Universidad de El Salvador Facultad de Ingeniería y Arquitectura Escuela de Ingeniería Eléctrica Automatismo Industrial
Laboratorio 2
Control de Ascensor de tres niveles por medio de PLC
Alumnos: Franco Paredes, Héctor Alcides FP09005 F P09005 López Alvarado, Oscar Eugenio LA09013
Catedrático: Ing. Ricardo E. Cortez
Viernes, 13 de junio de 2013
Índice
Introducción ..................................................................................................................... 3 Objetivos ......................................................................................................................... 4 Planteamiento ................................................................................................................. 5 Equipo a Usar ............................................................................................................. 5 Diseño...............................................................................................................................5 GRAFCET ...................................................................................................................... 6 Obtención de ecuaciones .......................................................................................... 7 Simulación..................................................................................................................... 11 Práctica ......................................................................................................................... 14 Rediseño ....................................................................................................................... 18 GRAFCET:.................................................................................................................. 18 Obtención de ecuaciones: ...................................................................................... 19 Conclusiones ................................................................................................................. 21
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Introducción
El presente informe contiene el desarrollo de una práctica de laboratorio en la cual se implementan las funciones básicas de un automatismo aplicando los conocimientos básicos sobre PLC’s obtenidos en las sesiones teóricas, además de incluir conocimientos sobre
GRAFCET.
El automatismo consiste en un ascensor de tres niveles, el ascenso o descenso de la cabina del ascensor dependerá del accionar de un motor monofásico, que será controlado por el PLC, cuyo programa será diseñado previamente.
El diseño del programa para el PLC se realiza en base al GRAFCET proporcionado en la guía de la práctica, obteniéndose las ecuaciones para cada etapa y luego para las salidas y temporizadores necesarios.
Con las funciones de cada etapa definidas se arma el circuito en el software LOGO!Soft el cual permite realizar una simulación para verificar el correcto funcionamiento del automatismo. Y desde el cual se puede descargar directamente en el modulo del PLC el programa listo para ejecutarse. Es necesario además la implementación de conocimientos sobre motores monofásicos y circuitos de potencia para la inversión de giro.
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Objetivos
Implementar un automatismo que controle un elevador de 3 niveles a través del método GRAFCET.
Interactuar con el software LOGO!Soft y simular diagramas de escalera.
Diseñar el programa para un PLC que controle el movimiento de la cabina del ascensor.
Plantear un circuito de potencia para realizar la inversión de giro de un motor monofásico.
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Planteamiento Diseñar un automatismo que controle un ascensor de 3 niveles, deben usarse 3 pulsadores independientes para el control de cada piso y dos finales de carrera para la detección de la cabina en cada nivel, el segundo nivel deberá detectarse por medio de software. El automatismo debe detectar en cual nivel se encuentra la cabina y luego cuando el usuario presione un pulsador, debe movilizar la cabina hacia donde el usuario lo desee. Se debe de tener en cuenta que si la cabina se encuentra en un piso determinado y el usuario presiona el pulsador que controla ese piso, la cabina no se debe de mover. La activación del motor se da por medio de los pulsadores y la desactivación por medio de los finales de carrera.
Equipo a Usar
LOGO230RC
Modulo de conexiones del LOGO230RC
Modulo de relés
Fuente de poder
Modulo de elevador
Computadora
Motor Trifásico
Multímetro
Alambre
Diseño El diseño del programa para el PLC se realiza en base al GRAFCET proporcionado en la guía de la práctica, obteniéndose las ecuaciones para cada etapa y luego para las salidas y temporizadores necesarios. Con las funciones de cada etapa definidas se arma el circuito en el software LOGO!Soft el cual permite realizar una simulación para verificar el correcto funcionamiento del automatismo.
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GRAFCET
Entradas: I1: Pulsador para llamada al piso 1. I2: Pulsador para llamada al piso 2. I3: Pulsador para llamada al piso 3. I4: Sensor que detecta cabina en piso 1 (final de carrera). I5: Sensor que detecta cabina en piso 2 (mediante software). I6: Sensor que detecta cabina en piso 3 (final de carrera). Descripción de acciones: X: Acción nula (etapa sin acción asignada). Q1: Activación del motor, para que la cabina ascienda. Q2: Activación del motor, para que la cabina descienda. Q1 OFF y Q2 OFF: Desactivación del motor. Descripción de las condiciones de transición: I2I4: Cabina en piso 1 y llamada al piso 2. I3I4: Cabina en piso 1 y llamada al piso 3. I3I5: Cabina en piso 2 y llamada al piso 3.
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I1I5: Cabina en piso 2 y llamada al piso 1. I1I6: Cabina en piso 3 y llamada al piso 1. I2I6: Cabina en piso 3 y llamada al piso 2. I4: Cabina detectada en piso 1. I5: Cabina detectada en piso 2. I6: Cabina detectada en piso 3.
Obtención de ecuaciones
CONSIDERACIONES:
El piso dos será detectado por medio de software así que se utilizan dos temporizadores, uno que considere el tiempo de subida del piso 1 al 2 (T1) y el otro que considere el tiempo de baja del piso 3 al 2 (T2).
La entrada I5 será cambiado por las salidas de los temporizadores T1 y T2.
MÉTODO DE OBTENCIÓN DE ECUACIONES:
ANÁLISIS POR ETAPAS: En el estado de espera se debe estar o en la etapa “ON” o en “M” o en “N” por lo que este estado se le puede asignar a una sola función llamada “LISTO”, donde:
Ahora para cada etapa se tiene:
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̅
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[ ] [ ]
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Ecuaciones para las salidas:
Ecuaciones para los temporizadores:
[ ] [ ]
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Simulación A continuación se muestra una simulación realizada en el software LOGO!Soft, la cual muestra que el programa funciona de manera adecuada:
Inicialmente la cabina del ascensor se muestra en el piso 1(entrada I4 activa) y las etapas activa son ON (Bobina M23) y LISTO (Bobina M24):
Estando el piso 1 (I4) se realiza una llamada al piso 2 (I2) entonces se activa el motor para hacer ascender la cabina (Q1):
La cabina en el piso 2 será detectada por el conteo del temporizador (T1), al cumplirse el tiempo necesario la cabina se detendrá en la etapa M (Bobina M1)y estará lista para una nueva llamada:
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Estando en el nivel se realiza una llamada al piso 3 (I3), activándose la salida Q1:
Al llegar al piso 3 (I6) se desactiva la salida Q1, y se está en la etapa M (Bobina M1)y se está listo para una nueva llamada:
Estando en el piso 3 (I6) se realiza una llamada al piso 2 (I2), se activa la salida Q2 y se deja de presionar (I6), el temporizador T2 realizara el conteo necesario para llevar a la cabina al piso 2:
Al terminar el conteo de T2 la cabina estará en el piso 2 en la etapa N (Bobina M2):
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Estando en el segundo piso se realiza una llamada al piso 1 (I1) y se activa la salida Q2:
El sistema funciona correctamente para todas las posibles combinaciones de condiciones consideradas en el GRAFCET.
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Práctica Una vez diseñado el GRAFCET y la respectiva simulación en LOGO!Soft, procedimos a transferir el programa al LOGO. Una vez el software cargado empezamos las demostraciones respectivas.
Se usaron tres pulsadores, cada uno corresponde una llamada a algún piso, uno a la vez, el accionamiento de cada pulsador para elegir el piso al cual se movería el ascensor enciende el motor para que gire hacia arriba o en sentido inverso. Tenemos también dos finales de carrera que nos detectan cuando el ascensor llega al piso uno y al piso tres deteniendo de manera inmediata el giro del motor, estos pulsadores y finales de carrera corresponden a entradas para el LOGO que manipulan 120v AC.
Figura. Diagrama de conexión de los pulsadores y reles
Figura. El LOGO conectado
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Finalmente el LOGO utilizará dos salidas, tipo contacto, que manipulan 24v DC accionando dos relés con bobina a 24v DC, los cuales son los encargados de hacer girar al motor en un sentido o en otro. Un relé al estar accionado hará girar al motor en sentido horario, luego se detendrá el motor y al accionarse el otro relé, el motor girará en sentido anti-horario. Por lo que es requisito que solo un relé este accionado a la vez y esto lo controla el programa que posee el LOGO que se consideró en la elaboración del GRAFCET.
Figura. Relés accionados por la salida del LOGO
El motor es monofásico posee tres líneas y necesita un capacitor para su arranque, por lo que se debe de tener en cuenta el cambio de giro del motor utilizando los dos relés, los cuales tienen la ventaja de manipular tres juegos de contactos cada uno con su contacto común que manipularán 120v AC para hacer girar al motor. Por lo que, auxiliando de los relé y utilizando su peculiar característica idearemos el cambio de giro.
Figura. Diagrama de conexión de las salidas
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Salidas LOGO
Q2
+24v DC
Q1 1 e l e R
2 e l e R
Capacitor
Start Run
120v AC Motor 1
Figura. Diagrama de conexión del cambio de giro motor monofásico
Figura. El ascensor usando en la práctica
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Figura. Diseño completo
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Rediseño Diseñar un automatismo que controle un ascensor de 4 niveles, deben usarse 4 pulsadores independientes para el control de cada piso y cuatro finales de carrera para la detección de la cabina en cada nivel. El automatismo debe detectar en cual nivel se encuentra la cabina y luego cuando el usuario presione un pulsador, debe movilizar la cabina hacia donde el usuario lo desee. Se debe de tener en cuenta que si la cabina se encuentra en un piso determinado y el usuario presiona el pulsador que controla ese piso, la cabina no se debe de mover. La activación del motor se da por medio de los pulsadores y la desactivación por medio de los finales de carrera.
GRAFCET:
Entradas: I1: Pulsador para llamada al piso 1. I2: Pulsador para llamada al piso 2. I3: Pulsador para llamada al piso 3. I4: Pulsador para llamada al piso 3. I5: Sensor que detecta cabina en piso 1 (final de carrera). I6: Sensor que detecta cabina en piso 2 (final de carrera). I7: Sensor que detecta cabina en piso 3 (final de carrera). I8: Sensor que detecta cabina en piso 4 (final de carrera). Descripción de acciones: X: Acción nula (etapa sin acción asignada). Q1: Activación del motor, para que la cabina ascienda. Q2: Activación del motor, para que la cabina descienda. Q1 OFF y Q2 OFF: Desactivación del motor.
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Descripción de las condiciones de transición: I2I5: Cabina en piso 1 y llamada al piso 2. I3I5: Cabina en piso 1 y llamada al piso 3. I4I5: Cabina en piso 1 y llamada al piso 4. I1I6: Cabina en piso 2 y llamada al piso 1. I3I6: Cabina en piso 2 y llamada al piso 3. I4I6: Cabina en piso 2 y llamada al piso 4. I1I7: Cabina en piso 3 y llamada al piso 1. I2I7: Cabina en piso 3 y llamada al piso 2. I4I7: Cabina en piso 3 y llamada al piso 4. I1I8: Cabina en piso 4 y llamada al piso 1. I2I8: Cabina en piso 4 y llamada al piso 2. I3I8: Cabina en piso 4 y llamada al piso 3. I5: Cabina detectada en piso 1. I6: Cabina detectada en piso 2. I7: Cabina detectada en piso 3. I8: Cabina detectada en piso 4.
Obtención de ecuaciones:
CONSIDERACIONES:
Se asume que en cada piso hay finales de carrera.
MÉTODO DE OBTENCIÓN DE ECUACIONES:
ANÁLISIS POR ETAPAS: En el estado de espera se debe estar o en la etapa “ON” o en “M” o en “N” por lo que este estado se le puede asignar a una sola función llamada “LISTO”, donde:
Ecuaciones para las etapas:
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̅ ̅ [ ] [ ]
Ecuaciones de las salidas:
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Conclusiones
La implementación de GRAFCET para el diseño del proceso automático fue de vital importancia ayudándonos a generar las ecuaciones lógicas que se programaron en diagrama de escalera en el LOGO!Soft, así pues logramos cumplir con las exigencias del diseño paso a paso. Además podemos llevar una secuencia muy visible del funcionamiento debido a los estados que se establecieron por el GRAFCET y si se cumplían o no las transiciones llevando a un flanqueamiento de los estados. El diseño del GRAFCET tenía como limitante que no recordaba el accionamiento múltiple de llamada a un piso, ya al llamar el ascensor a un piso, se debía de esperar a que terminara la rutina para ir a otro piso.
El software LOGO!Soft nos permite escribir nuestros programas en diagrama de escalera, de manera que nos evitamos programar directamente en el LOGO ya que es una forma muy tediosa de programación que se basa en bloques de funcionamiento y la pantalla es muy reducida para tener una visión clara de todo el programa, por lo que podría ser muy fácil equivocarse y obtener resultados inesperados.
Fue esencial que las salidas del LOGO sean tipo contactos porque con ellos manipulados voltaje DC ó AC. En nuestro caso las salidas manipulan 24v DC para accionar las bobinas de los relés. Los relés implementados tienen una virtud mu esencial para el cambio de giro del motor, ya que manejan tres juegos de contactos, un juego de contactos lo conforman un contacto común, un contacto normalmente abierto y un contacto normalmente abierto. Así pues, se utilizarón dos juegos de contactos por relé para implementar el cambio de giro del motor.
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