Reporte 5. Electroneumatica.

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA INGENIERIA MECANICA Y ELÉCTRICA

EQUIPO 8   

Profesor:

Grupo:

8AM3

Martínez García Abner José Martínez Miranda Miguel Ángel Ortiz Mena Daniel

Lui s Fernando Fernando Franco G uzmá uzmán Fecha: 20 / Junio / 2017

TABLA DE CONTENIDO MARCO TEORICO. .................................................................................................................................................. 3 NEUMÁTICA ....................................................................................................................................................... 3 SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO .......................................................................................................................... 3 Electroneumática ............................................................................................................................................... 5 Representación en forma de diagramas Diagrama Espacio – Fase ............................................................... 6 Representación de los órganos de trabajo .................................................................................................. 6 GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional ................................................................................................. 9 GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica ............................................................................................. 9 GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa .............................................................................................. 10 DESAROLLO ........................................................................................................................................................... 11 Ejercicio 1 ..................................................................................................................................................... 11 Ejercicio 2 ..................................................................................................................................................... 18 Ejercicio 3 ..................................................................................................................................................... 26 Ejercicio 4 ..................................................................................................................................................... 39

NEUMÁTICA Se refiere al estudio del movimiento del aire. Tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. VENTAJAS. Bajo coste de sus componentes, su facilidad de diseño e implementación y el bajo par o la fuerza escasa que puede desarrollar a las bajas presiones con que trabaja (típico 6 bar) lo que constituye un factor de seguridad. Otras características favorables son el riesgo nulo de explosión, su conversión fácil al movimiento giratorio, así como al lineal, la posibilidad de transmitir energía a grandes distancias, una construcción y mantenimiento fáciles y la economía en las aplicaciones. En determinadas aplicaciones, tales como en movimientos de aproximación rápido y avance lento, típicos de las fresadoras y rectificadoras, en la sujeción de piezas utilizada en los cortes a alta velocidad sobre materiales duros y en la automatización de procesos de producción, se combinan la neumática y la hidráulica en un circuito oleoneumático, utilizando la parte neumática para el accionamiento y control y la parte hidráulica hidráulica para el actuador.

SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE 1. COMPRESOR.

CIRCUITO DE UTILIZACIÓN 1. TOMA DE AIRE.

2. MOTOR ELÉCTRICO.

2. PURGA AUTOMÁTICA.

3. PRESOSTATO.

3. UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE

4. VÁLVULA ANTIRETORNO.

4. VÁLVULA DIRECCIONAL.

5. DEPÓSITO.

5. ACTUADOR.

6. MANÓMETRO.

6. CONTROLADORES DE VELOCIDAD.

7. PURGA AUTOMÁTICA. 8. VÁLVULA DE SEGURIDAD. 9. SECADOR DE AIRE REFRIGERADO. 10. FILTRO DE LÍNEA.

Los componentes del circuito neumático con sus conexiones se dibujan sobre el formato elegido entre varios niveles que se inician por un nivel inferior que representa el circuito de alimentación de presión y finalizan en un nivel superior donde van los elementos de trabajo, es decir que la presión de aire o alimentación de energía del sistema fluye desde el nivel más bajo hasta el más alto a través de los distintos componentes del circuito. La estructura de niveles más usual suele ser la indicada en la siguiente tabla: Nivel

Componente

Ejemplos

6o

Elementos de trabajo

Cilindros, motores neumáticos

5o

Elementos de regulación de la velocidad

Reguladores unidireccionales

4o

Elementos de potencia

Válvulas con accionamiento neumático

3o

Elementos de tratamiento de señales

Selectores de función "O" e "Y"

2o

Elementos de entrada de señal

Válvulas con acción manual o mecánica

1o

Fuente de alimentación de energía

Grupo de mantenimiento

A tener en cuenta que en un circuito no necesariamente existirán componentes en todos los niveles, sino que ello dependerá de sus características.

ELECTRONEUMÁTICA Es la aplicación en donde combinamos dos importantes ramos de la automatización como son la neumática (Manejo de aire comprimido) comprimido) y electricidad y/o la electrónica. Susventajas: Mediana fuerza (porque se pueden lograr fuerzas mucho más altas

con la hidráulica). Altas velocidades de operación. Menos riesgos de contaminación por fluidos (especialmente si se utiliza en la industria de alimentos o farmacéutica). Menores costos que la hidráulica o la electricidad neta. Desventajas: alto nivel sonoro. No se pueden manejar grandes fuerzas. El uso del

aire comprimido, si no es utilizado correctamente, puede generar ciertos riesgos para el ser humano. Altos costos de producción del aire comprimido. En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando. Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos.

Dispositivos eléctricos: El conjunto de elementos que debemos de introducir para lograr el accionamiento de los actuadores neumáticos son básicamente:    

Elementos de retención Interruptores mecánicos de final de carrera. Relevadores. Válvulas electroneumática

CONTROL ELECTROMAGNETICO Y PROCESOS ELECTRICOS

5

REPRESENTACIÓN EN FORMA DE DIAGRAMAS DIAGRAMA ESPACIO – FASE En este tipo de diagrama se representa la secuencia de acción de las unidades de trabajo y el encadenamiento de las señales de mando; se utilizan para ello dos ejes de coordenadas. En el eje vertical, se representa el estado de los actuadores del sistema utilizando valores binarios (0 - 1). Se adoptará valor *0" para indicar la posición de reposo del actuador, y el valor “1" para identificar el estado actuado del elemento actuador.

En el eje horizontal, se indican las fases o pasos en que se subdivide el ciclo de trabajo. Estos pasos o fases están caracterizados por la modificación o cambio de estado de un elemento del mando. Estos cambios se indicarán con líneas verticales auxiliares sobre el diagrama, que denominaremos líneas de fase.

Los actuadores se representan por líneas. Las líneas horizontales representan estados de reposo del actuador (ver fases 0-1 y 2-3). Las líneas inclinadas significan movimientos del actuador (ver fases 1 -2 y 3-4).

Las líneas de distinta inclinación evidencian distintas velocidades de movimiento, por ejemplo: aproximación rápida, trabajo lento y retorno rápido (ver fase 0-1 aproximación rápida, fase 1 -2 trabajo lento, fase 2-3 retorno rápido).


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El arranque y parada de los motores se indicará con una línea vertical desde el estado "0" al estado "1" y viceversa

Los motores con posibilidad de giro en los dos sentidos se representarán como en la figura El nivel 1 superior indica, por ejemplo, rotación en sentido horario mientras que, el inferior anti horario. El 0 central indica reposo (motor detenido).


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Los motores con aceleración y desaceleración prolongada podrán representarse como lo indica la figura (caso de inversión del giro).

Cuando en un mando existan varios elementos de trabajo, éstos serán representados individualmente uno debajo del otro, estableciendo su relación por medio de las líneas de fase.


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En el primer nivel interesa una descripción global (normalmente poco detallada) del automatismo que permita comprender rápidamente su función.

Este GRAFCET no debe contener ninguna referencia a las tecnologías utilizadas; es decir no se especifica cómo hacemos avanzar la pieza (cilindro neumático, motor y cadena, cinta transportadora, etc.), ni cómo detectamos su posición (fin de carrera, detector capacitivo, detector fotoeléctrico, etc.), ni tan solo el tipo de automatismo utilizado (autómata programable, neumática, ordenador industrial, etc.).

En este nivel se hace una descripción a nivel tecnológico y operativo del automatismo. Quedan perfectamente definidas las diferentes tecnologías utilizadas para cada función. El GRAFCET describe las tareas que han de realizar los elementos escogidos. En este nivel completamos la estructura de la máquina y nos falta el automatismo que la controla.


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En este nivel se implementa el automatismo. El GRAFCET definirá la secuencia de actuaciones que realizará este automatismo. En el caso de que se trate, por ejemplo, de un autómata programable, definirá la evolución del automatismo y la activación de las salidas en función de la evolución de las entradas.


10

Material

PLC 1212 AC/DC/RLY 2 válvulas monoestables Cables banana - banana Desarrollo

Se requiere implementar el control de una prensa la cual cuenta con 2 pistones controladas por dos válvulas monoestables, la prensa debe bajar, agarrar el objeto y después subir, un pistón se encarga de bajar y subir la prensa y el otro en abrir y cerrar el gripper. En primera instancia se realiza el diagrama estado- fase del comportamiento de los actuadores, como se muestra en la figura 1.

Figure1Diagramaestado-faseejercicio1

Continuamos a realizar el Grafcet en sus tres niveles (descripción funcional, tecnológica y operativa).


11

Figure2Grafcetensustresniveles(descripciónfuncional,tecnológicayoperativa).

Se simulo el control de este ejercicio en el programa de FESTO, se colocaron reguladores de aire para varear la velocidad de los pistones en las entradas y salidas de estos como se muestra en la figura 3, podemos observar la gráfica de estado fase en la figura 4. También se realizó una comunicación OPC entre FESTO y el TIA utilizando un PLC 300. Esto se logró con ayuda del FluidSIM


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Figure3Simulacióndelaprensa

Figure4Diagramaestado/fasedelaprensa


13

SECUENCIADOR


14

ACTIVADOR


15

PLC Y TABLA DE VARIABLES

Figure5CPU314C2

Figure6Simulador


16

Figure7Tabladevariables

Figure8conexionesfísicasdelaselectrovalvulas


17

Material

PLC 1212 AC/DC/rly 3 válvulas monoestables Cables banana banana

Desarrollo

Se requiere que una prensa agarre un objeto con un gripper, los desplace y lo suelte en otra posición, para realizar esta acción requerimos de 3 pistones los cuales los designaremos como A= desplazamiento en y en eje Y, B= desplazamiento en el eje X y C= gripper. El funcionamiento es el siguiente A baja se cierra C, sube A, se desplaza B, baja A, abre C, sube A, se contrae B y se repite la acción. Se realiza el diagrama estado- fase del comportamiento de los actuadores, como se muestra en la figura 9.

A

B

C

Figure9Diagramaestadofase,ejercicio2


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En la figura 10 se muestra el grafcet en sus tres niveles (descripción funcional, tecnológica y operativa).

Figure10Grafcetensustresniveles(descripciónfuncional,tecnológicayoperativa).delejercicio2

Se simulo el control de este ejercicio en el programa de FESTO, se colocaron reguladores de aire para varear la velocidad de los pistones en las entradas y salidas de estos como se muestra en la figura 11, en la parte inferior podemos observar la gráfica de estado fase. También se realizó una comunicación OPC entre FESTO y el TIA utilizando un PLC 300. Esto se logró con ayuda del FluidSIM


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Figure11simulaciónejercicio2


20

SECUENCIADOR


21


22


23

ACTIVADOR


24

TABLA DE VARIABLES

Figure12Tabladevariablesejercicio2

Figure13Conexionesfísicas


25

Material

PLC 1212 AC/DC/rly 3 válvulas monoestables Cables banana banana Desarrollo

A continuación, se agrega el diagrama de fase, en el cual se puede ver el comportamiento requerido.

Figure14:Diagramaestadofase,ejercicio3


26

Figure15Grafcetensustresniveles(descripciónfuncional,tecnológicayoperativa).delejercicio3



27

Figure16simulaciónejercicio2

SECUENCIADOR


28


29


30


31


32

ACTIVADOR


33


34


35


36


37

TABLA DE VARIABLES Marcas

Figure17Tabladevariablesejercicio3

Entradas:


38

Salidas:

Material

PLC 1212 AC/DC/rly 3 válvulas monoestables Cables banana banana Desarrollo

A continuación, se agrega el diagrama de fase, en el cual se puede ver el comportamiento requerido.

A

B

C

Figure18:Diagramaestadofase,ejercicio4


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GRAFCET FUNCIONAL

E0

REPOSO BI

E1

Baja_brazo A1

E2

Cierra_griper

Sch+NOTSG+C2 E3

Sube_griper

SG+C1 E9

A0 E4

A0 Des_izq

E10

B1 E5

E11

A1 E12

C0 E13

A0

Sube_griper A0

Dez_der B0

Abre_griper C0

Sube_griper

E8

Baja_griper A1

A bre_griper

E7

Des_der

B2 Baja_griper

E6

Sube_griper

E14

Dez_izq

B0


40

GRAFCET Tecnológico

E0

BI E1

A+ A1

E2

C=1

Sch+NOTSG+C2 E3

A-

SG+C1 E9

A0 E4

A0 B+

E10

B1 E5

E11

A1 E12

C0 E13

A0

A A0

BB0

C=0 C0

A-

E8

A+ A1

C=0

E7

B+ B2

A+

E6

A-

E14

BB0


41

GRAFCET Operacional

E0

I0.2

(M0.0)

BI

E1

(I0.1)

Q0.1

A1

E2

Q0.5

Sch+NOTSG+C2

E3

Q0.0

SG+C1

E9

A0

E4

A0

Q0.3

E10

B1

E5

E11

A1

E12

C0

E13

A0

Q0.0

A0

Q0.2

B0

Q0.4

C0

Q0.0

E8

Q0.1

A1

Q0.4

E7

Q0.3

B2

Q0.1

E6

Q0.0

E14

Q0.2

B0

Figure19Grafcetensustresniveles(descripciónfuncional,tecnológicayoperativa).delejercicio4


42


Figure20:Simulaciónejercicio4


43

SECUENCIADOR


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48

ACTIVADOR


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50

Reporte 5. Electroneumatica.

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