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LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL DE PROCESOS MECÁNICOS LABORATORIO LABORATORIO DE PLCs LPLC-DIM-FIM-EPN
REVISIÓN N˚ 1 LTIM LTIMA A REVI REVISI SI N 30/04/2017
PRÁCTICA PRÁCTICA 1: CONEXIÓN CONEXIÓN Y PROGRAMA PROGRAMACIÓN CIÓN DEL DEL PLC PLC (LENGUAJE LADDER) 1. OBJETIVO IVOS •
Comprender la lógica de la programación ladder.
•
Realizar un ejercicio práctico incluyendo la conexión y programación de PLCs.
Al inicio de la práctica habrá coloquio, estudiar todo el el contenido de la guía
2. REVI REVISIÓ SIÓN N TEÓR TEÓRICA ICA 2.1. DIAGRAMA DIAGRAMA DE CONTROL CONTROL Y DIAGRA DIAGRAMA MA DE DE FUERZA FUERZA O POTENC POTENCIA IA
Los diagramas de control y de fuerza o potencia, son la representación gráfica de los circuitos principales de una máquina y se complementan entre sí. Ambos tienen su origen en la seguridad de operación de las máquinas, para no exponer a los operadores a los elevados voltajes que manejan los motores eléctricos industriales. En el diagrama de control los conductores conductores se se trazan con líneas delgadas delgadas,, y representan conductores delgados a voltajes bajos. En el diagrama de fuerza los conductores se grafican con líneas gruesas, y representan conductores gruesos gruesos a elevados elevados voltajes voltajes.. Pueden representa representarr circuitos circuitos eléctricos, eléctricos, neumáticos o hidráulicos. La forma más común de representar estos circuitos es establecer los caminos entre dos barras (vivo y neutro) en lo que se conoce como diagrama escalera, que corresponde a la representación de los circuitos eléctricos de control y luego se tradujo al lenguaje de programación utilizado para los PLCs. El ejemplo ejemplo de la Figura 7 muestra muestra un ejemplo ejemplo típico típico de diagrama diagrama de fuerza y diagrama de control, para la activación activaci ón de un motor trifásico.
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a) Diagrama de fuerza
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b) Diagrama de control
Figura 7. Ejemplo de circuitos de fuerza y control
Circuito de fuerza (Figura 7a) Consta de tres fusibles independientes en cada una de las líneas (F1F) que se conectan a la entrada de los contactos principales del arrancador magnético (K1M). Éstos a su vez se conectan a la protección térmica del motor (F2F) y de ahí se encuentran las terminales de alimentación del motor.
Circuito de control (Figura 7b) La Figura 7b muestra una configuración usual de un circuito elemental de control tipo marcha/paro manual. En primer lugar, después del fusible del circuito de control (F3F), se encuentra el contacto asociado a la protección térmica del motor (F2F). Luego se encuentra el botón de paro (S0Q), y después se tiene el botón de marcha (S1Q), que está en paralelo con el contacto asociado a la bobina magnética (K1M). Este circuito de control activa una bobina (K1M) y sus contactos asociados, por lo que se puede asociar con diferentes circuitos de fuerza.
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2.2. LENGUAJE LADDER
Para programar un PLC, existen varios lenguajes que nos ayudan a implementar la lógica de automatización en un proceso, pero el más usado es el lenguaje ladder. En un principio, los sistemas automáticos se implementaban mediante circuitos eléctricos, con arreglos de contactores, estos arreglos eran diseñados dependiendo de la necesidad existente en el proceso. Con la aparición de los PLCs, la mejor opción para poder seguir la forma de automatización de la época, fue la de implementar un lenguaje grafico que emulaba las conexiones eléctricas descritas anteriormente, por tal razón, se hizo muy popular el uso de lenguaje ladder, también llamado escalera o lenguaje de contactos. 2.2.1. Elementos principales Contactos
Son los elementos que emulan el funcionamiento de los pulsadores, por lo tanto, pueden existir contactos normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC). La siguiente equivalencia se utiliza entre los circuitos eléctricos físicos y el lenguaje ladder (Figura 8):
Figura 8. Equivalencia entre un circuito eléctrico y el lenguaje ladder [4]
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Bobinas
Las bobinas son elementos que emulan el funcionamiento de un contactor, por lo tanto, éstas se energizarán a cambiarán su estado a 1 cuando la corriente proveniente de la línea de energía llegue hacia ellas. Existen bobinas de dos tipos, normales y con memoria, teniendo por diferencia en que las bobinas con memoria tienen retención. Las salidas en el PLC Siemens se denotan por la letra Q, la dirección de byte y el número de bit al igual que las entradas. En el PLC Micrologix 1100, las entradas se denotan por la letra O, la dirección de byte y el bit.
Figura 9. Equivalencia entre contactos de un circuito eléctrico y de lenguaje ladder [4]
Etiquetas / Tags de entradas y salidas
La siguiente tabla muestra un resumen de cómo se debe etiquetar las entradas y salidas en el programa Ladder del PLC Micrologix 1100.
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2.2.2. Funcionamiento
Las ramas de los circuitos tienen origen en una barra vertical ubicada a la izquierda del diagrama. El flujo de señal va de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo.
Figura 10. Diagrama ladder
Consideraciones: •
Una bobina no puede estar conectada directamente a la barra de inicio.
•
No es posible programas contactos a la derecha de una bobina.
•
El número de contactos posibles en serie o paralelo es prácticamente ilimitado.
•
Se prefiere no programar una salida más de una vez.
•
Es posible colocar en paralelo dos o más bobinas.
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Figura 11. Descripción lógica de los diagramas ladder [5]
3. MATERIALES •
Un pulsador normalmente abierto (NO).
•
Un pulsador normalmente cerrado (NC).
•
Un PLC Allen Bradley Micrologix 1100.
•
Una lámpara piloto.
•
Cables de conexión.
4. PROCEDIMIENTO
Tomar en cuenta los siguientes pasos en la clase práctica: 1. Esquematizar el diagrama de conexiones de elementos de E/S y sus respectivas direcciones para el circuito marcha – paro de la Figura 7b en la hoja de datos de cada grupo. 2. Realizar las conexiones de los elementos de entrada en el PLC (pulsadores NO y NC). 3. Realizar la conexión del elemento de salida en el PLC (lámpara). 4. Revisar con el instructor las conexiones del módulo antes de energizar el tablero.
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5. Realizar la programación del encendido y apagado de la lámpara a través del software RSlogix 500. Cargar el programa al PLC. 6. Realizar el siguiente ejercicio: Para realizar los mandos sobre la puerta de una fábrica, se han incorporado 3 pulsadores: • Pulsador de apertura de la puerta (NO). • Pulsador de cierre de la puerta (NO). • Pulsador de paro de emergencia (NC).
La puerta es manipulada por un motor que gira en sus dos sentidos para realizar la apertura y cierre de la misma. Hay que tomar en cuenta que dos sensores (finales de carrera) se encuentran en los marcos de la puerta para detectar si ésta se ha abierto o cerrado completamente y detener el motor, evitando daños en los componentes del sistema (esquema). Realizar programación del PLC y completar el ejercicio con una tabla donde se encuentren los elementos de E/S y un diagrama de conexiones, tal como se realizó en los pasos 2 y 3 para el ejercicio del laboratorio.
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5. INFORME
En el informe NO incluir teoría, solo resolver los numerales planteados a continuación: 5.1. Procedimiento
Descripción del proceso implementado en la práctica, lo que se realizó con el PLC y sus elementos y con qué objetivo. 5.2. Elementos de E/S
Tabla que contiene los elementos conectados a la entrada y a la salida del PLC con sus respectivas direcciones del ejercicio de la sesión de laboratorio. 5.3. Diagrama de Conexiones.
Conexiones de los elementos de E/S realizadas en el PLC del ejercicio de la sesión de laboratorio. 5.4. Ejercicio 1
En un edificio se requiere activar una bomba para suministrar agua potable a todos los departamentos. En caso de que la demanda sea excesiva, se debe activar una segunda bomba para compensar el flujo de suministro. Cada bomba está asociada a un motor trifásico de inducción que debe ser encendido. El motor de la bomba A se enciende en primer lugar, y un operador puede encender el motor de la bomba B solo si la bomba A ha sido activada. Si es que se desea apagar el sistema, es necesario que la bomba B se apague primero, caso contrario no se podrá apagar la bomba A. Para realizar los mandos sobre las bombas se tienen cuatro pulsadores:
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•
P1: Pulsador de encendido de la bomba A (NO).
•
P2: Pulsador de encendido de la bomba B (NO).
•
P3: Pulsador de paro de la bomba A (NC).
•
P4: Pulsador de paro de la bomba B (NC).
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Además, cada motor de las bombas tiene su protección térmica de sobrecorriente: •
P5: Bimetálico de la bomba A (NC).
•
P6: Bimetálico de la bomba B (NC).
Además, se debe encender una lámpara para indicar que la bomba A y/o la bomba B ha sido activada. Realizar la simulación en PC-SIMU y completar el ejercicio con una tabla donde se encuentren los elementos de E/S, un diagrama de conexiones, y el diagrama de fuerzas tal como se realizó en el ejercicio del laboratorio. La resolución del ejercicio será en el software STEP-7 MICROWIN junto con el uso de los simuladores respectivos para comprobar su funcionamiento. Cada segmento de programación debe contener comentarios explicando la lógica de los elementos implementados. Los archivos adjuntos al informe a presentar son: La programación en LADDER en STEP-7, el archivo exportable con extensión .awl para el simulador S7-200 y el archivo de simulación con extensión .sim del PC-SIMU.
5.5. Ejercicio 2
En el diagrama de la Figura 12 explicar el funcionamiento del diagrama. M1 y M2 son contactos asociados a un motor M, OL es el relé térmico de protección del motor, y los pulsadores STOP, FORWARD y REVERSE son las entradas del circuito.
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Figura 12. Esquema del ejercicio 2
5.6. Consulta •
RESUMIR en un tutorial la forma de cómo realizar un programa y cargarlo en el PLC Micrologix 1100. Todos los pasos deben tener una descripción clara y concisa.
5.7. Conclusiones y Recomendaciones
Son personales y respecto a lo hecho en la práctica, cada integrante del grupo debe aportar al menos con 3 conclusiones y las recomendaciones que sean convenientes. 5.8. Bibliografía
Textos, páginas web o cualquier material de consulta utilizado para la resolución
del
informe.
No
escribir
bibliografía
ambigua,
ejemplo:
www.google.com. Utilizar
el
formato
IEEE
para
citar
referencias
(https://www.ieee.org/documents/ieeecitationref.pdf).
bibliográficas
