Posicionador neumático

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Laboratorio: Control de Posición de un Actuador Lineal Objetivos • • •

Familiarizar al alumno con sistemas neumáticos Familiarizar al alumno con el uso de Posicionadores Inteligentes Desarrollar un programa de control de posición utilizando el PLC S7-1200 y el HMI KTP600.

Materiales • • • • •

PLC S7-1200 HMI KTP 600 Posicionador Inteligente FY 400 Cilindro Neumático de doble efecto Mangueras de PU

CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA El aire comprimido es una energía con numerosas aplicaciones debido a sus grandes y múltiples cualidades y sus pocos inconvenientes, por lo que se ha hecho casi imprescindible, siendo difícil encontrar una industria que no lo utilice. La tecnología que emplea este tipo de fuente de energía se denomina neumática, palabra que deriva de pneuma que significa viento, respiración e incluso alma. Técnicamente se define la neumática como la tecnología que estudia la producción, transmisión y control de movimientos y esfuerzos mediante el aire comprimido. La tecnología del control neumático tiene su campo de aplicación y no desplazan otros tipos de control, muy por el contrario se complementan (Barriga, 2009). Debido al peligro de explosión y por razones económicas se limita la presión de trabajo hasta un máximo de 25bar. Generalmente se trabaja con presiones máximas entre 6-10bar. Logrando obtener fuerzas de hasta 30 000N. La baja viscosidad hace que su efecto de amortiguación sea bajo. Magnitudes y unidades

Presión (p): Representa la fuerza F ejercida sobre una superficie A.

   = (  )   Según el Sistema de unidades (S.I.) la unidad a utilizar es el Pascal (Pa). Sin embargo, todavía se siguen utilizando otras unidades que, debido a que el Pascal también se usa para definir la resistencia de materiales. Estas unidades son: • • •

  =    = 10   = 14.5 () = 1.01235 = 760!"

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SENSORES Y ACTUADORES – LABORATORIO

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA Tipo de Presión: Presión Absoluta: Es la presión medida desde el inicio de la escala o el vació. Presión Relativa: También llamada Manométrica, es la presión referida a la presión

atmosférica. Así,

ó#$% = ó#&$' + ó#é Caudal (Q): Representa el volumen de un fluido V, que pasa por una sección de área A, transversal a la corriente, en una unidad de tiempo t

*=

 . $ , = = '. ( )   

Donde v y l representan la velocidad y el espacio recorrido por el fluido, respectivamente. ELEMENTOS DE INSTALACIONES NEUMÁTICA Es importante resaltar que el proceso de producción, almacenamiento y condicionamiento del aire comprimido ayuda a que el aire viaje a través de las líneas de distribución con la menor cantidad de impurezas. Sin embargo, no es posible llegar a una limpieza total, y siempre en las líneas de conducción se encontrarán partículas sólidas, agua o aceite de lubricación propio del compresor. Por tanto, es recomendable que en las líneas de conducción se instalen elementos que puedan eliminar estas impurezas (válvulas de bloqueo, unidades de mantenimiento – Filtro/R egulador/L ubricador). aire antes de que sea utilizado.La Fig. 1 resume los elementos necesarios para el tratamiento de

Figura 1. Esquematización de la Producción, Almacenamiento y Condicionamiento del Aire Comprimido (Parker Training Ind., SP-Brasil)

Unidad de Mantenimiento: Constituyen unidades indispensables para el correcto funcionamiento de los sistemas neumáticos y para prolongar la vida útil de los componentes. Se instalan en la línea de alimentación de un circuito, suministrando aire libre de humedad e impurezas, lubricado y

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA regulado a la presión requerida, es decir en las óptimas condiciones de utilización. Los conjuntos FRL poseen en suma todas las características funcionales y constructivas de cada uno de los elementos que los constituyen. Filtros (F): Son elementos necesarios en toda instalación neumática correctamente concebida, aún cuando se haya hecho tratamiento del aire a la salida del compresor o del depósito. Éste no impedirá la llegada a los puntos de consumo de partículas de óxido ni de pequeñas cantidades de condensado provenientes de las redes de distribución. El aire de red ingresa al filtro dirigiéndose luego de hacia la parte inferior, encontrando deflector en forma de turbina que modifica la forma la corriente haciéndola rotar. Estaun rotación separa por centrifugado las partículas más pesadas: gotas de agua, emulsión agua - aceite, cascarillas de óxido, etc. Desprovisto de las impurezas más gruesas, el aire avanza hacia la salida pasando obligatoriamente por un filtro sinterizado o de fibras sintéticas, capaz de retener las partículas sólidas no precipitadas en el filtro ciclónico. Se disponen de variados rangos de filtración, expresados en micrones. Reguladores de presión: Un regulador de presión, instalado en la línea después de filtrar el aire, cumple las siguientes funciones: 1) Evitar las pulsaciones provenientes del compresor. 2) Mantener una presión constante e independiente de la presión de la línea y del consumo. 3) Evitar un excesivo consumo por utilizar presiones de operación mayores que las necesarias para los equipos. 4) Independizar los distintos equipos instalados. Su funcionamiento se basa en el equilibrio de fuerzas sobre una membrana o pistón, que soporta sobre su parte superior la tensión de un resorte, la que puede variarse a voluntad por la acción de un tornillo de accionamiento manual mediante una perilla. En su parte inferior la membrana soporta directamente la presión de salida. Desequilibrando el sistema por aumento voluntario de la tensión del resorte, la membrana descenderá ligeramente abriendo la entrada de aire a presión. Esta introducción de aire permanecerá hasta que se restablezca el equilibrio perdido, con una presión resultante ligeramente mayor. Lubricadores (L): La lubricación de los componentes neumáticos evita el prematuro deterioro de los mismos, provocado por la fricción y la corrosión, aumentando notablemente su vida útil, reduciendo los costos de mantenimiento, tiempos de reparación y repuestos. Para lubricar componentes y herramientas neumáticas, el método más difundido es dosificar lubricante en el aire que acciona el sistema, atomizándolo y formando una microniebla que es arrastrada por el flujo de aire, cubriendo las superficies internas de los componentes con una fina capa de El una aire leve que caída ingresa a la unidad es obligado a pasar travésdesde de un dispositivo queaceite. produce de presión, provocando el ascenso delaaceite el vaso por un tubo hasta el dosificador de lubricante, pudiéndose regular así el goteo. Cada gota de aceite se atomizará en el aire que lo llevará a los distintos elementos que estén conectados a este lubricador. Utilizar siempre el tipo de aceite recomendado para garantizar un óptimo rendimiento de la unidad.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA ELEMENTOS ACTUADORES Son los encargados de transformar la energía neumática en energía mecánica, entre ellos podemos destacar los motores y cilindros neumáticos. De especial interés en este laboratorio, es el cilindro neumático con movimiento rectilíneo. Estos pueden ser de dos tipos: a. Cilindro de Simple Efecto, que realiza trabajo útil en un solo sentido de desplazamiento

del vástago. Para que el émbolo recupere la posición de reposo, se dota al cilindro de un resorte instalado en la parte posterior interna del mismo. b. Cilindro de Doble Efecto, posee dos entradas de aire que llenan las cámaras internas ayudando al desplazamiento del émbolo y, por tanto, a realizar trabajo en ambos sentidos. Representación Gráfica

Los esquemas de las instalaciones neumáticas se realizan en tres niveles. El nivel inferior, incluye a los compresores, acumuladores y acondicionadores de aire; el nivel medio incluye a los elementos de control; y en nivel superior a los actuadores, ver figura 2. Para poder entender mejor la simbología necesaria en los sistemas neumáticos, será necesario leer el Anexo: DIN ISO1219-1, 03/96. Símbolos gráficos para equipos neumáticos (SMC)

Figura 2. Circuito Neumático Básico

En la Figura 2 es posible encontrar en el Nivel Inferior un Filtro Regulador, en el Nivel Medio una válvula 4 vías - 2 posiciones (4/2) con accionamiento mecánico a través de un pulsador y retorno por resorte; y dos válvulas estranguladoras tipo check. Finalmente, en el Nivel Superior es posible encontrar un cilindro neumático de doble efecto. POSICIONADOR INTELIGENTE En la industria es posible encontrar posicionadores neumáticos o electroneumáticos (conversor de corriente a presión (I/P)), las cuales reciben una señal de control y sensan la posición del vástago de una válvula. Su función principal es la de asegurar que la posición del

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA vástago corresponda a la señal enviada por el controlador o regulador. Es posible encontrar señales estándar de control entre 3-15psi, 0-10Vdc o 4-20mA. Por ejemplo, si el posicionador electroneumático recibe una señal analógica de 8 mA, debe brindar la suficiente presión de aire al actuador para hacer que el recorrido del vástago sea de 25% de todo su rango de trabajo. El avance posterior en comunicación digital de instrumentos ha obligado a muchos fabricantes a desarrollar posicionadores que se puedan comunicar con controladores de salida digital. Es así que actualmente existen, los inteligentes protocolos de comunicación parallamados, realizar posicionadores su configuración y sintoníaque conutilizan ayudadiversos de un controlador externo. Esto evidentemente ayuda a integrar a los actuadores en una red industrial, logrando un sistema de monitoreo más eficiente. A continuación será descrito, en forma sucinta, el principio de operación del posicionador FY400 de la marca SMAR, el cual será utilizado en las prácticas del laboratorio. Principio de operación FY 400. El FY400 HART detecta la posición real del vástago de la válvula y toma la acción correctiva de acuerdo con la configuración y estrategia de control del usuario. El sensor de posición sin contacto (basado en el efecto Hall) reduce las deficiencias de conexiones mecánicas y palancas. La figura 3, presentada a continuación las partes neumáticas principales del posicionador:

Figura 3. Partes del posicionador neumático.

El principio de actuación de este posicionador es basado en un control PID el cual recibe una señal de 4 -20 mA (del controlador) que es procesada en la placa principal del circuito digital. En seguida una placa analógica recibe la información de la placa principal y genera una tensión

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA de baja potencia. Esta tensión es aplicada a un disco de material piezo-electrico, resultando en una inflexión. Esta inflexión elimina o aproxima el disco a la tobera del transductor de presión que, como consecuencia, resulta en una varización de presión (piloto), proporcional a la señal del controlador de la malla de control. El bloque ubicado debajo del bloque “Transductor de Presion”, contiene un conjunto de dos diafragmas. Estos dos diafragmas amplian la fuerza relacionada con la presión piloto y mueve la válvula carrete, liberando la presión de alimentación en un lado del actuador de la válvula para la atmosfera. El vástago de la válvula se moverá en respuesta al movimiento de la válvula carrete. La información de la posición real del vástago de la válvula es leida por el sensor de posición magnético (efecto hall) y realimenta la placa del circuito principal. Con una información de la posición, el microprocesador verificará la existencia de posibles errores y enviará un comando al circuito analógico, corrigiendo la posición de la válvula, en caso de ser necesario. Descripción Funcional del Circuito Interno del Posicionador El diagrama de bloques, presentado a continuación, ver figura 4, resume el principio de funcionamiento electrónico del posicionador. Además, posteriomente se describe la función de cada bloque .

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Figura 4. Principio de funcionamiento electrónico del posicionador.

Fuente de Alimentación de Corriente: Para alimentar el circuito del posicionador, se utiliza una fuente de corriente de 4 – 20 mA, en general suministrada por un controlador, o a través de la línea de transmisión de señal (sistema a dos hilos). El Posicionador necesita no mínimo de 3.8 mA para funcionar correctamente y una potencia necesaria para mantener la corriente en una carga de 550 Ohms.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA A/D: Es un convertidor digital de 16 bits usado para la lectura de las siguientes señales: entrada de 4 - 20 mA, Sensor de Posición, señal de presión de entrada, presión de salida 1, presión de salida 2 y los convierte en un formato digital para un CPU. FRAM (Ferroelectric Crystal Memory): Memoria no volátil en donde los datos de configuración son almacenados. Ejemplo de tales datos son: calibración, diagnóstico y calibración de la válvula. Modem HART: La función de este componente es hacer posible el intercambio de informaciones entre el programador Smar o cualquier otro dispositivo Hart y un Posicionador, a través de comunicación digital utilizando el protocolo Hart. Siendo así, el Posicionador demodula de la línea de corriente la información digital transmitida por el programador Smar y, después la procesa, modula en la línea la respuesta a ser enviada. El “1” representa 1200 Hz y el “0” representa 2200 Hz, como especifica la norma NAMUR NE-43. La señal de frecuencia es simétrico y no afecta el nivel de DC de la corriente de entrada de 4 – 20 mA. El controlador de display y el D/A están incorporados a este componente. D/A: Se comunica con el CPU y envía una salida a ser aplicada en el disco piezo eléctrico proporcional a la posición deseada por el controlador. La señal es enviada a través de modulación por pulso (PWM) junto con una frecuencia de referencia (19K2). Controlador del Display: Recibe datos del CPU y administra la información que será exhibida en el display de cristal líquido (LCD). Unidad Central de Procesamiento (CPU), RAM, FLASH y PID: La unidad central de procesamiento (CPU) es la parte inteligente del Posicionador, responsable por la administración, control, auto-diagnóstico la comunicación. El CPU programa es almacenado en laoperación, memoria FLASH. Para almacenamientoy temporal de datos, un tiene una RAM interna. El PID es responsable por el control de la posición deseada de la válvula. Ajuste Local: Son dos switch activados magnéticamente, sin ningún contacto externo eléctrico o mecánico, a través de un desarmador magnético. Sensor de Temperatura: Mide la temperatura del circuito del transductor. Aislador: Su función es aislar la señal de control de la alimentación del disco piezo eléctrico. Restricción: La restricción y la tobera forman un circuito divisor de presión. El aire es suministrado por la tobera a través de una restricción. Tobera, Paleta con Piezo: La unidad tobera- paleta convierte el movimiento del disco piezo eléctrico en una señal de presión de control en la cámara piloto. Válvula Carrete: La válvula carrete asegura el rápido posicionamiento de la válvula con una ampliación de flujo de aire. Sensores de Presión (Opcional): Realizan las lecturas de las presiones de entrada y salida del Posicionador para efecto de diagnóstico. Sensor de Posición por Efecto Hall / Electrónica del Sensor de Posición: Mide la posición real de la válvula, condiciona la señal y la envía al CPU para que ejecute el control PID.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA SENSOR DE EFECTO HALL El sensor de efecto Hall, determina la posición actual del actuador y realiza la realimentación para el control PID, sin contacto mecánico. Ver figura 5 Detecta las variaciones del flujo magnético a través del movimiento de los imanes que están montadas en el actuador final (eje de válvula, bracket adicionado al vástago de un cilindro) y así genera una señal proporcional a la posición real. Como no existe ningún contacto entre el imán y el sensor de posición, el posicionador no es afectado por las vibraciones. La figura, a seguir, muestra la Posición relativa del imán en relación al sensor cuando la válvula está cerrada (izquierda) y abierta (derecha). Eje de la Válvula

Imán (Barras) Yugo de la Válvula

Sensor de Posición

O: Open , C: Close

Figura 5. Partes principales del sensor Efecto Hall

La ventaja de utilizar un sensor de efecto hall como elemento de realimentación en un sistema de control de posición, es que se eliminan las complicaciones creadas por el sistema tradicional de realimentación utilizando un brazo mecánico. Ver figura 6. Salida de Voltaje

Imán

Vista Superior

Figura 6. Principio de funcionamiento del sensor Efecto Hall

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA PRACTICA La siguiente parte práctica tiene como objetivo aprender a realizar la programación local del posicionador utilizando la opción de Auto-Sintonia. Es necesario contar con un desarmador magnético que se colocará en los dos orificios (S-span y Z-zero) de ajuste local, ubicados en la parte superior del posicionador, bajo la placa de identificación. Ver figura 7

Figura 7. Orificios para Ajuste Local/Configuración y Desarmador para Ajuste Local (SMAR, 2010)

La tabla muestra la acción realizada por el desarmador magnético cuando sea insertado en (Z) y (S) de acuerdo con el tipo de ajuste que se desee seleccionar. Orificio Z S

Acción Mueve entre las funciones Selecciona la función del indicador

Árbol de Programación Local: En la opción de ajuste local, se puede navegar por todas las opciones de configuración manteniendo el desarmador magnético en el orificio “Z”. Para ejecutar una opción, después de escoger la opción por el método anterior, coloque el desarmador en el orificio “S”. El mantener el desarmador magnético en el orificio “S” permite ejecutar el parámetro elegido de forma continua, cuando este sea un valor numérico. La acción de incremento, es realizado colocando y retirando el desarmador magnético sucesivamente hasta obtener el valor deseado. Ver figura 8.

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Figura 8. Árbol de configuración del posicionador.

Parámetros Ajustables FULL SETUP Ejecuta el AUTO SETUP y el AUTOTUNING, para encontrar el ajuste completo de la válvula, inclusive lo parámetros PID. AUTO SETUP Durante este ajuste, el posicionador verificara las posiciones de 0% a 100% de la abertura de la válvula, en relación al imán y calculará la ganancia del convertidor AD para las lecturas de la posición. AUTOTUNING Permite realizar la sintonía del control PID, a través de la selección automática de los valores de KP, TR y TD MANUAL SETUP Ejecuta los pasos de AUTO SETUP, pero necesita de la confirmación del usuario entre los pasos. El usuario deberá confirmar la finalización del paso actual cuando la válvula ya no esté en movimiento. Los pasos a seguir, están descritos de la siguiente manera: Paso 1: Cierre de la válvula para verificación de la posición 0%. Paso 2: Abertura de la válvula para verificación de la posición 100%. Paso 3: Cierre de la válvula para inicio del cálculo de la ganancia del convertidor AD. Paso 4: Abertura de la válvula para finalización del cálculo de la ganancia del convertidor AD. TYPE – Tipo de válvula A través de este parámetro, el usuario configura el tipo de válvula y/o el tipo de acción asociada a ella. Tiene las siguientes opciones: -Sind: Simple acción y directa; -Sinr: Simple acción e inversa; -Doud: Doble Acción y directa;

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA -Dour: Doble Acción e inversa. CHAR – curva de Caracterización A través de este parámetro, el usuario configura el tipo de caracterización de la válvula. Tiene las siguientes opciones: -Linear: Lineal; -EP25; EP33; EP50: Igual porcentaje; -QO25; QO33; QO50: Hiperbólica (quick opening); -Tab: Tabla de 16 puntos (configurables). MODE – Modo de Operación Permite escoger el modo de operación, Al conectar el posicionador, este siempre estará en modo automático. Tiene las siguientes opciones: Auto – Modo Automático En el modo automático, la posición es ajustada de acuerdo con la señal de corriente de 4 a 20 mA en la entrada. En este modo no es permitida la ejecución local en el parámetro SP%. •

Man – Modo Manual En el modo manual, la posición es ajustada de acuerdo con el valor del parámetro SP%, independientemente de la corriente de la entrada. Solamente en este modo es permitido el accionamiento del parámetro SP%. •

SP% – Set Point Este parámetro representa el valor deseado de la posición. En modo manual, es permitido que se accione en este parámetro remoto, independiente de la corriente de la entrada. En modo automático es calculado el valor deseado a partir del nivel de entrada de corriente. LOPOS – Ajuste de la posición inferior Este parámetro posibilita al usuario calibrar la posición inferior deseada, asociada con la corriente de alimentación del posicionador en el momento del ajuste. De esta forma, además de la calibración de la posición, también es realizado el ajuste Split Range Inferior. UPPOS – Ajuste de la posición Superior Este parámetro posibilita al usuario calibrar la posición superior deseada, asociada con la corriente de alimentación del posicionador en el momento del ajuste. De esta forma, además de la calibración de la posición, también es realizado el ajuste Split Range Superior. TIME – Tiempo de Variación del Setpoint Permite configurar el rango de variación del setpoint, seleccionando el tiempo deseado para abertura/cierre de la válvula. La unidad es dada en segundos. KP – Ganancia Proporcional Permite ajustar la ganancia proporcional del control PID digital. Tr – Tiempo Integral Permite ajustar el tiempo integral del control PID digital.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA Td – Tiempo Derivativo Permite ajustar el tiempo derivativo del control PID digital. AIRTO – Aire para Abrir y Aire para Cerrar Esta opción permite ajustar la indicación del posicionador, de forma que se muestra la posición en que la válvula se encuentra. Si el actuador trabaja con “aire para abrir” o “aire para cerrar”, el posicionador debe estar configurado para Airto OPEN y AirTo CLOSE, respectivamente. EXPERIENCIA PRÁCTICA Experiencia 1: Configuración y encendido Realizar la primera configuración del sensor utilizando la opción de FULL-SETUP, la cual ajustará la posición del cilindro en función de la sintonía del PID. 1. Alimente el PLC con el voltaje de alimentación respectiva (220Vac o 24Vdc) y conecte el cable PORFINET entre el PLC y la PC. 2. Abra el TIA Portal V11.0 y cree un nuevo proyecto. 3. Configure el PLC. 4. Configurar la salida análogica del Signal Board (Tarjeta de salida analógica integrada al PLC). Para esto realizar los siguientes pasos:

Figura 9. Signal Board del PLC

a. Ingrese a la pestaña Propiedades del Signal Board y seleccione “Salidas Analógicas” del tipo “Intensidad”. Ver figura 10.

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Figura 10. Seleccionando corriente como señal analógica

b. El fabricante nos da la siguiente proporción de escalamiento en la cual la dirección del canal es %QW80, y el rango de intensidad es de 0 a 20mA, el cual es escalado en un rango de 0 a 27648 (ver Figura 11). 27648

0

mA 0

20

Figura 11. Escalamiento de Señales Analógicas - Corriente

Nota: Recordar que el Posicionador trabaja con señales de 4-20mA. Por tanto, será necesario, al escribir su programa, escalar la salida del PLC utilizando una regla de tres simple.

c. Realice la descarga de la configuración. Siga la siguiente ruta: Ver figura 12 • •

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Online > Dispositivos Accesibles > Mostrar Online > Cargar en Dispositivo > Cargar > (Arrancar Todos) > Finalizar


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Figura 12. Descargando la configuración en el PLC.

5. Realice un programa simple que pueda generar 4 mA a la salida del Signal Board con finalidad de encender el Posicionador. Para poder realizarlo, adicione la función MOVE a su programa y asigne una variable de memoria tipo Word con la dirección 80 (%MW80) a la entrada de dicha función. La Figura 13, muestra el programa a utilizar:

Figura 13. Programa para enviar datos al PLC.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA 6. Verifique las conexiones neumáticas y eléctricas del módulo. Utilice la figura 14 como guía:

Figura 14. Conexiones neumáticas y eléctricas del sistema neumático y el PLC

7. Abra la válvula de bola que dará el ingreso de aire a nuestro módulo. 8. Verifique que el manómetro del Filtro Regulador de Presión se encuentre marcando presiones entre 20 y 100psi, presión mínima y máxima requerida por el posicionador, respectivamente. Si es posible utilice una presión de 30 psi para poder calibrar el sistema. De ser necesario levante el seguro del Filtro Regulador y gire la tapa en sentido antihorario para reducir el ingreso de presión al posicionador, o gire la tapa en sentido horario para aumentar la presión de ingreso al posicionador. Experiencia 2: Autosintonía y ajuste de parámetros 1. Posicione el Desarmador Magnético en el orificio Z para poder empezar a navegar en el árbol de programación y seleccione la opción “ FullSETUP” ingresando el desarmador en el orificio S. 2. Comente el proceso de auto sintonía ( Auto-Tunning) del controlador PID del Posicionador. Anotar los valores del controlador: Tabla 1: Parámetros de PID – Autosintonía

Kp Tr Td 3. Realizada la auto sintonía, es posible trabajar con el posicionador. Genere desde el programa una variación de corriente, anote el porcentaje de desplazamiento del vástago del cilindro y su distancia en milímetros. 4. Para poder hacer esto vea el Anexo: Tabla de Observación.

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECATRÓNICA Tabla 2: Pruebas de Posicionador con ajuste de autosintonía

Intensidad (mA) 4 8 12 16 20

Desplazamiento (%)

Desplazamiento (mm)

5. Verificar el comportamiento de la respuesta del controlador y realice sus comentarios en función del tiempo de respuesta, sobre-impulso, oscilación, error en estado estable, etc. 6. ¿El comportamiento de la respuesta es efectivo? Si es necesario ajustar los parámetros del controlador (Kp, Tr, Td) a fin de obtener una mejor respuesta.

7. Anotar los nuevos valores y realizar sus comentarios: Tabla 3: Parámetros de PID - Manual

Kp Tr Td Tabla 4: Pruebas de Posicionador con ajuste manual

Intensidad (mA) 4 8 12 16 20

Desplazamiento (%)

Desplazamiento (mm)

Experiencia 3: Controlar desde un panel HMI (Interface Hombre Maquina) el desplazamiento lineal del cilindro neumático. El HMI del usuario deberá tener como mínimo los siguientes parámetros en la imagen principal. Ver figura 15. LABORATORIO DE SENSORES Y ACTUADORES Único valor (Posicionador Ne umático) ingresado manualmente Ingrese la di stancia: ##### mm

corriente Gene rada:

#####

mA

Porcentaje de Abertura:

#####

%

Valor de la memoria %QW80:

#####

Valores generados por el sistema.

Figura 15. Imagen dinámica a ser mostrada en el Interface Hombre Maquina

NOTA: El parámetro de “ingrese la distancia” deberá ser validado por el sistema, es decir este no MTR-216 SENSORES Y ACTUADORES LABORATORIO 2013-1 17 ior. ermit irá el in reso de valor es fuera del–ran o de o eracióSEMESTRE n del cilindro mostrará el valor anter


Ficha de evaluación – Control de Posición de un Actuador Lineal Nombre del alumnos: __________________________/________________________________ Código: ________________/__________________ Horario: __________ Fecha: __________ Prueba de entrada:

________/_________

Desempeño:

________/_________

Experiencias: Experiencia

Puntaje

Experiencia 1

(4 ptos)

Experiencia 2

(4 ptos)

Experiencia 3

(4 ptos)

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