los programas, de manera personal deberán de explicarlo elaborando una presentación en power point, donde se detalle por medio de imágenes y texto con la información proporcionada, los pasos para realizar cada acción detallada en el desarrollo de esta practica La presentación deberá de imprimirse y se anexará a la carpeta de antología de la materia, cada alumno en su carpeta.


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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO INTEGRADOR PARA LA EVALUACION FINAL Y GENERAL DEL CURSO: El proyecto final de dividirá en cuatro prácticas de la numero dos a la cinco, las cuales se complementan entre sí, y el objetivo final es el de generar un programa que controle en su totalidad cualquiera de las dos maquetas didácticas que simulan un proceso industrial. MAQUETA BLANCA

MAQUETA NEGRA

El funcionamiento de la maqueta se dividirá, en tres prácticas de la dos a la cuatro y en la práctica número cinco deberán de juntarse los programas y adecuar lo faltante para que la maqueta funcione en su totalidad de manera cíclica. Práctica No. 2, Control de la banda trasportadora Uso del SET y RESET Práctica No. 3, Control del desplazamiento horizontal del pistón Uso de contadores CTU CTD ó CTUD Practica No. 4, Control del movimiento vertical del pistón Uso de Temporizadores TON y TOF Practica No. 5, Control en conjunto de toda la maqueta Uso de los programas de las tres practicas anteriores para el funcionamiento total de la maqueta


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRACTICA II.- “PROGRAMACIÓN BÁSICA (ENCLAVAMIENTOS)” Objetivo: Al término de esta práctica el alumno podrá realizará la programación en lenguaje escalera de un proceso industrial o de servicios simple, usando para ello las instrucciones de enclavamiento, instrucciones de SET y de RESET.

Desarrollo: De lo visto en clase sobre la programación con enclavamientos y el uso de las instrucciones de SET y de RESET, desarrollaran el diagrama de control en lenguaje escalera del siguiente proceso: Control de la banda trasportadora. La banda transportadora, para ponerla en marcha, primero debemos energizar todo el sistema por medio de un botón pulsador de arranque (B_ARRANQUE), ya energizado, el control propio de la banda estará a cargo de un sensor (SENSOR DE BANDA), el cual al detectar las piezas hará que se detenga el motor de la banda; mientras el sensor no detecta la pieza la banda seguirá funcionando, se debe utilizar un botón de pulso para apagar y detener todo el sistema (B_PARO). En la maqueta blanca el sensor es N.C., mientras no detecta envía señal En la maqueta negra el sensor es N.O., mientras no detecta no envía señal MAQUETA BLANCA Y MAQUETA NEGRA ENTRADAS

B_ARRANQUE

I0.0

B_PARO

I0.1

SENSOR DE BANDA

I0.7

SALIDAS

MOTOR DE BANDA

Q0.0

MAQUETA BLANCA


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA MAQUETA NEGRA

Desarrollo practico:

Realizar un programa en diagrama escalera, en el programa STEP 7 Ya en el laboratorio, cargue en el PLC que le corresponda el programa. Realice las conexiones necesarias entre la maqueta y el módulo del PLC Para checar su funcionamiento inicie y corra el programa. Anteriormente puede realizar la simulación del proceso en el programa PC-SIMU, simulando el PLC, utilizando el programa S7-200, en su computadora. Reporte: se deberá de entregar un reporte el cual debe de incluir: • • • •

Descripción de la práctica (lo que está en este manual) El diagrama escalera impreso (propuesta) El archivo generado en STEP7 (en USB) El reporte es el mismo para todo el equipo, pero se presenta de forma personal y se anexará a la carpeta de la antología


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRACTICA III.- “PROGRAMACIÓN CON CONTADOR”

Objetivo: Al término de esta práctica el alumno podrá realizará la programación en lenguaje escalera de un proceso industrial o de servicios, usando para ello las instrucciones de enclavamiento, instrucciones de SET y de RESET, los diferentes tipos de contadores, contados ascendente(CTU), contador descendente(CTD) y contador ascendente-descendente(CTUD) Desarrollo: De lo visto en clase sobre la programación con enclavamientos y el uso de las instrucciones de SET y de RESET, así como los diferentes tipos de contadores (CTU, CTD y CTUD) desarrollaran el diagrama de control en lenguaje escalera del siguiente proceso: Control de posición horizontal del pistón Esta es la segunda parte del proceso de producción, la primera fue la banda transportadora, en esta segunda parte se desarrollará, el control de posición horizontal del pistón. Así como en la práctica anterior el sistema se energiza por medio del botón de arranque y se desenergiza por medio del botón de paro, el funcionamiento del motor que mueve de manera horizontal al pistón, funciona de la siguiente manera: En el programa de la práctica anterior(Practica #2) continuar la programación en el mismo archivo para esta práctica, como primer paso es: al inicio, no importando la posición inicial del pistón, este se deberá desplazar siempre hacia la izquierda en su totalidad, ahí en el lado izquierdo, se encuentra un sensor de limite (LIMITE IZQUIERDO), el cual al detectar al pistón, hará que este cambie su desplazamiento hacia la derecha y por medio de un contador CTU o CTD, al contar 70 pulsos, los cuales emite el sensor llamado TREN DE PULSOS, el pistón se deberá de detener, y apagar así todo el sistema. En el supuesto caso de que no se detenga el pistón, y este siga avanzando hasta el lado derecho; ahí se cuenta con otro sensor de limite (LIMITE DERECHO), si llega hasta este punto se deberá de realizar el cambio de sentido para que el pistón regrese hasta el lado izquierdo, en el lado izquierdo es detectado por el sensor (LIMITE IZQUIERDO) y se detiene por completo todo el sistema. MAQUETA BLANCA

MAQUETA NEGRA

ENTRADAS

ENTRADAS

B_ARRANQUE

I0.0

B_ARRANQUE

I0.0

B_PARO

I0.1

B_PARO

I0.1

LIMITE IZQUIERDO

I0.4

LIMITE IZQUIERDO

I0.4

LIMITE DERECHO

I0.5

LIMITE DERECHO

I0.5

TREN DE PULSOS

I0.6

TREN DE PULSOS

I0.6

SENSOR DE BANDA

I0.7

SENSOR DE BANDA

I0.7

SALIDAS

SALIDAS

MOTOR DE BANDA

Q0.0

ARRANQUE

Q0.3

POLARIZACION CAMBIO DE GIRO


MOTOR DE BANDA

Q0.0

Q0.4

POLARIZACION

Q0.4

Q0.5

CAMBIO DE GIRO

Q0.5

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA MAQUETA BLANCA:

El motor utiliza tres salidas, ARRANQUE, POLARIZACION Y CAMBIO DE GIRO. La salida ARRANQUE, deberá estar siempre energizada, y para que el motor haga que el pistón se desplace : a) Izquierda a derecha deberá energizarse POLARIZACIÓN b) Derecha a izquierda se debe energizar simultáneamente POLARIZACION Y CAMBIO DE GIRO.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA MAQUETA NEGRA:

El motor utiliza dos salidas, POLARIZACION Y CAMBIO DE GIRO. Para que el motor haga que el pistón se desplace de: a) izquierda a derecha deberá energizarse simultáneamente POLARIZACIÓN y CAMBIO DE GIRO b) derecha a izquierda se debe energizar POLARIZACION solamente.



Descripción de la práctica (lo que está en este manual) El diagrama escalera impreso (propuesta) El archivo generado en STEP7 (en USB) El reporte es el mismo para todo el equipo, pero se presenta de forma personal y se anexará a la carpeta de la antología


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRACTICA IV.- “PROGRAMACIÓN CON TEMPORIZADORES”

Objetivo: Al término de esta práctica el alumno podrá realizara la programación en lenguaje escalera de un proceso industrial o de servicios, usando para ello las instrucciones de enclavamiento, instrucciones de SET y de RESET, los diferentes tipos de contadores, contados ascendente (CTU), contador descendente (CTD) y contador ascendente-descendente (CTUD), así como temporizadores con retardo a la conexión (TON) o temporizadores con retardo a la desconexión (TOF) Desarrollo: De lo visto en clase sobre la programación con enclavamientos y el uso de las instrucciones de

SET y de RESET, los diferentes tipos de contadores (CTU, CTD y CTUD) así como los diferentes tipos de temporizadores (TON y TOF), desarrollaran el diagrama de control en lenguaje escalera del siguiente problema: Control Vertical del Pistón Esta es la tercera parte del proceso de producción, la primera fue la banda transportadora, la segunda parte fue el control de desplazamiento horizontal del pistón, ahora en esta tercera parte se desarrollará, el control de posición vertical del pistón. Así como en la práctica anterior el sistema se energiza por medio del botón de arranque y se desenergiza por medio del botón de paro. El funcionamiento de la válvula que mueve de manera vertical al pistón, funciona de la siguiente manera: MAQUETA BLANCA Y MAQUETA NEGRA: El funcionamiento del pistón para ambas maquetas es similar, cada uno de los pistones se extiende al activar una salida llamada PISTON y se contraen al desactivarla; cada pistón posee dos sensores, PISTON ARRIBA y PISTON ABAJO, con los cuales controlaremos la posición del pistón. Cuando en el desplazamiento horizontal del pistón se posicione al finalizar los 70 pulsos (que en la práctica anterior se programó) y la pieza que transporta la banda se posiciona en el sensor de banda, se debe activar la salida PISTÓN, para que se expanda y al mismo tiempo se debe de activar la salida SUCCION, para que el pistón tome la pieza y la pueda transportar a la posición secundaria, una vez que esta activada la SUCCION, se debe activar un temporizador que cuente 3 segundos, al término de este tiempo, el pistón se debe contraer, y ahora se deberá de mover el pistón de manera horizontal 100 pulsos y detenerse, una vez detenido, deberá de expandirse nuevamente el pistón y durará en esa posición por 3 segundos, terminado el tiempo se deberá contraer el pistón nuevamente, todo lo anterior sin soltar la pieza de madera. Ya con el pistón contraído ahora se deberá de mover el pistón de manera horizontal hasta que el pistón llegue al lado derecho, en donde el sensor del LIMITE DERECHO, hará que se detenga el motor que desplaza de manera horizontal al pistón, en esa posición ya detenido, se deberá expandir nuevamente el pistón, y extendido esté, se deberá de apagarse la SUCCION para dejar caer la pieza en la posición final, al apagar la succión, se deberá activar un temporizador que cuente 3 segundos, al finalizar este tiempo el pistón se contrae y regresa de manera horizontal hasta el lado izquierdo en su totalidad, complementando así el programa de la práctica dos y ahí termina el ciclo de trabajo apagando todo el sistema.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA Si en cualquier momento del proceso se pulsa el botón de paro, el proceso se detendrá apagando todo excepto la succión si es que está encendida, manteniendo la pieza de madera en el pistón. (no la debe dejar caer hasta que se termine el ciclo de trabajo), para reanudar el ciclo solo se deberá pulsar el botón de arranque, y con eso continuará desde donde se quedó hasta el fin del ciclo de trabajo. DIRECCIONES DE CONEXIONES Y PROGRAMACION MAQUETA BLANCA MAQUETA BLANCA ENTRADAS

B_ARRANQUE

I0.0

B_PARO

I0.1

PISTON ARRIBA

I0.2

PISTON ABAJO

I0.3

LIMITE IZQUIERDO

I0.4

LIMITE DERECHO

I0.5

TREN DE PULSOS

I0.6

SENSOR DE BANDA

I0.7

SALIDAS

MOTOR DE BANDA

Q0.0

PISTON

Q0.1

SUCCION

Q0.2

ARRANQUE

Q0.3

POLARIZACION

Q0.4

CAMBIO DE GIRO

Q0.5


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA MAQUETA NEGRA MAQUETA NEGRA ENTRADAS

B_ARRANQUE

I0.0

B_PARO

I0.1

PISTON ARRIBA

I0.2

PISTON ABAJO

I0.3

LIMITE IZQUIERDO

I0.4

LIMITE DERECHO

I0.5

TREN DE PULSOS

I0.6

SENSOR DE BANDA

I0.7

SALIDAS

MOTOR DE BANDA

Q0.0

PISTON

Q0.1

SUCCION

Q0.2

POLARIZACION

Q0.4

CAMBIO DE GIRO

Q0.5



Descripción de la práctica (lo que está en este manual) El diagrama escalera impreso (propuesta) El archivo generado en STEP7 (en USB) El reporte es el mismo para todo el equipo, pero se presenta de forma personal y se anexará a la carpeta de la antología.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRACTICA V. - “PROYECTO FINAL”

Objetivo: El alumno integrara en un solo sistema el control de un proceso proporcionado por el profesor, (maqueta con banda transportadora, pistón con ventosa de succión y sensores) utilizando para esto los programas que ha diseñado en las tres practicas anteriores, que ahora los deberá de integrar en uno solo, para que la maqueta en la que está trabajando (MAQUETA BLANCA ó MAQUETA NEGRA), funcione de manera cíclica, simulando un proceso industrial, la implementación correcta del mismo se utilizara para la evaluación de la competencia adquirida en el tema de los controladores lógicos. Desarrollo: El profesor durante el transcurso de curso, ha explicado el funcionamiento del proceso (maqueta) al cual se le diseñara su control por medio de PLC “Siemens”, el alumno deberá de documentar el tipo de CPU, que se utilizan en la maqueta del laboratorio, y demás equipo que requiera para el diseño del control. Proyecto Integrador En esta etapa final el proceso deberá hacer lo siguiente: Al pulsar el BOTON DE ARRANQUE, la banda trasportadora empieza a funcionar transportando los bloques de madera, al ser detectado el bloque de madera por el SENSOR DE BANDA, en la MAQUETA NEGRA, deberá iniciar un contador TON con un tiempo establecido de 3 segundos al terminar este conteo la banda se detiene hasta que se reinicie nuevamente el ciclo. En la MAQUETA BLANCA cunado es detectado el bloque e madera por el SENSOR DE BANDA, la banda se detendrá de manera inmediata, y permanecerá así hasta que se reinicie nuevamente el ciclo. Al estar ya detenida la banda, y no importando la posición inicial del pistón, este se deberá desplazar hacia la izquierda en su totalidad, ahí en el lado izquierdo, se encuentra un sensor de limite (LIMITE IZQUIERDO), el cual al detectar al pistón hará que este cambie su desplazamiento hacia la derecha y por medio de un contador CTU o CTD, al contar 70 pulsos, los cuales emite el sensor llamado TREN DE PULSOS, el pistón se deberá de detener (en el supuesto caso de que no se detenga el pistón, y este siga avanzando hasta el lado derecho; ahí se cuenta con otro sensor de limite LIMITE DERECHO , si llega hasta este punto se detiene por completo todo el sistema) “

”

Cuando en el desplazamiento horizontal del pistón se posicione al finalizar los 70 pulsos (que en la práctica anterior se programó) y la pieza que transporta la banda se posiciona en el sensor de banda, se debe activar la salida PISTÓN, para que se expanda y al mismo tiempo se debe de activar la salida SUCCION, para que el pistón tome la pieza y la pueda transportar a la posición secundaria, una vez que esta activada la SUCCION, se debe activar un temporizador que cuente 3 segundos, al término de este tiempo, el pistón se debe contraer, y ahora se deberá de mover el pistón de manera horizontal 100 pulsos y detenerse, una vez detenido, deberá de expandirse nuevamente el pistón y durará en esa posición por 3 segundos, terminado el tiempo se deberá contraer el pistón nuevamente, todo lo anterior sin soltar la pieza de madera.


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA Ya con el pistón contraído ahora se deberá de mover el pistón de manera horizontal hasta que el pistón llegue al lado derecho, en donde el sensor del LIMITE DERECHO, hará que se detenga el motor que desplaza de manera horizontal al pistón, en esa posición ya detenido, se deberá expandir nuevamente el pistón, y extendido esté, se deberá de apagarse la SUCCION para dejar caer la pieza en la posición final, al apagar la succión, se deberá activar un temporizador que cuente 3 segundos, al finalizar este tiempo el pistón se contrae y regresa de manera horizontal hasta el lado izquierdo en su totalidad, complementando así el programa de la práctica dos, tres y cuatro. Ya estando el pistón en el extremo izquierdo, se debe reiniciar el ciclo haciendo que la banda transporte el siguiente bloque de madera (PRACTICA II) y que el pistón nuevamente se posicione en el centro de la banda transportadora, aproximadamente en los 70 pulsos (PRACTICA III), para que tome nuevamente una piza de madera y trasladarla a sus posiciones secundarias (PRACTICA IV), ciclándose de manera continua hasta que se presione el botón de paro. Si en cualquier momento del proceso se pulsa el botón de paro, el proceso se detendrá apagando todo excepto la succión, si es que está encendida, manteniendo la pieza de madera en el pistón. (no la debe dejar caer hasta que se termine el ciclo de trabajo), para reanudar el ciclo solo se deberá pulsar el botón de arranque, y con eso continuará desde donde se quedó hasta el fin del ciclo de trabajo y ahí es donde se apagará por completo el sistema. Desarrollo practico:


Descripción de la práctica (lo que está en este manual) El diagrama escalera impreso (propuesta) El archivo generado en STEP7 (en USB) El reporte es el mismo para todo el equipo, pero se presenta de forma personal y se anexará a la carpeta de la antología.


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