Práctica 8 Control de sistemas con contadores e introducción a las secuencias electroneumáticas.
Materia: Sistemas Automatizados
Profesor: Karlo A. Flores Nieto.
Alumno: Jesús Alberto Lara Conejo
Grupo: 7IM1
Lugar de realización: Laboratorio de Hidroneumática, Laboratorio Pesados 1
7IV1 Objetivo. El estudiante conocerá, identificará y conectará un sistema electroneumático con diferentes modos de temporización. El estudiante conocerá, identificará y conectará un sistema electroneumático con condicionantes de presión en la operación.
Contenido Introducción: ....................................................................................................................................... 3 Materiales: .......................................................................................................................................... 3 Marco teórico ..................................................................................................................................... 3 Secuencia neumática: ..................................................................................................................... 3 Secuencia posible: ...................................................................................................................... 3 Secuencia imposible: .................................................................................................................. 4 Métodos secuenciales: ................................................................................................................... 5 Contador eléctrico y digital: ........................................................................................................... 5 Diagrama de movimientos: ............................................................................................................ 7 Planteamiento: ................................................................................................................................... 9 Desarrollo: ........................................................................................................................................ 10 Desarrollo inciso a) ....................................................................................................................... 10 Desarrollo inciso b) ....................................................................................................................... 11 Desarrollo inciso c) ....................................................................................................................... 12 Cuestionario: ..................................................................................................................................... 14 Conclusiones ..................................................................................................................................... 14 Bibliografía: ....................................................................................................................................... 17
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Se presentan tres problemáticas en las cuales se tiene que resolver a una secuencia por medio de pasos establecidos, identificando los choques de señales y su mejor método de resolución. Estas problemáticas manejan dos pistones (A y B) con secuencias distintas. Se utilizan válvulas biestables para los tres sistemas, actuadores doble efecto con sensores electromagnéticos y contadores según el caso del inciso. Por último se da respuesta a una serie de cuestiones para cerrar con una breve y concisa conclusión.
1 Ccilindro
neumático de doble efecto con sensores magnético
1 Módulo contador digital
10 mangueras neumáticas
5 Cables banana negro cortos
5 Cables banana negro largos
10 cables banana rojo cortos
5 Cables banana rojo largos
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1 Electroválvula 5/2 monoestable 2 Electroválvulas 5/2 biestable 1 Fuente de alimentación de 24VCD 2 Módulo de relevadores 1 Módulo de pulsadores Cables
para
bobi
1 Módulo temporizador
Una secuencia neumática viene cuando se tiene la necesidad de mover dos o más émbolos en una manera simultánea o bien que sigan un determinado comportamiento al momento de estar actuando. Existen dos tipos de estas secuencias, tales son: Dos cilindros de doble efecto A y B pretendemos hacerla secuencia A+B+A-B-. Puede ser una operación de etiquetado de botellas: las botellas avanzan por una cinta transportadora de forma que el cilindro A las sujeta mientras que el B se aproxima para etiquetarla; concluida la operación se retira la sujeción para que las botellas sigan avanzando y sube la herramienta de etiquetar.
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La realización del hojigrama nos indica que la secuencia es posible, ya que no se repiten ningún par de valores correspondientes a las posiciones de las válvulas 3/2 finales de carrera:
(a1 b0) ≠ (a1 b1) ≠ (a0 b1) ≠ (a0 b0)6.
Ahora queremos otra secuencia distinta A+A-B+B-. Podría ser que el cilindro A empuja botellas abiertas hasta una cinta transportadora; una vez en la cinta, las botellas avanzan por ella de forma que otro cilindro B las va cerrando con tapones de corcho. Razonando de la misma forma que en el caso anterior llegamos a un circuito que no funciona, ya que se dan dos señales simultaneas sobre la 5/2 que comanda el cilindro B.
La realización del hojigrama nos indica que la secuencia es imposible, ya que se un par de valores correspondientes a las posiciones de las válvulas 3/2 finales de carrera: (a0 b0) = (a0 b0)
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El problema de las señales permanentes admite varias soluciones que pasan por eliminar la señal o bien anular sus efectos; así, métodos como aplicar otra señal dominante, emplear un reductor de presión, soluciones mecánicas con finales de carrera de leva rodillo unidireccional o temporizadores.
*Hay dos soluciones definitivas: A+B- A-B+a1b0a0b0a0b1a1b1A+B- B+A-a1b0a0b0a0b1a0b0.
Son métodos de programación que permiten la realización de la secuencia de movimiento sin bloqueo de las electroválvulas. Existen tres métodos posibles para resolver estas:
Método paso a paso Máximo. Método paso a paso máximo simplificado o método por anulación de cadena. Casada
La aplicación de métodos secuenciales en la solución de problemas que involucran actuadores neumáticos, ha generado el desarrollo de reglas que permiten manejar secuencias sencillas que requieren del uso de cilindros lineales o giratorios; los cuales poseen sensores en los extremos de su carrera para garantizar el óptimo funcionamiento del automatismo.
El contador eléctrico es el dispositivo encargado de medir el consumo de energía eléctrica de un servicio eléctrico. Es muy importante puesto que proporciona información tanto a la distribuidora como a la comercializadora y posibilita la realización de un cálculo del coste del recibo de electricidad.
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Hay dos tipos de contadores eléctricos:
El contador eléctrico analógico Este tipo computa la cantidad de kilovatios hora (kWh) consumidos en una vivienda, pero sin distinguir el horario en el que se efectúa dicho consumo. El contador eléctrico digital Estos aparatos apuntan todo el consumo eléctrico del domicilio en el periodo horario en el que se ha realizado
En multitud de procesos industriales es frecuente la necesidad de contar un número de elementos, ya sean piezas, subprocesos, operaciones, etcétera. Con lo expuesto hasta ahora y en los ejemplos mostrados, no es posible realizar esta acción de conteo. Para esto surge el contador. En Fluidsim el contador lo encontraremos como el de la figura 1:
Figura 1 Símbolo de contador en el programa fluidsim y su posible funcionamiento en un circuito.
Su funcionamiento se basa en recopilar el número de veces que la corriente atraviesa el relé. Éste está configurado de tal manera que se le asigna un valor inicial, a partir del cual va restando una 6
unidad hasta llegar al 0. Cuando esto sucede el relé deja de contar cerrándose de manera permanente. Para conseguir llegar a la situación inicial y volver al conteo habrá que activar el reset. Estas son la entrada y la salida R1 y R2 respectivamente. Se puede comprobar el funcionamiento en la imagen 1 mostrada con anterioridad.
En los diagramas de movimiento (espacio - fase o espacio - tiempo) se grafican, el espacio recorrido versus el tiempo Velocidad normal
Velocidad lenta
Velocidad rápida
De este tipo de diagramas se obtienen también la secuencia de los cilindros. Con la letra mayúscula se define el cilindro y con los signos + y – se denotan las carreras de avance y retroceso. Ejemplo: A+, A-, B+, C+, C-, B- .
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De los diagramas espacio-tiempo, se puede obtener el tiempo en que tardan los vástagos de los cilindros en realizar las carreras de avance y retroceso. Con respecto al diagrama espacio-fase, la diferencia radica en que al haber reguladores, temporizadores y otras válvulas las pendientes de los diagramas son diferentes. Igualmente en un mismo grafico se puede colocar las velocidades y secuencia de los mismos.
Estos diagramas cobran gran importancia cuando se diseñan sistemas neumáticos con múltiples cilindros, como el método de cilindros en cascada. La forma de relacionar los movimientos de los diferentes cilindros sale justamente de este tipo de gráficos.
Representación esquemática de movimientos secuenciales Un esquema se dice que es secuencial cuando los movimientos de los cilindros considerados se realizan en un orden determinado llamado SECUENCIA. Además, un movimiento no se inicia hasta que el movimiento anterior no se haya realizado y controlado. Para representar una secuencia, se debe tener en cuenta:
Los elementos de potencia (cilindros) se designan por las letras A, B, C, etc. La salida del vástago se representa por “+” y su retorno por “-“. Las etapas o fases de los cilindros se describen por orden cronológico. Las transiciones se representan por válvulas como pulsadores (S), finales de carrera
(“a1” afuera y “a0” adentro para el cilindro A), etc.
Gráfico de etapa transición Existe un método llamado GRAFCET (gráfico de etapa transición) para resolver automatismos de forma secuencial. Para su resolución, se deben de seguir los siguientes pasos: 1. Determinación de la secuencia. 2. Cada etapa se representa por un cuadrado. 3. Entre etapas existe una transición representada por una línea. 8
4. La etapa “0” de la secuencia es la etapa “inicio” o de condiciones iniciales. 5. Se hace coincidir cada etapa con el orden de la secuencia. 6. Entre cada etapa, se representa la transición necesaria para que se cumpla la etapa siguiente. 7. En cada momento solo está activada una etapa, en los GRAFCET lineales.
a) Sistema de conteo”. Un cilindro de doble efecto debe de salir de forma continua durante 25 veces después de ocurrido esto el cilindro regresa a su posición inicial (Posición de retraído).
b) Sierra de corte para madera”. Dos cilindros son utilizados para una sierra de madera. Con el cilindro A se sujeta la madera y con el cilindro B se corta. En su final el cilindro B emite una señal a través de un fin de carrera para que ambos cilindros regresen simultáneamente. Nota: El cilindro B debe de salir de forma lenta.
c) “Transferencia de material”. Unas cajas llegan a una banda transportadora de rodillos y son transportadas a una segunda banda por los cilindros A y B. El cilindro B debe regresar hasta que el cilindro A alcance la posición retraída.
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1) Realizar el diagrama y la conexión de l sistema neumático correspondiente al inciso “a”.
Diag. 0.1 muestra arreglo neumático para inciso a
2) Realizar el diagrama y la conexión de l sistema eléctrico correspondiente al inciso “a”
Diag. 0.2 Muestra conexión sistema
eléctrico del inciso a) dónde se utiliza un contador para asegurar el apagado del sistema cuando este llegue a 25 veces de uso.
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1.- plano de situación
A
A B
0 1 1 0 0 1 4=PB1
B
Planteamiento 1.1 inciso b
2.- diagrama neumático
Diag 1.0 muestra conexión neumática para el inciso b.
3.- ecuación de movimientos A+ B+
AB-
4.- diagrama de movimientos -> Planteamiento 1.1
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5.- identificar sensores
Planteamiento 1.1
6.- análisis de sincronía El planteamiento 1.1 muestra las gráficas correspondientes para el actuador A y B en el cual se identifican los sensores a utilizar. 7.- diagrama electrico
Diag 1.1 muestra la conexión eléctrica para el inciso b
1.- plano de situación
A A B
B
0 1 1 0 0 0 1 1 4=PB1
Planteamiento 1.2 inciso c
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2.- diagrama neumático Diag. 1.2 muestra sistema neumático para el arreglo del problema c.
3.- ecuación de movimientos
A + B + A - B 4.- diagrama de movimientos -> Planteamiento 1.2. 5.- identificar sensores -> Planteamiento 1.2, se aprecia en su parte inferior del gráfico la determinación de los sensores. 6.- análisis de sincronía Dentro del planteamiento 1.2 se pueden apreciar las gráficas correspondientes la a los actuadores A y B los cuales muestran sus escalas de encendido y apagado según su activación 7.- diagrama eléctrico
Diag.
1.3
muestra
arreglo
eléctrico para el inciso c dando solución a la problemática.
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1.- Que ventajas presenta el usar la válvula biestable en lugar de una monoestable en este tipo de sistemas.
Es más fácil controlar la acción del actuador e indicarle cuando deba de marcar el regreso, ya que con una válvula biestable es más fácil dejarlo fuera hasta que reciba otra acción. 2.- Cuales son los requisitos de seguridad que deben observarse en este tipo de sistemas.
Se debe de tener en cuenta de que son ciclos y los ciclos no se detendrán hasta que este se cumpla, es por ello que no se debe de interrumpir tal hasta que este mismo haya apagado el sistema. 3.- Que ventajas presenta la elaboración del diagrama de movimientos para la realización de los diagramas de este tipo de sistemas.
Existe la ventaja de que podemos saber si nuestra solución o sistema no tiene choques de señales y todo podrá transcurrir y ser armado normalmente. 4.- Explique la conveniencia de la utilización de los finales de carrera en estos sistemas.
Conviene para auxiliarnos al hacer ciclos, es decir estos nos ayudan a generar las restricciones para que el sistema actué solo cuando deba de actuar dependiendo las posiciones de los pistones. 5.- Explique brevemente como debe ser aplicado el método de planteamiento secuencial.
Primero se debe de comprender la secuencia, posteriormente se tiene analizar por m edio de gráficos si no existe choques de señales, si llegasen a existir entonces se da paso a resolverlos por medio de los métodos planteados.
Trabajar con secuencias me deja claro que es conveniente saber los métodos de resolución, ya que estos nos ayudan a no perdernos con la secuencia y también a evitar choques de señales. Así pues se presentó el reto de no solo controlar la trayectoria de un pistón, si no que ahora con estos ejercicios nos damos una amplia idea de cómo controlar varios pudiendo observar sus pros y contras de hacer estos sistemas.
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Evidencia:
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[1] https://es.slideshare.net/jesuspsa/electroneumatica-basica [2] http://www.redalyc.org/pdf/849/84921327057.pdf [3] http://wikifab.dimf.etsii.upm.es/wikifab/index.php/Fluidsim._Funcionamiento_y_aplicaci%C3%B3 n_de_un_contador_el%C3%A9ctrico._Por_07167 [4] http://www.ventageneradores.net/blog/contador-electrico-todo-lo-que-necesitas-saber/
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