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1 de 83
Sistemas de Automatización
Industrial
AUT OMA TIZA CION

M.C. Fco. Javier de la Garza S.
Cuerpo Académico Sistemas Integrados de
Manufactura
Gama.fime.uanl.mx/~jdelagar
Fime_tareas@yahoo.com

A U T O M A T IZ A C IO N

1
Presentación del curso
• Filosofía de los sistemas de control y su
arquitectura
• Diseño de sistemas de automatización
industrial
• Métodos de programación
• Interfase con el operador
• Intercambio de información con otros
sistemas
• Selección de equipo y programas
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

2
Automatización
• Realizar una actividad o proceso sin la
necesidad de una supervisión directa
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

3
Dinámica
• Formar equipos y apuntar las ventajas
de automatizar un proceso
• Discutir las ventajas planteadas
• Ahora hacer una lista con las
desventajas
• Enlistar lo que podría hacer que no
funcione la automatización realizada
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

4
Objetivo de la Automatización
• Reducir la variabilidad de un proceso.
• Mejorar la productividad.
• Mejorar la calidad.
• Reducir los desperdicios.
• Evitar riesgos a operadores.
• Mejorar la seguridad del personal,
instalaciones y vecinos.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

5
Descripción de un sistema de
control
• Controlador. Contiene el algoritmo de
control, se encarga de manejar la salida de
control para obtener el valor deseado.
• Entrada. Medición de la variables de proceso
que se quiere controlar, ésta señal proviene
del sensor instalado.
• Salida. Señal que actúa sobre el elemento final
de control.
• Set Point. Valor en que se desea mantener a la
variable de proceso.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

6
Modos de Control
• La salida de control solo puede estar
encendida o apagada:
– ON-OFF

AUT OMA TIZA CION

• La salida de control puede ser
modulada en valores desde 0 a 100%
– PID

A U T O M A T IZ A C IO N

7
Dinámica
• Formar equipos y escribir la filosofía de
control del sistema descrito
• Definir las entradas y salidas del
sistema
• ¿Cuáles serían las perturbaciones que
podrían afectar la operación del
sistema?
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

8
Controladores
• Controles unilazo (una sola variable de
control).
• Controladores Lógicos Programables
(PLC).
• Sistemas de Control Distribuido.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

9
Controles para un sólo lazo
• Sistemas que controlan una sóla
variable
• Cuentan con pantalla para observar los
parámetros de operación
• Algunos cuentan con pantalla gráfica
• Cuentan con salidas de alarmas
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

10
Controladores Lógicos
Programables
• Aplicables a diversos procesos
• Reprogramables
• Manejo eficiente de señales On/Off
• Aplicaciones pequeñas hasta grandes
• Modulares
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

11
Sistemas de Control
Distribuido
• Utilizados principalmente en procesos
contínuos
• Altamente confiables
• Manejo eficiente de señales analógicas
• Costosos, para aplicaciones grandes a
muy grandes
• Modulares
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

12
Estrategia de Control
• Lazo abierto
– El parámetro que se controla no se mide
por el sistema de control.
AUT OMA TIZA CION

• Lazo cerrado
– El parámetro que se controla se mide y
retroalimenta al sistema de control.

A U T O M A T IZ A C IO N

13
Estrategia de Automatización
• ¿Qué parámetro (variable de proceso) se
quiere controlar?
• ¿Se puede medir directa o indirectamente la
variable de proceso?
• ¿Cómo se puede controlar la variable de
proceso?
AUT OMA TIZA CION

–
–
–
–
–

Dosificar
Agitar
Calentar
Enfriar
Posicionar

A U T O M A T IZ A C IO N

14
Estrategia de Automatización
• ¿Se quiere controlar dentro de un rango o en
un valor específico?
• ¿Se requiere observar el valor de la variable
de proceso?
• ¿Qué tipo de sensor es adecuado para la
aplicación específica?, ¿Se encuentra dentro
de nuestro presupuesto?
• ¿Qué tipo de actuador es adecuado para la
aplicación específica?, ¿Se encuentra dentro
de nuestro presupuesto?
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

15
Estrategia de Automatización
• ¿Se instalará como un control local o
cómo parte de un sistema de control de
planta?
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

16
Dinámica
• Cuál sería el mejor método para
solucionar el sistema que esta
planteando su equipo y porqué
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

17
Corriente
• La corriente fluye por un cable para llevar la
electricidad
• Se representa por una “I”
• La unidad de medida es el Amper (A ó Amp)
• En electrónica se utilizan normalmente
miliamperes (mA).
AUT OMA TIZA CION

– 1A
– 0.1 A

=
=

1000 mA
100 mA

A U T O M A T IZ A C IO N

18
Voltaje
• El voltaje es el nivel de potencial en un
punto específico
• El voltaje se mide en Volts (V)
• Si un punto tiene 5V y otro 0V y se
conecta un cable entre ellos, entonces la
corriente fluirá desde el punto en 5V
hacia el punto en 0V
• 0V se conoce como Tierra (Ground)
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

19
Voltaje
• El voltaje se transmite de dos formas:
– Corriente Directa (CD)
– Corriente Alterna (CA)

• En la CD el voltaje se mantiene siempre
constante
• En la CA el voltaje varía en forma senoidal
cruzando por cero y la frecuencia de la onda
se mide en Hertz (Hz)
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

20
Tierra
• La tierra es GND
• Tierra es donde no hay diferencia de
potencial con 0V
• Todos los dispositivos deben compartir la
misma tierra
• Aunque se utilizan fuentes de diferentes
voltajes todas deben compartir la misma
tierra
• Cuando se utilizan baterías (CD), el negativo
es la tierra
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

21
Resistencia
• Es la cantidad de resistencia que
encuentra la electricidad
• La unidad de medida es el Ohm (Ω)
• Se utiliza la nomenclatura de K (kilo1,000), M (Mega-1,000,000)
4700 Ω = 4.7 KΩ
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

22
Circuito Abierto
• Cuando un circuito
se encuentra abierto
no puede fluir a
través de él la
energía eléctrica y
no sucede nada
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

23
Circuito Cerrado
• Un circuito cerrado
permite el flujo
eléctrico entre los
elementos
• La corriente circula
y el foco se enciende
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

24
Conexión en Serie
• Cuando dos o más
elementos se unen
sin derivación entre
ellos
• En el ejemplo hay
tres luces en serie
conectados a la
batería
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

25
Conexión en Paralelo
• Cuando dos o más
elementos se unen
con la misma
polaridad
• En el ejemplo hay
tres luces en
paralelo conectados
a la batería
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

26
Ley de Ohm
• La ley de Ohm describe la relación que
existe entre corriente, voltaje y
resistencia
V=IR
• Resolviendo para I y R obtenemos:
I=V/R
R=V/I
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

27
Ley de Ohm

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

• El voltaje de
alimentación es de 12
VCD
• La corriente que fluye
por el led es de 200mA
• Encontrar la resistencia
utilizando la fórmula
R=V/I
R = 12 / 0.2
R = 60 Ω
28
Potencia
• La potencia es la cantidad de energía
que se utiliza para operar un equipo
• La potencia se mide en Watts y se
representa por con la letra W ó P
P=VI ó
P = I2 R
• Despejando para V y para I
V=P/I
I=P/V
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

29
Potencia

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

• El voltaje de
alimentación es de 12
VCD
• La corriente que fluye
por el led es de 200mA
• Encontrar la potencia
utilizando la fórmula
P=V I
P = 12 * 0.2
P = 2.4 W
30
Potencia

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

• El voltaje de
alimentación es de 120
VCA
• La potencia del foco es
de 100 Watts
• Encontrar la corriente
utilizando la fórmula
I=P/V
I = 100 / 120
I = 0.83 A
31
Entradas y Salidas
• Las entradas son las
señales que llegan al
PLC provenientes
de sensores
• Las salidas son
señales que salen del
PLC y van hacia un
actuador
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

32
Entradas Digitales
• Selectores
• Botones
• Interruptores de límite
• Interruptores de proximidad
• Contacto auxiliar de motor (estado)
• Relevadores
• Encoders
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

33
Entradas Analógicas
•
•
•
•
•
•
•
•

Transductores de temperatura
Transductores de presión
Celdas de carga
Transductores de humedad
Transductores de flujo
Potenciómetros
Mediciones de PH, ORP, Conductividad
Corriente, Voltaje
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

34
Salidas Digitales
• Relevadores de control
• Solenoides
• Arrancadores de motor
• Alarmas sonoras
• Indicadores
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

35
Salidas Analógicas
• Válvulas de control
• Actuadores
• Variadores de velocidad
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

36
Evolución del Software
1001110001010111
1110011101010100

• Lenguaje máquina
– Interruptores y botones

• Ensamblador
– Lenguaje máquina
– Programación con nemotécnicos

• Lenguajes de alto nivel (Fortran, C…)
– Brindan portabilidad
– Compiladores e interpretes

AUT OMA TIZA CION

MOV A,F4E8h
ADD A,B
JMP
for (i=1; i<10; i++)
printf (“hello/n”);

• Diagramas escalera (LD ó RLL)
– Esquemático orientado al control discreto
– Sin lógica para estrategia de control

• Herramientas CASE con diagramas de flujo
– Orientada a la aplicación
– Enfasis en productividad no en programación

A U T O M A T IZ A C IO N

37
Requerimientos actuales de Software
• Reducir el ciclo de desarrollo
– Diseño, depuración, implementación, arranque

• Reducir el mantenimiento a largo plazo del Software
– Simplificar la documentación, cambios sencillos

• Mayor Apertura, Flexibilidad y Capacidad
– Integrar funciones, características y aplicaciones

• Integrar a todo el negocio

AUT OMA TIZA CION

– Conectividad corporativa desde el piso de producción hasta los
sistemas administrativos

A U T O M A T IZ A C IO N

38
El estándar IEC 1131 ó
IEC 61131-3
• Una combinación de métodos de programación
– IL Lista de instrucciones
Instruction List
– ST-Texto estructurado
Structured Text
– FBD-Bloques de funciones
Function Blocks
– LD Diagramas escalera
Ladder Diagram
– SFC-Diagramas secuenciales
Sequential Function Charts
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

39
Aplicaciones del estándar
IEC 61131-3
• Las principales compañías de software han
desarrollado herrramientas amigables para reducir el
tiempo de desarrollo y arranque (tiempo al mercado).
– Todos los fabricantes de software basado en diagramas
escalera estan buscando la manera de mejorar sus
herramientas de programación que fueron diseñadas
principalmente para control digital.
– Aún los fabricantes de software FBD y SFC han sido
forzados a modificar sus técnicas de programación para
mantenerse competitivos en el mercado.
– Los diagramas de flujo son utilizados por muchos
fabricantes de software como la herramienta de
configuración más sencilla de utilizar.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

40
Los elementos de un PLC

Circuito
de entrada
CPU
Memoria
Circuito
de salida

Relevadores
de entrada Contadores

Relevadores
de salida

Relevadores
internos

Área para
datos

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

Timers

41
Los Elementos
• Relevadores de entrada
(Entradas)

Están conectados físicamente a los dispositivos del
sistema. Reciben su señal de interruptores, selectores
o relevadores.
El tipo de señal que se recibe se conoce como digital,
es decir, solo pueden manejar dos estado hay o no
señal (ON-OFF).
El rango de voltaje que manejan depende del modelo
seleccionado.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

42
Los Elementos
• Relevadores internos

Estos no se encuentran conectados físicamente ni
reciben señales. Son relevadores simulados dentro
del PLC que ayudan a construir la lógica de control y
permiten trabajar sin la necesidad de relevadores
externos.
El tipo de señal que se manejan se conoce como
digital, es decir, hay o no señal (ON-OFF). Se siguen
conociendo en algunos casos como señales ON-OFF
solo por los dos estados que pueden tener.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

43
Los Elementos
• Contadores

Estos tampoco existen físicamente. Son contadores
simulados que pueden ser programados para contar
pulsos. Normalmente estos contadores tienen
capacidad de contar hacia arriba, abajo y en ambas
direcciones.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

44
Los Elementos
• Timers

No existen físicamente. La forma de trabajo y
resolución puede variar entre fabricantes. Se utilizan
para retardar el encendido o apagado de una señal,
ya sea física o interna. El tipo más común es retardo
encendido (on delay). Los incrementos pueden variar
de 1mseg a 1seg.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

45
Los elementos
• Relevadores de salida (Bobinas o
Salidas)

Están conectados físicamente al sistema. Envían
señales de encendido/apagado (On-Off) a
solenoides, luces, etc.
El tipo de salida varia de acuerdo a la construcción
física y la capacidad de manejo de voltaje y corriente.
Pueden ser transistores, relevadores o triacs
dependiendo del modelo seleccionado.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

46
Los Elementos
• Área para datos

Esta es un lugar especial de la memoria dentro del
PLC organizado por registros asignados a almacenar
información. Se utilizan como almacenamiento
temporal para operaciones matemáticas y
manipulación de datos. También pueden almacenar
información importante de la operación cuando se
desconecta el PLC.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

47
Operación de un PLC
Fase 1:

Lectura de señales

Fase 2:

Ejecución del programa
AUT OMA TIZA CION

Fase 3:

Escritura de señales

Fase 4:

Memory Word Zero

A U T O M A T IZ A C IO N

48
Operación del PLC
• Lectura de señales

El PLC lee cada entrada para determinar si se
encuentra apagada o encendida.

• Ejecución del programa
AUT OMA TIZA CION

El PLC ejecuta nuestro programa una
instrucción a al vez. Una vez que ya conoce el
estado de las entradas se pueden tomar
decisiones en la lógica del programa y
almacenar el resultado para su posterior uso.

A U T O M A T IZ A C IO N

49
Operación del PLC
• Ejecución del programa

El PLC ejecuta el programa una instrucción a al vez.
Una vez que ya conoce el estado de las entradas se
pueden tomar decisiones en la lógica del programa y
almacenar el resultado para su posterior uso.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

50
Operación del PLC
• Escritura de señales

El PLC actualiza el estado de las salidas basado en la
información obtenida durante la ejecución del
programa.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

51
Operación del PLC
• Memory Word Zero

Aunque no es parte del ciclo de operación de nuestro
sistema de control, es una etapa que todo PLC debe
ejecutar para su operación interna y de comunicación
con equipos periféricos.
El PLC debe verificar la correcta operación de sus
partes, actualizar contadores, timers y ejecutar
funciones de comunicación.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

52
¿Qué es el tiempo de
muestreo?
• El tiempo de muestreo o scan es el
tiempo que le toma al PLC ejecutar los
pasos antes mencionados. Del tiempo
que tarde en la ejecución de estos pasos
dependerá la velocidad a la que puede
reaccionar a los eventos que ocurran a
su alrededor.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

53
Tiempo de muestreo
Señal de entrada
On
Off
Out

AUT OMA TIZA CION

In

Ejecución

Out

In

Ejecución

SCAN 1

In

SCAN 2

Muestreo 1

Out

Muestreo 2

A U T O M A T IZ A C IO N

54
Muestreo de una entrada
En el peor de los casos la señal de entrada debe
mantenerse al menos un tiempo de muestreo
On
Off
Out

AUT OMA TIZA CION

In

Ejecución

Out

In

Ejecución

SCAN 1

In

SCAN 2

Muestreo 1

Out

Muestreo 2

A U T O M A T IZ A C IO N

55
Activar una salida
En el peor de los casos la señal de salida tarda en responder
a la entrada un tiempo de muestreo + Ejecución + Salida

AUT OMA TIZA CION

Out

In

Ejecución

Out

In

Ejecución

SCAN 1

In

SCAN 2

Muestreo 1

Out

Muestreo 2

A U T O M A T IZ A C IO N

56
Diagramas de Tiempo
• Un diagrama de tiempo nos muestra de
manera gráfica lo que ocurre en nuestro
sistema con respecto al tiempo
AUT OMA TIZA CION

Arranque

Paro

Motor

A U T O M A T IZ A C IO N

57
Ejercicio
Control de grúa viajera
Derecha/Izquierda y Arriba/Abajo
Derecha

Izquierda

Motor
Derecha/izquierda

AUT OMA TIZA CION

Arriba
PLC
Abajo

A U T O M A T IZ A C IO N

Motor
Arriba/abajo
58
Diagramas de Tiempo
ENTRADAS
Derecha
Izquierda
Arriba
Abajo

AUT OMA TIZA CION

SALIDAS
Derecha
Izquierda
Arriba
Abajo

A U T O M A T IZ A C IO N

59
Lógica Booleana
• Se le conoce también como Binaria y se utiliza
de dos formas:
– Combinacional
– Secuencial

AUT OMA TIZA CION

• Se le llama binaria porque tiene solo dos
valores posibles:
– Verdadero, 1 ó su respectiva señal de voltaje (5V)
– Falso, 0 ó su respectiva señal de voltaje (0V)

A U T O M A T IZ A C IO N

60
Lógica Combinacional
• De acuerdo a la combinación de señales
de entrada se obtiene una salida.
• Siempre la misma combinación de
entradas resulta en la misma salida.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

61
Compuertas Lógicas
• Son bloques con funciones lógicas
establecidas
• Por claridad se representan como
funciones con dos entradas y una sola
salida
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

62
Not (Negado)
• El bloque lógico más
sencillo
• La señal de entrada
se invierte
• Si en la entrada
tenemos una señal
verdadera en la
salida habrá una
señal falsa
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

Entrada

Salida

F

V

V

F
63
AND (Y)
• Para que la salida
sea verdadera se
requiere que todas
las señales de
entrada sean
verdaderas
• Cualquier otra
combinación de
entradas arroja un
falso a la salida

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

X
F
F
V
V

Y
F
V
F
V

X*Y
F
F
F
V
64
OR (O)
• Para que la salida
sea verdadera se
requiere que al
menos una de las
señales de entrada
sean verdaderas
• Cuando todas las
entradas son falsas
la salida es falsa

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

X
F
F
V
V

Y
F
V
F
V

X+Y
F
V
V
V
65
Ejercicio No. 1
Encendido y paro de un motor desde una estación
De botones.

AUT OMA TIZA CION

Arranque

Motor
Paro

PLC

A U T O M A T IZ A C IO N

66
Diagrama correspondiente
Contacto de
entrada

Bobina o
contacto de
salida
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

67
Direccionamiento
• Se requiere que cada entrada, sin
importar el elemento al que esté
conectada, sea identificada.
• Se requiere que cada salida, sin
importar el elemento sobre el que actúa,
sea identificada.
• Toda bobina y contacto auxiliar debe
ser identificado.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

68
Identificación de señales
• No existe un estándar para identificar a
las señales de un PLC.
• Cada fabricante define la identificación
de las señales.
• Existen dos convenciones ampliamente
utilizadas una numérica y otra
simbólica.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

69
Tablas de verdad
OR

AND

X

Y

X*Y

X

Y

X+Y

F

F

F

F

F

F

AUT OMA TIZA CION

F

V

F

F

V

V

V

F

F

V

F

V

V

V

V

V

V

V

A U T O M A T IZ A C IO N

70
Direccionamiento Wago
%__#.#
Tipo de Memoria
I : Entrada física

Número de bit (opcional)
AUT OMA TIZA CION

Q: Salida física
M: Memoria

A U T O M A T IZ A C IO N

Número de palabra
Tamaño de memoria
X: Bit
B: Byte
W: Palabra
D: Doble palabra
71
Ejercicio No. 1
Encendido y paro de un motor desde una estación
De botones.

AUT OMA TIZA CION

Arranque

Motor
Paro

PLC

A U T O M A T IZ A C IO N

72
Ejercicio No. 2
Control de grúa viajera
Derecha/Izquierda y Arriba/Abajo
Derecha

Izquierda

Motor
Derecha/izquierda

AUT OMA TIZA CION

Arriba
PLC
Abajo

A U T O M A T IZ A C IO N

Motor
Arriba/abajo
73
Ejercicio No. 2

•
•
•
•

Entradas digitales
Botón Derecha
Botón Izquierda
Botón Arriba
Botón Abajo

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

•
•
•
•

Salidas Digitales
Motor Derecha
Motor Izquierda
Motor Arriba
Motor Abajo

74
Ejercicio No. 3
Control para concursantes
• Después de que el anfitrión
termina la pregunta:
– Los 3 concursantes intentan
ser los primeros en
presionar el botón situado
frente a ellos.
– La alarma sonará por 10
segundos después de que
un participante presione el
botón.
– La luz indicadora frente a
cada jugador se encenderá
hasta que sea apagada por
el anfitrión
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

75
Ejercicio No. 3

•
•
•
•

Entradas Digitales
Botón jugador 1
Botón jugador 2
Botón jugador 3
Botón del anfitrión

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

•
•
•
•

Salidas Digitales
Indicador jugador 1
Indicador jugador 2
Indicador jugador 3
Alarma

76
Ejercicio No. 4
Control de linea
– Cuando se presiona el botón
de arranque la banda de
cajas se mueve.
– Cuando se detecta la caja, la
banda de cajas se detiene y
arranca la de manzanas
– El sensor de manzanas
cuenta 10
– La banda de manzanas se
detiene y arranca la de cajas
– El contador de manzanas se
detiene y la operación se
repite hasta que el botón de
paro se presione.
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

77
Ejercicio No. 4

•
•
•
•

Entradas Digitales
Botón de arranque
Botón de paro
Sensor de cajas
Sensor de manzanas
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

Salidas Digitales
• Banda de cajas
• Banda de manzanas

78
Ejercicio No. 5
•

Control de taladro
Operación manual
–

–

Cuando SW1 se enciende, el motor
se mueve hacia delante. Se detiene
con SW2. Cuando el taladro llega a
LS2, el motor se apaga.
Cuando SW3 se enciende, el motor
se mueve en reversa. Se detiene con
SW2. Cuando el taladro llega a LS1,
el motor se apaga.
AUT OMA TIZA CION

•

Ciclo automático
–
–

–

Cuando PB y LS1 estan encendidos,
el motor se mueve hacia delante
hasta que se active LS2.
Un circuito de tiempo (timer) inicia
una cuenta descendente. El motor se
mueve en reversa cuando el timer
llega a 2 segundos.
Cuando llega a LS1 el ciclo se repite.

A U T O M A T IZ A C IO N

79
Ejercicio No. 5
Entradas digitales
• Botón adelante
• Botón atrás
• Botón de paro
• Límite izquierdo
• Límite derecho
• Selector
manual/auto

AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

Salidas digitales
• Indicador auto
• Indicador manual
• Indicador auto-start
• Motor izquierdo
• Motor derecho

80
Ejercicio No. 6
Control de llenado y vaciado de tanque
• Cuando se presiona el botón de
arranque, la válvula de llenado se
enciende y el agua empieza a llenar
el tanque. Al mismo tiempo el agitar
inicia operación.
• Cuando el nivel de agua pasa el
sensor inferior y llega al superior, la
válvula de alimentación se cierra y
se detiene el agitador.
• La válvula de drenaje se energiza.
Cuando el agua llega al sensor
inferior la válvula se cierra.
• Cuando el ciclo se realiza cuatro
veces la operación se detiene, el
indicador de FIN se energiza y no se
reinicia la operación hasta que se
presione el botón de arranque
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

81
Ejercicio No. 7
Clasificación de partes
• En esta aplicación se detectan
productos defectuosos y se
retiran de la banda
transportadora

– El sensor PH1 se enciende
cuando aparece un producto
defectuoso en la banda
– El sensor PH2 genera un pulso
cada vez que pasa un producto
– Cuando se detecta un producto
defectuoso se inicia una cuenta
hasta que el producto llega a la
posición donde esta el pistón
MV2
AUT OMA TIZA CION

A U T O M A T IZ A C IO N

82
Ejercicio No. 8
Control de movimientos de
robot
• El robot toma las piezas de
la banda transportadora A y
las coloca en la B

– Cuando el botón de
arranque se presiona el
robot gira su brazo a favor
de las manecillas del reloj
– Cuando llega a la posición
en la banda A el brazo toma
la pieza
– Cuando el brazo toma la
pieza gira hacia la banda B
– Cuando llega a la posición
de B deja la pieza
AUT OMA TIZA CION

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  • 1. Sistemas de Automatización Industrial AUT OMA TIZA CION M.C. Fco. Javier de la Garza S. Cuerpo Académico Sistemas Integrados de Manufactura Gama.fime.uanl.mx/~jdelagar Fime_tareas@yahoo.com A U T O M A T IZ A C IO N 1
  • 2. Presentación del curso • Filosofía de los sistemas de control y su arquitectura • Diseño de sistemas de automatización industrial • Métodos de programación • Interfase con el operador • Intercambio de información con otros sistemas • Selección de equipo y programas AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 2
  • 3. Automatización • Realizar una actividad o proceso sin la necesidad de una supervisión directa AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 3
  • 4. Dinámica • Formar equipos y apuntar las ventajas de automatizar un proceso • Discutir las ventajas planteadas • Ahora hacer una lista con las desventajas • Enlistar lo que podría hacer que no funcione la automatización realizada AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 4
  • 5. Objetivo de la Automatización • Reducir la variabilidad de un proceso. • Mejorar la productividad. • Mejorar la calidad. • Reducir los desperdicios. • Evitar riesgos a operadores. • Mejorar la seguridad del personal, instalaciones y vecinos. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 5
  • 6. Descripción de un sistema de control • Controlador. Contiene el algoritmo de control, se encarga de manejar la salida de control para obtener el valor deseado. • Entrada. Medición de la variables de proceso que se quiere controlar, ésta señal proviene del sensor instalado. • Salida. Señal que actúa sobre el elemento final de control. • Set Point. Valor en que se desea mantener a la variable de proceso. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 6
  • 7. Modos de Control • La salida de control solo puede estar encendida o apagada: – ON-OFF AUT OMA TIZA CION • La salida de control puede ser modulada en valores desde 0 a 100% – PID A U T O M A T IZ A C IO N 7
  • 8. Dinámica • Formar equipos y escribir la filosofía de control del sistema descrito • Definir las entradas y salidas del sistema • ¿Cuáles serían las perturbaciones que podrían afectar la operación del sistema? AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 8
  • 9. Controladores • Controles unilazo (una sola variable de control). • Controladores Lógicos Programables (PLC). • Sistemas de Control Distribuido. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 9
  • 10. Controles para un sólo lazo • Sistemas que controlan una sóla variable • Cuentan con pantalla para observar los parámetros de operación • Algunos cuentan con pantalla gráfica • Cuentan con salidas de alarmas AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 10
  • 11. Controladores Lógicos Programables • Aplicables a diversos procesos • Reprogramables • Manejo eficiente de señales On/Off • Aplicaciones pequeñas hasta grandes • Modulares AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 11
  • 12. Sistemas de Control Distribuido • Utilizados principalmente en procesos contínuos • Altamente confiables • Manejo eficiente de señales analógicas • Costosos, para aplicaciones grandes a muy grandes • Modulares AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 12
  • 13. Estrategia de Control • Lazo abierto – El parámetro que se controla no se mide por el sistema de control. AUT OMA TIZA CION • Lazo cerrado – El parámetro que se controla se mide y retroalimenta al sistema de control. A U T O M A T IZ A C IO N 13
  • 14. Estrategia de Automatización • ¿Qué parámetro (variable de proceso) se quiere controlar? • ¿Se puede medir directa o indirectamente la variable de proceso? • ¿Cómo se puede controlar la variable de proceso? AUT OMA TIZA CION – – – – – Dosificar Agitar Calentar Enfriar Posicionar A U T O M A T IZ A C IO N 14
  • 15. Estrategia de Automatización • ¿Se quiere controlar dentro de un rango o en un valor específico? • ¿Se requiere observar el valor de la variable de proceso? • ¿Qué tipo de sensor es adecuado para la aplicación específica?, ¿Se encuentra dentro de nuestro presupuesto? • ¿Qué tipo de actuador es adecuado para la aplicación específica?, ¿Se encuentra dentro de nuestro presupuesto? AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 15
  • 16. Estrategia de Automatización • ¿Se instalará como un control local o cómo parte de un sistema de control de planta? AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 16
  • 17. Dinámica • Cuál sería el mejor método para solucionar el sistema que esta planteando su equipo y porqué AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 17
  • 18. Corriente • La corriente fluye por un cable para llevar la electricidad • Se representa por una “I” • La unidad de medida es el Amper (A ó Amp) • En electrónica se utilizan normalmente miliamperes (mA). AUT OMA TIZA CION – 1A – 0.1 A = = 1000 mA 100 mA A U T O M A T IZ A C IO N 18
  • 19. Voltaje • El voltaje es el nivel de potencial en un punto específico • El voltaje se mide en Volts (V) • Si un punto tiene 5V y otro 0V y se conecta un cable entre ellos, entonces la corriente fluirá desde el punto en 5V hacia el punto en 0V • 0V se conoce como Tierra (Ground) AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 19
  • 20. Voltaje • El voltaje se transmite de dos formas: – Corriente Directa (CD) – Corriente Alterna (CA) • En la CD el voltaje se mantiene siempre constante • En la CA el voltaje varía en forma senoidal cruzando por cero y la frecuencia de la onda se mide en Hertz (Hz) AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 20
  • 21. Tierra • La tierra es GND • Tierra es donde no hay diferencia de potencial con 0V • Todos los dispositivos deben compartir la misma tierra • Aunque se utilizan fuentes de diferentes voltajes todas deben compartir la misma tierra • Cuando se utilizan baterías (CD), el negativo es la tierra AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 21
  • 22. Resistencia • Es la cantidad de resistencia que encuentra la electricidad • La unidad de medida es el Ohm (Ω) • Se utiliza la nomenclatura de K (kilo1,000), M (Mega-1,000,000) 4700 Ω = 4.7 KΩ AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 22
  • 23. Circuito Abierto • Cuando un circuito se encuentra abierto no puede fluir a través de él la energía eléctrica y no sucede nada AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 23
  • 24. Circuito Cerrado • Un circuito cerrado permite el flujo eléctrico entre los elementos • La corriente circula y el foco se enciende AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 24
  • 25. Conexión en Serie • Cuando dos o más elementos se unen sin derivación entre ellos • En el ejemplo hay tres luces en serie conectados a la batería AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 25
  • 26. Conexión en Paralelo • Cuando dos o más elementos se unen con la misma polaridad • En el ejemplo hay tres luces en paralelo conectados a la batería AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 26
  • 27. Ley de Ohm • La ley de Ohm describe la relación que existe entre corriente, voltaje y resistencia V=IR • Resolviendo para I y R obtenemos: I=V/R R=V/I AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 27
  • 28. Ley de Ohm AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N • El voltaje de alimentación es de 12 VCD • La corriente que fluye por el led es de 200mA • Encontrar la resistencia utilizando la fórmula R=V/I R = 12 / 0.2 R = 60 Ω 28
  • 29. Potencia • La potencia es la cantidad de energía que se utiliza para operar un equipo • La potencia se mide en Watts y se representa por con la letra W ó P P=VI ó P = I2 R • Despejando para V y para I V=P/I I=P/V AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 29
  • 30. Potencia AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N • El voltaje de alimentación es de 12 VCD • La corriente que fluye por el led es de 200mA • Encontrar la potencia utilizando la fórmula P=V I P = 12 * 0.2 P = 2.4 W 30
  • 31. Potencia AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N • El voltaje de alimentación es de 120 VCA • La potencia del foco es de 100 Watts • Encontrar la corriente utilizando la fórmula I=P/V I = 100 / 120 I = 0.83 A 31
  • 32. Entradas y Salidas • Las entradas son las señales que llegan al PLC provenientes de sensores • Las salidas son señales que salen del PLC y van hacia un actuador AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 32
  • 33. Entradas Digitales • Selectores • Botones • Interruptores de límite • Interruptores de proximidad • Contacto auxiliar de motor (estado) • Relevadores • Encoders AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 33
  • 34. Entradas Analógicas • • • • • • • • Transductores de temperatura Transductores de presión Celdas de carga Transductores de humedad Transductores de flujo Potenciómetros Mediciones de PH, ORP, Conductividad Corriente, Voltaje AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 34
  • 35. Salidas Digitales • Relevadores de control • Solenoides • Arrancadores de motor • Alarmas sonoras • Indicadores AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 35
  • 36. Salidas Analógicas • Válvulas de control • Actuadores • Variadores de velocidad AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 36
  • 37. Evolución del Software 1001110001010111 1110011101010100 • Lenguaje máquina – Interruptores y botones • Ensamblador – Lenguaje máquina – Programación con nemotécnicos • Lenguajes de alto nivel (Fortran, C…) – Brindan portabilidad – Compiladores e interpretes AUT OMA TIZA CION MOV A,F4E8h ADD A,B JMP for (i=1; i<10; i++) printf (“hello/n”); • Diagramas escalera (LD ó RLL) – Esquemático orientado al control discreto – Sin lógica para estrategia de control • Herramientas CASE con diagramas de flujo – Orientada a la aplicación – Enfasis en productividad no en programación A U T O M A T IZ A C IO N 37
  • 38. Requerimientos actuales de Software • Reducir el ciclo de desarrollo – Diseño, depuración, implementación, arranque • Reducir el mantenimiento a largo plazo del Software – Simplificar la documentación, cambios sencillos • Mayor Apertura, Flexibilidad y Capacidad – Integrar funciones, características y aplicaciones • Integrar a todo el negocio AUT OMA TIZA CION – Conectividad corporativa desde el piso de producción hasta los sistemas administrativos A U T O M A T IZ A C IO N 38
  • 39. El estándar IEC 1131 ó IEC 61131-3 • Una combinación de métodos de programación – IL Lista de instrucciones Instruction List – ST-Texto estructurado Structured Text – FBD-Bloques de funciones Function Blocks – LD Diagramas escalera Ladder Diagram – SFC-Diagramas secuenciales Sequential Function Charts AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 39
  • 40. Aplicaciones del estándar IEC 61131-3 • Las principales compañías de software han desarrollado herrramientas amigables para reducir el tiempo de desarrollo y arranque (tiempo al mercado). – Todos los fabricantes de software basado en diagramas escalera estan buscando la manera de mejorar sus herramientas de programación que fueron diseñadas principalmente para control digital. – Aún los fabricantes de software FBD y SFC han sido forzados a modificar sus técnicas de programación para mantenerse competitivos en el mercado. – Los diagramas de flujo son utilizados por muchos fabricantes de software como la herramienta de configuración más sencilla de utilizar. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 40
  • 41. Los elementos de un PLC Circuito de entrada CPU Memoria Circuito de salida Relevadores de entrada Contadores Relevadores de salida Relevadores internos Área para datos AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N Timers 41
  • 42. Los Elementos • Relevadores de entrada (Entradas) Están conectados físicamente a los dispositivos del sistema. Reciben su señal de interruptores, selectores o relevadores. El tipo de señal que se recibe se conoce como digital, es decir, solo pueden manejar dos estado hay o no señal (ON-OFF). El rango de voltaje que manejan depende del modelo seleccionado. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 42
  • 43. Los Elementos • Relevadores internos Estos no se encuentran conectados físicamente ni reciben señales. Son relevadores simulados dentro del PLC que ayudan a construir la lógica de control y permiten trabajar sin la necesidad de relevadores externos. El tipo de señal que se manejan se conoce como digital, es decir, hay o no señal (ON-OFF). Se siguen conociendo en algunos casos como señales ON-OFF solo por los dos estados que pueden tener. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 43
  • 44. Los Elementos • Contadores Estos tampoco existen físicamente. Son contadores simulados que pueden ser programados para contar pulsos. Normalmente estos contadores tienen capacidad de contar hacia arriba, abajo y en ambas direcciones. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 44
  • 45. Los Elementos • Timers No existen físicamente. La forma de trabajo y resolución puede variar entre fabricantes. Se utilizan para retardar el encendido o apagado de una señal, ya sea física o interna. El tipo más común es retardo encendido (on delay). Los incrementos pueden variar de 1mseg a 1seg. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 45
  • 46. Los elementos • Relevadores de salida (Bobinas o Salidas) Están conectados físicamente al sistema. Envían señales de encendido/apagado (On-Off) a solenoides, luces, etc. El tipo de salida varia de acuerdo a la construcción física y la capacidad de manejo de voltaje y corriente. Pueden ser transistores, relevadores o triacs dependiendo del modelo seleccionado. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 46
  • 47. Los Elementos • Área para datos Esta es un lugar especial de la memoria dentro del PLC organizado por registros asignados a almacenar información. Se utilizan como almacenamiento temporal para operaciones matemáticas y manipulación de datos. También pueden almacenar información importante de la operación cuando se desconecta el PLC. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 47
  • 48. Operación de un PLC Fase 1: Lectura de señales Fase 2: Ejecución del programa AUT OMA TIZA CION Fase 3: Escritura de señales Fase 4: Memory Word Zero A U T O M A T IZ A C IO N 48
  • 49. Operación del PLC • Lectura de señales El PLC lee cada entrada para determinar si se encuentra apagada o encendida. • Ejecución del programa AUT OMA TIZA CION El PLC ejecuta nuestro programa una instrucción a al vez. Una vez que ya conoce el estado de las entradas se pueden tomar decisiones en la lógica del programa y almacenar el resultado para su posterior uso. A U T O M A T IZ A C IO N 49
  • 50. Operación del PLC • Ejecución del programa El PLC ejecuta el programa una instrucción a al vez. Una vez que ya conoce el estado de las entradas se pueden tomar decisiones en la lógica del programa y almacenar el resultado para su posterior uso. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 50
  • 51. Operación del PLC • Escritura de señales El PLC actualiza el estado de las salidas basado en la información obtenida durante la ejecución del programa. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 51
  • 52. Operación del PLC • Memory Word Zero Aunque no es parte del ciclo de operación de nuestro sistema de control, es una etapa que todo PLC debe ejecutar para su operación interna y de comunicación con equipos periféricos. El PLC debe verificar la correcta operación de sus partes, actualizar contadores, timers y ejecutar funciones de comunicación. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 52
  • 53. ¿Qué es el tiempo de muestreo? • El tiempo de muestreo o scan es el tiempo que le toma al PLC ejecutar los pasos antes mencionados. Del tiempo que tarde en la ejecución de estos pasos dependerá la velocidad a la que puede reaccionar a los eventos que ocurran a su alrededor. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 53
  • 54. Tiempo de muestreo Señal de entrada On Off Out AUT OMA TIZA CION In Ejecución Out In Ejecución SCAN 1 In SCAN 2 Muestreo 1 Out Muestreo 2 A U T O M A T IZ A C IO N 54
  • 55. Muestreo de una entrada En el peor de los casos la señal de entrada debe mantenerse al menos un tiempo de muestreo On Off Out AUT OMA TIZA CION In Ejecución Out In Ejecución SCAN 1 In SCAN 2 Muestreo 1 Out Muestreo 2 A U T O M A T IZ A C IO N 55
  • 56. Activar una salida En el peor de los casos la señal de salida tarda en responder a la entrada un tiempo de muestreo + Ejecución + Salida AUT OMA TIZA CION Out In Ejecución Out In Ejecución SCAN 1 In SCAN 2 Muestreo 1 Out Muestreo 2 A U T O M A T IZ A C IO N 56
  • 57. Diagramas de Tiempo • Un diagrama de tiempo nos muestra de manera gráfica lo que ocurre en nuestro sistema con respecto al tiempo AUT OMA TIZA CION Arranque Paro Motor A U T O M A T IZ A C IO N 57
  • 58. Ejercicio Control de grúa viajera Derecha/Izquierda y Arriba/Abajo Derecha Izquierda Motor Derecha/izquierda AUT OMA TIZA CION Arriba PLC Abajo A U T O M A T IZ A C IO N Motor Arriba/abajo 58
  • 59. Diagramas de Tiempo ENTRADAS Derecha Izquierda Arriba Abajo AUT OMA TIZA CION SALIDAS Derecha Izquierda Arriba Abajo A U T O M A T IZ A C IO N 59
  • 60. Lógica Booleana • Se le conoce también como Binaria y se utiliza de dos formas: – Combinacional – Secuencial AUT OMA TIZA CION • Se le llama binaria porque tiene solo dos valores posibles: – Verdadero, 1 ó su respectiva señal de voltaje (5V) – Falso, 0 ó su respectiva señal de voltaje (0V) A U T O M A T IZ A C IO N 60
  • 61. Lógica Combinacional • De acuerdo a la combinación de señales de entrada se obtiene una salida. • Siempre la misma combinación de entradas resulta en la misma salida. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 61
  • 62. Compuertas Lógicas • Son bloques con funciones lógicas establecidas • Por claridad se representan como funciones con dos entradas y una sola salida AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 62
  • 63. Not (Negado) • El bloque lógico más sencillo • La señal de entrada se invierte • Si en la entrada tenemos una señal verdadera en la salida habrá una señal falsa AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N Entrada Salida F V V F 63
  • 64. AND (Y) • Para que la salida sea verdadera se requiere que todas las señales de entrada sean verdaderas • Cualquier otra combinación de entradas arroja un falso a la salida AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N X F F V V Y F V F V X*Y F F F V 64
  • 65. OR (O) • Para que la salida sea verdadera se requiere que al menos una de las señales de entrada sean verdaderas • Cuando todas las entradas son falsas la salida es falsa AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N X F F V V Y F V F V X+Y F V V V 65
  • 66. Ejercicio No. 1 Encendido y paro de un motor desde una estación De botones. AUT OMA TIZA CION Arranque Motor Paro PLC A U T O M A T IZ A C IO N 66
  • 67. Diagrama correspondiente Contacto de entrada Bobina o contacto de salida AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 67
  • 68. Direccionamiento • Se requiere que cada entrada, sin importar el elemento al que esté conectada, sea identificada. • Se requiere que cada salida, sin importar el elemento sobre el que actúa, sea identificada. • Toda bobina y contacto auxiliar debe ser identificado. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 68
  • 69. Identificación de señales • No existe un estándar para identificar a las señales de un PLC. • Cada fabricante define la identificación de las señales. • Existen dos convenciones ampliamente utilizadas una numérica y otra simbólica. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 69
  • 70. Tablas de verdad OR AND X Y X*Y X Y X+Y F F F F F F AUT OMA TIZA CION F V F F V V V F F V F V V V V V V V A U T O M A T IZ A C IO N 70
  • 71. Direccionamiento Wago %__#.# Tipo de Memoria I : Entrada física Número de bit (opcional) AUT OMA TIZA CION Q: Salida física M: Memoria A U T O M A T IZ A C IO N Número de palabra Tamaño de memoria X: Bit B: Byte W: Palabra D: Doble palabra 71
  • 72. Ejercicio No. 1 Encendido y paro de un motor desde una estación De botones. AUT OMA TIZA CION Arranque Motor Paro PLC A U T O M A T IZ A C IO N 72
  • 73. Ejercicio No. 2 Control de grúa viajera Derecha/Izquierda y Arriba/Abajo Derecha Izquierda Motor Derecha/izquierda AUT OMA TIZA CION Arriba PLC Abajo A U T O M A T IZ A C IO N Motor Arriba/abajo 73
  • 74. Ejercicio No. 2 • • • • Entradas digitales Botón Derecha Botón Izquierda Botón Arriba Botón Abajo AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N • • • • Salidas Digitales Motor Derecha Motor Izquierda Motor Arriba Motor Abajo 74
  • 75. Ejercicio No. 3 Control para concursantes • Después de que el anfitrión termina la pregunta: – Los 3 concursantes intentan ser los primeros en presionar el botón situado frente a ellos. – La alarma sonará por 10 segundos después de que un participante presione el botón. – La luz indicadora frente a cada jugador se encenderá hasta que sea apagada por el anfitrión AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 75
  • 76. Ejercicio No. 3 • • • • Entradas Digitales Botón jugador 1 Botón jugador 2 Botón jugador 3 Botón del anfitrión AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N • • • • Salidas Digitales Indicador jugador 1 Indicador jugador 2 Indicador jugador 3 Alarma 76
  • 77. Ejercicio No. 4 Control de linea – Cuando se presiona el botón de arranque la banda de cajas se mueve. – Cuando se detecta la caja, la banda de cajas se detiene y arranca la de manzanas – El sensor de manzanas cuenta 10 – La banda de manzanas se detiene y arranca la de cajas – El contador de manzanas se detiene y la operación se repite hasta que el botón de paro se presione. AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 77
  • 78. Ejercicio No. 4 • • • • Entradas Digitales Botón de arranque Botón de paro Sensor de cajas Sensor de manzanas AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N Salidas Digitales • Banda de cajas • Banda de manzanas 78
  • 79. Ejercicio No. 5 • Control de taladro Operación manual – – Cuando SW1 se enciende, el motor se mueve hacia delante. Se detiene con SW2. Cuando el taladro llega a LS2, el motor se apaga. Cuando SW3 se enciende, el motor se mueve en reversa. Se detiene con SW2. Cuando el taladro llega a LS1, el motor se apaga. AUT OMA TIZA CION • Ciclo automático – – – Cuando PB y LS1 estan encendidos, el motor se mueve hacia delante hasta que se active LS2. Un circuito de tiempo (timer) inicia una cuenta descendente. El motor se mueve en reversa cuando el timer llega a 2 segundos. Cuando llega a LS1 el ciclo se repite. A U T O M A T IZ A C IO N 79
  • 80. Ejercicio No. 5 Entradas digitales • Botón adelante • Botón atrás • Botón de paro • Límite izquierdo • Límite derecho • Selector manual/auto AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N Salidas digitales • Indicador auto • Indicador manual • Indicador auto-start • Motor izquierdo • Motor derecho 80
  • 81. Ejercicio No. 6 Control de llenado y vaciado de tanque • Cuando se presiona el botón de arranque, la válvula de llenado se enciende y el agua empieza a llenar el tanque. Al mismo tiempo el agitar inicia operación. • Cuando el nivel de agua pasa el sensor inferior y llega al superior, la válvula de alimentación se cierra y se detiene el agitador. • La válvula de drenaje se energiza. Cuando el agua llega al sensor inferior la válvula se cierra. • Cuando el ciclo se realiza cuatro veces la operación se detiene, el indicador de FIN se energiza y no se reinicia la operación hasta que se presione el botón de arranque AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 81
  • 82. Ejercicio No. 7 Clasificación de partes • En esta aplicación se detectan productos defectuosos y se retiran de la banda transportadora – El sensor PH1 se enciende cuando aparece un producto defectuoso en la banda – El sensor PH2 genera un pulso cada vez que pasa un producto – Cuando se detecta un producto defectuoso se inicia una cuenta hasta que el producto llega a la posición donde esta el pistón MV2 AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 82
  • 83. Ejercicio No. 8 Control de movimientos de robot • El robot toma las piezas de la banda transportadora A y las coloca en la B – Cuando el botón de arranque se presiona el robot gira su brazo a favor de las manecillas del reloj – Cuando llega a la posición en la banda A el brazo toma la pieza – Cuando el brazo toma la pieza gira hacia la banda B – Cuando llega a la posición de B deja la pieza AUT OMA TIZA CION A U T O M A T IZ A C IO N 83

Notas del editor

  1. El primer paso antes de automatizar un proceso es definir el objetivo de dicha automatización. Las razones son bastante conocidas y se mencionan: Mejorar la variablidad de un proceso. Bajo situciones normales en donde un proceso es controlado por un operador no se pueden lograr las condiciones ideales. Un operador tiene necesidades que le impiden estar junto al proceso el 100% de su tiempo y con el 100% de su atención. Mientras en cierto momento de su horario de trabajo puede lograrlo, en otro momento puede desatenderlo por completo. Las diferencias entre operadores también son notorias e incluso en un mismo operador cuando trabaja en turnos. A pesar de trabajar las 24 hrs del día, en cualquier planta se puede observar un decremento en la productividad y calidad en los turnos de noche. Esto es obvio, la gente se cansa. Se les saca de su ritmo biológico normal y esto afecta su desempeño. Esto cambia con un instrumento dedicado exclusivamente a cuidar nuestro proceso las 24 hrs del día. Mejorar la productividad Debido a que no existirán en adelante retrasos debidos a la falta de atención de un operador, se puede garantizar que el equipo funcione al 100% de su capacidad. Siempre y cuando se cumplan las demás condiciones de operación. Mejorar la calidad Recudir los desperdicios Evitar riesgos a operadores Mejorar la seguridad del personal, instalaciones y vecinos.