Laboratorio control industrial 2010

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA
DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

LABORATORIO

DE

CONTROL

INDUSTRIAL

CONTENIDO

1 MANDOS BÁSICOS DE UN CONTACTOR..........................................................3
2 DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO (PARTE 1)....................6
3 DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO (PARTE 2)....................8
4 DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL MEDIANTE UN RELÉ
PROGRAMABLE LOGO..........................................................................................12
5 RELÉS DE TIEMPO..............................................................................................15
6 EJERCICIOS CON RELÉS DE TIEMPO USANDO LOGO................................19
7 ARRANQUE Y – DELTA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUCCIÓN
(LOGO).......................................................................................................................24
8 USO DE PLC’S Y SU PROGRAMACIÓN EN EL ENTORNO CONCEPT .......26
9 CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DAHLANDER: APLICACIÓN
A LOS PLC’S MOMENTUM....................................................................................29
10 APLICACIONES DE PLC’S USANDO CONCEPT ........................................35
11 PROGRAMACION DE PLC’S USANDO LENGUAJE SFC DE CONCEPT....40

LABORATORIO DE CONTROL INDUSTRIAL
SEPTIEMBRE 2010

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MANDOS BÁSICOS DE UN CONTACTOR

1.1 OBJETIVOS
Conocer las instalaciones del Laboratorio de Control Industrial; los elementos
que se utilizarán en el control electromecánico, su funcionamiento, y su
simbología.
Familiarizar al estudiante con el funcionamiento de los mandos elementales de
un contactor, que comanda a un motor trifásico de inducción.

1.2 INFORMACIÓN
El Laboratorio de Control Industrial cuenta con instalaciones para la realización
de circuitos de control electromecánico con elementos como: contactores, relés
de tiempo, pulsantes, máquinas eléctricas rotativas, etc. Las instalaciones del
laboratorio además proveen de voltajes de corriente continua y alterna, fijos y
variables.
Uno de los circuitos de control elementales es el mando memorizado de un
contactor, el cual opera manteniendo la condición de activado, aún cuando
haya desaparecido la señal del elemento piloto. Esta acción se logra
conectando en paralelo con el contacto del elemento piloto, un contacto
normalmente abierto del dispositivo a operarse (contactor o relé).

1.3 TRABAJO PREPARATORIO
1.3.1 Consultar las definiciones de: mando manual, mando automático,
contactor, relé, interruptor, selector,

pulsante o pulsador, fusibles,

interruptor de cuchillas y elementos de señalización.

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1.3.2 Consultar la simbología de cada uno de los elementos del numeral
anterior según la norma DIN (ver folleto teoría), además de la
numeración de los contactos de dichos elementos.
1.3.3 Diseñar el circuito de fuerza para comandar un motor trifásico, utilizando
un interruptor de cuchillas.
1.3.4 Diseñar el circuito de fuerza para comandar un motor trifásico, que
pueda invertir el sentido de giro por medio de dos interruptores de
cuchillas.

1.4 PROCEDIMIENTO
1.4.1 El instructor explicará todo lo necesario sobre las instalaciones del
laboratorio y el equipo disponible, así como las características y
componentes de un contactor.
1.4.2 Siguiendo las indicaciones dadas por el instructor, arme el circuito de
fuerza para comandar un motor trifásico y cada uno de los circuitos de
control que se indiquen, identifique los terminales de conexión en cada
caso. Accione y observe el funcionamiento de cada circuito, verifique la
lógica de diseño. Tome nota de los diseños realizados.

1.5 INFORME
1.5.1 Presente en una hoja rotulada el circuito de fuerza y los circuitos de
control armados en la práctica, incluya la numeración de los contactos
de los elementos de control empleados.
1.5.2 Diseñe el circuito de control para comandar un motor desde dos puestos
de mando, que incluya lámparas de señalización que indiquen el estado
del motor en cada uno de los puestos. Identifique claramente los
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elementos de cada puesto e incluya la numeración de los elementos
empleados.
1.5.3 Comente sobre la diferencia entre pulsante, interruptor y selector e
indique una aplicación de cada uno de ellos
1.5.4 Comente sobre la importancia de numerar los contactos en el circuito de
control
1.5.5 Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los objetivos
propuestos en la práctica.

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DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO
(PARTE 1)

2.1 OBJETIVO
Ejercitar al estudiante en el diseño de circuitos de control electromecánicos que
usan memorias y enclavamientos.

2.2 INFORMACIÓN
Los circuitos provistos de contactos de memorias y enclavamientos eléctricos
permiten el funcionamiento de un sistema de control bajo determinadas
condiciones o en una secuencia previamente definida, de tal suerte de
garantizar la operación correcta y segura del mismo.
Un enclavamiento o bloqueo eléctrico es una configuración de los contactos
auxiliares de los contactores, mediante la cuál no se permite que dos o más
contactores o relés puedan actuar al mismo tiempo. Esta acción se logra,
conectando en serie con las bobinas contrarias contactos normalmente
cerrados de los dispositivos con los que no se desea un

funcionamiento

simultáneo.

2.3.1 Diseñar el circuito de control para invertir el sentido de giro de un motor
trifásico utilizando dos pulsantes para la marcha (horario y antihorario) y
uno general de paro, incluya en su diseño la numeración de los
contactos.
2.3.2 Consulte acerca de los elementos de protección para motores: fusible,
rele térmico y guardamotor.

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2.4 PROCEDIMIENTO
2.4.1 Con la ayuda del instructor y usando los elementos del tablero de
trabajo, arme y pruebe el funcionamiento del circuito de control diseñado
en el trabajo preparatorio, para el control de inversión de giro de un
motor trifásico utilizando pulsantes.
2.4.2 Diseñar y probar un circuito de control para comandar un motor en
ambos sentidos de giro utilizando un selector de tres posiciones (horario,
paro, antihorario) y un pulsante para la marcha.

2.5 INFORME
2.5.1 En base de los circuitos probados en la práctica, comente sobre las
ventajas y desventajas de usar un selector o pulsantes para el circuito
de control de la inversión de giro de un motor trifásico.
2.5.2 Presente en hojas rotuladas los circuitos de fuerza con las protecciones
vistas en el trabajo preparatorio y los circuitos de control con su
respectiva numeración, incluyendo el contacto del relé térmico.
2.5.3 Diseñe los circuitos de fuerza y de control, para comandar dos motores
M1 y M2 en forma alternada utilizando un interruptor, de manera que la
primera vez que se opera el interruptor funciona M1, la segunda M2, la
tercera M1 y así sucesivamente se alternan.
2.5.4 Comente sobre la importancia de numerar los contactos en el circuito de
control

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DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO
(PARTE 2)

3.1 OBJETIVO
Ejercitar al estudiante en el diseño de circuitos de control electromecánicos que
usan memorias y enclavamientos.

3.2 INFORMACIÓN
Continuación de la práctica anterior.

Consultar la diferencia entre un contactor principal y un contactor auxiliar
y el rol que desempeña cada uno en el circuito de control. Tomar en
cuenta esta información para los diseños solicitados en esta práctica.

3.3.1 PRIMERA SESION
Diseñar los circuitos de fuerza y de control, para comandar tres motores
trifásicos

de

inducción

mediante

pulsantes,

con

las

siguientes

condiciones de funcionamiento:
a.-

Los motores se activarán, mediante su respectivos pulsantes de
marcha, en la secuencia M1, M2 y M3, y se desactivarán con sus
pulsante de paro, en la secuencia inversa M3, M2 y M1.

b.-

Tanto la secuencia de activado como de desactivado se cumplirán
estrictamente, esto es si un motor se activó no podrá desactivase
hasta que no le corresponda y lo mismo en el caso de

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desactivado. Por ejemplo si M2 se desactivó ya no podrá volver a
activarse hasta que no se haya iniciado nuevamente la secuencia.

3.3.2 SEGUNDA Y TERCERA SESION
Diseñar los circuitos de fuerza y de control para detectar una secuencia
de operación correcta o incorrecta de tres pulsantes, que operan un
motor y una sirena de alarma, en la siguiente forma:
a.-

Mediante un interruptor general se activa o desactiva el circuito.

b.-

Un motor M1 se activará luego de presionar tres pulsantes en la
secuencia P1 - P2 - P3.

c.-

En caso de presionar los pulsantes en una secuencia distinta a la
anterior, al finalizar la misma, se activará una alarma. Los
contactores que comandan el motor y la alarma no podrán estar
activados al mismo tiempo.

3.3.3 CUARTA Y QUINTA SESION
Diseñe los circuitos de fuerza y de control para comandar dos motores
M1 y M2 de la siguiente forma:
a.-

El ciclo puede empezar con M1 o M2 indistintamente pero no podrán
estar activados ambos a la vez.
b.-

M1 se activa cuando se presiona el pulsante P1 y permanece
operando únicamente si se mantiene presionado dicho pulsante.

c.-

Si se deja de presionar P1, se desactiva M1 y no podrá activarse
nuevamente mientras no se haya activado y desactivado M2.

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d.-

M2 trabaja en forma similar a M1 pero con el pulsante P2

e.-

Un pulsante P3 de “RESET” pone

el circuito en condiciones

iniciales en cualquier momento

3.4 PROCEDIMIENTO
3.4.1. Usando los elementos del tablero de trabajo, arme y pruebe el
funcionamiento del circuito de control de la sesión que le corresponde,
utilizando correctamente los contactores principales para los motores y
los contactores auxiliares para el circuito de control.

3.5 INFORME
3.5.1 Consulte acerca del funcionamiento y aplicaciones de los interruptores
de fin de carrera.
3.5.2 Diseñe los circuitos de fuerza y de control para una vagoneta movida
por un motor eléctrico que se desplaza entre dos puntos A y B de la
siguiente manera:
En los puntos A y B se encuentra ubicados dos fines de carrera: F1 y F2.
El móvil se encuentra originalmente situado en el punto A accionando
F1, al presionar el pulsante de marcha, el móvil se desplaza hacia el
punto B. Cuando llega a dicho punto, el fin de carrera F2 ordena que se
invierta el sentido de desplazamiento hacia el punto A, donde
permanecerá en reposo hasta que se de una nueva orden con el
pulsante de marcha. Adicionalmente se dispone de un pulsante de paro
de emergencia que detiene la vagoneta en cualquier instante.

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3.5.3. Diseñe los dos circuitos de control propuestos para las otras sesiones de
laboratorio (a la que usted no corresponde).
3.5.4. Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los objetivos

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4

DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL
MEDIANTE UN RELÉ PROGRAMABLE LOGO

4.1 OBJETIVO
Familiarizar al estudiante con el uso del relé programable LOGO para solución
de problemas de control.
Trabajar con el menú de impresión de LOGO.

4.2 INFORMACIÓN
Los relés programables, sin ser propiamente un PLC, ofrecen muchas ventajas
y gran flexibilidad en la solución de problemas simples de control.
Siemens, importante fabricante de PLC’s, tiene a disposición un relé
programable llamado LOGO cuyo software es una opción amigable y poderosa
para la simulación de circuitos electromecánicos de control.
Entre los lenguajes que maneja LOGO, se encuentra el ladder o diagrama de
escalera que es el símil de los clásicos diagramas electromecánicos, lo cual
permite probar diseños realizados con elementos

electromecánicos sin

necesidad de armar y cablear los tableros de control.

4.3.1 Consultar la definición de un controlador lógico programable.
4.3.2 Utilizando un organizador grafico describa las características principales
del relé programable LOGO 230RC OBA4 (voltaje de alimentación,
número y tipo de entradas y salidas, conexiones al computador, etc.).

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4.3.3 Para el ejercicio correspondiente a su sesión de la práctica anterior:
a.-

Presente el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé
programable LOGO, indicando voltajes de alimentación de
entradas y salidas.

b.-

Utilizando el lenguaje ladder de LOGO resolver el circuito de
control, considerando los contactores principales como salidas Q,
y los contactores auxiliares como variables internas (marcas).
Traer el circuito

en un archivo magnético para comprobar su

funcionamiento en el laboratorio.

4.4 PROCEDIMIENTO
4.4.1 El instructor explicará como ingresar al programa LOGO así como sus
principales características.
4.4.2 El estudiante procederá a cargar en el computador el programa
solicitado en el trabajo preparatorio para verificar su funcionamiento.
4.4.3 Usando el relé programable LOGO y los elementos a disposición en el
tablero del laboratorio, implemente el diseño elaborado en el trabajo
preparatorio.

4.5 INFORME
4.5.1 Para el diseño armado en la práctica:
a.-

Corríjalo (si es del caso) y preséntelo impreso desde LOGO, con
comentarios incluidos en cada renglón del diagrama ladder y
usando la correcta rotulación de las hojas.

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b.-

Realice el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé
LOGO, incluya voltajes de alimentación de entradas y salidas así
como una lista de las variables utilizadas y su función en el
circuito de control.

4.5.2 Realizar el circuito de control que permita controlar una lámpara
mediante tres pulsantes situados en los extremos de un pasillo con tres
salidas de tal manera que cuando una persona llegue por cualquier
extremo al pasillo y active momentáneamente el pulsante situado en
dicho extremo, la lámpara debe encenderse; cuando alcance cualquier
otro extremo (o el mismo), activará el pulsante de dicho extremo y la
lámpara se apagará.

4.5.3 Realice el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé LOGO,
incluya voltajes de alimentación de entradas y salidas así como una lista
de las variables utilizadas y su función en el circuito de control.

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RELÉS DE TIEMPO

5.1 OBJETIVOS
Conocer los diferentes tipos de relés de tiempo y las formas de operación de
los mismos.
Familiarizar al estudiante con las funciones de temporización existentes en
LOGO

5.2 INFORMACIÓN
Los relés de tiempo, también conocidos como temporizadores, son dispositivos
que permiten la automatización en función del tiempo, de una gran diversidad
de circuitos

de control.

Mediante éstos dispositivos se pueden activar o

desactivar los elementos de maniobra con tiempos previamente calibrados, los
mismos que pueden ir desde fracciones de segundo hasta muchas horas.
Entre las principales formas de operación de los temporizadores se encuentran:
ON DELAY (retardo a la excitación); OFF DELAY (retardo a la desexcitación);
de PULSO dependiente o independiente de la excitación.
Estos dispositivos pueden ser mecánicos, electrónicos, neumáticos, térmicos,
etc. Sin embargo, actualmente la tendencia es usar un PLC que tiene
incorporadas las funciones de temporización en el microcontrolador y
reemplazar a los elementos físicos.

5.3.1 Consulte sobre los relés de tiempo accionados por motor, electrónicos o
de estado sólido y neumáticos. Presente una tabla comparativa de las
ventajas y desventajas de cada uno.
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5.3.2 Realice una tabla comparativa de las características principales de los
diferentes tipos de temporizadores disponibles en el relé LOGO, basado
en las ayudas que dispone.
5.3.3 Proponga una posible aplicación de la función texto de aviso de LOGO.
5.3.4 Diseñe un circuito que permita controlar el funcionamiento de la lámpara
de un proyector enfriada por un ventilador, el cual se mantiene
funcionando 5 minutos más desde que se da la orden de apagado de la
lámpara. Realice el diseño usando primero un relé OFF DELAY y luego
un ON DELAY.
5.3.5 Presente el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé LOGO
del numeral anterior, indicando voltajes de alimentación de entradas y
salidas, así como una lista de las variables empleadas y su función en el

5.4 PROCEDIMIENTO
5.4.1 Identifique los relés de tiempo que se encuentran en el tablero de
trabajo, su forma de operación y su principio de funcionamiento
(electrónicos, neumáticos, etc.), anote los datos de placa. Ponga
atención en los terminales disponibles para

los contactos abiertos y

cerrados así como en su numeración.
5.4.2 Alimente la bobina de accionamiento de cada uno y verifique la
operación de los contactos abiertos y cerrados.
5.4.3 Arme el circuito de control indicado por el instructor.
5.4.4 Implemente en LOGO un circuito que permita verificar la operación de
los bloques de temporización ON DELAY (retardo a la excitación), OFF
DELAY (retardo a la desexcitación).
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5.4.5 Utilizando la función texto de aviso implemente un circuito en que se
pueda visualizar las variables de temporización de los relés estudiados.
5.4.6 Utilizando el relé LOGO y los elementos del tablero electromecánico del
laboratorio implemente el diseño del numeral 5.3.4 del trabajo
preparatorio.

5.5 INFORME
5.5.1 Consulte el funcionamiento del relé térmico, describa como actúa este
elemento en el circuito de control al producirse una sobrecarga en el
motor.
5.5.2 Diseñe el circuito de fuerza e implemente en LOGO el circuito de control
para comandar el motor de un compresor y el de la bomba de agua de
enfriamiento de la carcaza de la siguiente manera:
a.-

Mediante un pulsante se arranca la bomba y dos minutos más
tarde en forma automática arranca el compresor.

b.-

Mediante un pulsante de paro se ordena que se detenga el
compresor y cinco minutos más tarde en forma automática se
detiene la bomba.

c.-

Si opera el relé térmico de protección del motor del compresor
solo se apaga el compresor, y la bomba lo hace cinco minutos
más tarde. En el caso que actúe la protección térmica del motor
de la bomba, ambos motores se detienen inmediatamente.

d.-

Utilice la función texto de aviso de LOGO, para visualizar
información acerca del funcionamiento de la bomba y el
compresor.

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5.5.3 Para el diseño solicitado presente:
a.-

El circuito de fuerza

b.-

El circuito de control impreso desde LOGO

c.-

El diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé LOGO,
incluya voltajes de alimentación de entradas y salidas así como
una lista de las variables utilizadas y su función en el circuito de
control.

d.-

Grabe en una memoria flash el archivo para su verificación en el
laboratorio.


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EJERCICIOS CON RELÉS DE TIEMPO USANDO
LOGO

6.1 OBJETIVOS
Ejercitar al estudiante en el diseño de circuitos de control temporizados usando
relés ON DELAY y OFF DELAY.
Familiarizar al estudiante en el uso del programa LOGO para trabajar con
diferentes tipos de

relés de tiempo y alternativas de modificación de los

tiempos calibrados

6.2 INFORMACIÓN
El programa LOGO dispone de bloques

de temporización, que permite la

especificación de los tiempos no solo con valores fijos, sino con valores que se
pueden variar utilizando las funciones especiales de cada módulo.

6.3.1 Implemente en LOGO un circuito sencillo que permita verificar e ilustrar
el funcionamiento del bloque CONTADOR AVANCE RETROCESO.
6.3.2 Dibuje a mano el diagrama de tiempos que ilustre la operación de los
elementos C1, C2, Rt1 y Rt2 en los circuitos que se presentan en las
figuras A, B, C y D.

6.4 PROCEDIMIENTO
6.4.1 Implemente en LOGO los circuitos temporizados estudiados en el
trabajo preparatorio, considerando tiempos fijos (Rt1 5s y Rt2 3s) para
su operación.
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6.4.2 Analice la posibilidad de usar cualquiera de los circuitos anteriores como
un relé cíclico.
6.4.3 Con la ayuda del instructor y utilizando el contador avance retroceso de
LOGO, haga funcionar el circuito que le solicite el instructor de modo
que se pueda cambiar el valor de temporización tanto de Rt1 como de
Rt2. Utilice la función texto de aviso para visualizar los cambios en los
tiempos de Rt1 y Rt2 así como el valor al cual fueron calibrados.
6.4.4 Utilizando el relé LOGO y los elementos del tablero electromecánico
implemente el diseño del numeral anterior.

6.5 INFORME
6.5.1 Implemente un circuito sencillo que ilustre el uso de las siguientes
funciones de LOGO: generador aleatorio, generador de impulsos
asíncrono, temporizador semanal.
6.5.2 Para un semáforo ubicado en el cruce de dos vías realice:
a.-

Un esquema del cruce de las dos vías, vía uno y vía dos, con la
ubicación de los semáforos

b.-

El

diagrama

de

tiempos

para

2

ciclos

completos

de

funcionamiento de las luces: R1, V1, A1 para la vía uno y R2, A2
y V2 para la vía dos.
c.-

El circuito de control que incorpore una luz flashing que indique
cuando pueden cruzar los peatones para cada vía. Utilice un
interruptor para iniciar y detener el funcionamiento. Preséntelo
impreso.

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d.-


e.-

Grabe el diseño en una memoria flash para comprobar su
funcionamiento en el laboratorio

6.5.3 En base lo ejercitado en el numeral 6.4.3 modifique el circuito del
numeral anterior para que un operador pueda cambiar los tiempos de las
luces verde. Utilice el texto de aviso para visualizar estos cambios y
realice el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé LOGO

Figura A

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Figura B

Figura C

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Figura D

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ARRANQUE Y – DELTA PARA MOTORES
TRIFÁSICOS DE INDUCCIÓN (LOGO)

7.1 OBJETIVOS
Aplicar los criterios de control estudiados, para diseñar diferentes modalidades
de arranque Y – Delta.
Adiestrar al estudiante en el diseño e implementación de arranques
electromecánicos utilizando el relé programable LOGO.

7.2 INFORMACIÓN
El objetivo principal de cualquier sistema de arranque que se utiliza en un
motor es disminuir la magnitud de corriente en el instante de arranque, debido
a que ésta produce

bruscas caídas de voltaje, con las consecuentes

perturbaciones en la red eléctrica.
Existen varios métodos de arranque electromecánicos, uno de ellos el sistema
Y – Delta, que se puede implementar de manera eficiente con ayuda de un
sistema de relé programable. Sin embargo el desarrollo de la electrónica de
potencia ha hecho accesibles los métodos electrónicos que incluyen controles
de velocidad y arrancadores suaves electrónicos, además de comunicación
directa con PLC’s.

7.3.1 Diseñar el circuito de fuerza para que un motor trifásico de inducción tipo
jaula de ardilla con seis terminales disponibles, pueda funcionar en los
dos sentidos de giro, provisto de un sistema Y – delta para el arranque,
coloque las protecciones para cortocircuitos y sobrecargas.

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7.3.2 Diseñar en LOGO el circuito de control del arrancador del numeral 7.3.1
que utilice para el mando únicamente un selector de tres posiciones:
giro horario, apagado y giro antihorario y un relé ON DELAY (utilizar las
entradas I4 e I5 para conectar el selector).
7.3.3 Presente el diagrama de conexiones de entradas y salidas al relé LOGO
del numeral anterior, indicando voltajes de alimentación de entradas y
salidas, así como una lista de las variables empleadas y su función en el

7.4 PROCEDIMIENTO
7.4.1 Verifique con la ayuda del simulador de LOGO el funcionamiento del
circuito de control diseñado en el trabajo preparatorio.
7.4.2 Utilizando los elementos del tablero electromecánico y los motores
trifásicos de inducción disponibles en el laboratorio, arme el circuito de
fuerza diseñado en el numeral 7.3.1 del trabajo preparatorio.
7.4.3 En base al diagrama de conexiones al PLC de los elementos de entrada
y salida de los circuitos diseñados en los numerales 7.3.2 y 7.3.3 del
trabajo preparatorio, arme el circuito de control.
7.4.4 Descargue

el programa de control al relé LOGO y pruebe el

funcionamiento del circuito.

7.5 INFORME
7.5.1 Dibuje un diagrama en que se ilustre cual es la relación entre las
corrientes que circulan por un motor conectado en delta y otro en Y,
suponiendo que ambos tienen el mismo voltaje y la misma potencia.

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7.5.2 Realice una TABLA comparativa entre un arranque Y-Delta

y un

arrancador suave que contenga el principio de funcionamiento, la
respuesta de torque, los rangos de aplicación, las ventajas y desventajas
7.5.3 Para un motor trifásico de inducción de de rotor bobinado que trabaja en
los dos sentidos de giro provisto de un arranque que cortocircuita en dos
pasos las resistencias rotóricas:
a.-

Diseñe el circuito de fuerza, con todas las protecciones
b.-

Usando el relé autoenclavador y lenguaje FBD en LOGO, diseñe
el circuito de control y preséntelo impreso, utilice un pulsante de
marcha para cada sentido de giro y un pulsante general de paro.
Presente el diseño impreso desde LOGO (No utilizar la opción
Convertir a FUP)

c.-

circuito de control. Grabe en una memoria flash los archivos para
su verificación en el laboratorio.


8

USO DE PLC’S Y SU PROGRAMACIÓN EN EL
ENTORNO CONCEPT

8.1 OBJETIVO
Aprender a programar PLC’s utilizando el software CONCEPT.

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Utilizar las ventajas del software CONCEPT para simular circuitos de control.
Verificar el funcionamiento de programas de control utilizando los PLC’s
MOMENTUM disponibles en el laboratorio.

8.2 INFORMACIÓN
En el mercado de la automatización existen diferentes marcas de PLC’s, cada
una con sus respectivas herramientas de programación. La lógica de diseño es
la misma y se usan lenguajes estandarizados (norma IEC 61131-3) de tal
manera que, una vez que se aprende a programar un PLC cualquiera, es
relativamente fácil utilizar otro de diferente fabricante.
En el laboratorio de Control Industrial se dispone de PLC’s marca
Telemecanique del grupo Schneider Electric de la familia MOMENTUM, que
utilizan el software CONCEPT para su programación. Este software posee un
poderoso PLC virtual que le permite simular un PLC en cualquier computador
sin necesidad de disponer del elemento físico.
En el documento “Uso del Concept2.6XL” que se proporcionó, se encontrarán
detalles tanto del software como del hardware con el que se va a trabajar.

8.3.1 Lea el documento “Uso del Concept2.6XL” y prepare un resumen de
MAXIMO DOS PAGINAS que contenga la información más importante
para usted.
8.3.2 Con la ayuda del documento “Uso del Concept2.6XL” realice el circuito
básico de mando alternado de un motor.

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8.3.3 Consulte en las ayudas del Concept la utilización de los temporizadores
On Delay, Off Delay y Contadores CTU y CTD.

8.4 PROCEDIMIENTO
8.4.1 Con la ayuda del instructor proceda a configurar el software CONCEPT
para que pueda ser utilizado con los PLC’s disponibles en el laboratorio,
verifique el funcionamiento del PLC virtual y ejercítese con los circuitos
indicados por el instructor.
8.4.2 Identifique los diferentes componentes del PLC disponible, y descargue
al PLC uno de los circuitos básicos probados en el simulador. Conecte
los elementos de entradas y salidas y verifique su funcionamiento.

8.5 INFORME
8.5.1 Utilizando una tabla, indique las características principales del CPU (171
CCC 960 30) y la base de entradas y salidas (170 ARM 370 30) del PLC
Momentum que contenga: las características del CPU, el numero y tipo
de entradas y salidas, los lenguajes de programación y otros datos que
considere importante.
8.5.2 Diseñar el circuito de control y fuerza para que tres motores trifásicos de
inducción funcionen de la siguiente manera:
a.-

Con un pulsante P1 se enciende el motor M1 y el pulsante P6 lo
apaga.

b.-

El motor M2 se activa con el pulsante P2 si M1 está activado y
han transcurrido por lo menos 5 minutos.

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c.-

El motor M3 se activa con P3 solo si M2 está funcionando y M1
no funciona.

d.-

El pulsante P4 desactiva M2 y M3 si M2 ha funcionado al menos
10 minutos.

e.-

El pulsante P5 desactiva todo el circuito siempre que M1, M2 y M3 estén
funcionando.

8.5.3 Presente los circuitos de fuerza y control impreso desde CONCEPT
solicitados en el numeral anterior, así como el diagrama de conexiones
de las entradas y salidas al PLC , incluya voltajes de alimentación de
entradas y salidas así como una lista de las variables utilizadas y su
función en el circuito de control y grabe en una flash los archivos
correspondientes para su verificación en el laboratorio.

9

CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR
DAHLANDER: APLICACIÓN A LOS PLC’S
MOMENTUM

9.1 OBJETIVOS
Diseñar y comprobar el funcionamiento de un circuito para controlar un motor
Dahlander, en sus dos velocidades mediante PLC MOMENTUM.
Ejercitar al estudiante para el alambrado de las entradas y salidas a un PLC.

9.2 INFORMACIÓN

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Un motor Dahlander puede funcionar con dos velocidades, baja si se alimenta
a los terminales U1, V1 y W1; y alta velocidad si se alimenta los terminales U2,
V2 y W2, manteniendo unidos los puntos de los terminales U1, V1 y W1
(circuito de la figura 9.1)

9.3.1. Consulte sobre el principio de funcionamiento de un motor Dahlander.
9.3.2. Diseñe el circuito de control para que el motor Dahlander de la figura 9.1
funcione de la siguiente manera:
a.-

Mediante un selector de tres posiciones S1 conectado a las
entradas 1:14 y 1:13, se puede elegir entre funcionamiento
manual (1:14 ON), automático (1:13 ON) y apagado (tanto 1:14
cuanto 1:13 OFF). Se dispone además de un pulsante P1
conectado a la entrada 1:16 para modo manual

b.-

En modo manual se requiere que el motor funcione en forma
alternada primero en baja velocidad y luego en alta velocidad y
así sucesivamente, comandados por los pulsantes P1 de marcha,
el motor funciona únicamente cuando P1 se halla presionado.

c.-

En modo automático el motor funciona de acuerdo a la siguiente
secuencia:

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d.-

El motor se detiene cuando el selector se pone en OFF

e.-

Las salidas del PLC se conectarán de acuerdo a la figura 9.2; en
donde C1 está conectado a la salida 0:16, C2 a 0:15 y C3 a 0:14

f.-

Presente los circuitos de fuerza y control impreso desde
CONCEPT solicitados en el numeral anterior, así como el
diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, incluya
voltajes de alimentación de entradas y salidas así como una lista
de las variables utilizadas y su función en el circuito de control.

9.4 PROCEDIMIENTO
9.4.1 Con ayuda del PLC virtual de CONCEPT (IEC simulator) verificar en el
computador disponible en el laboratorio el programa diseñado en el
numeral 9.3.2 del trabajo preparatorio.
9.4.2 Realizar el alambrado de las entradas y salidas al PLC
9.4.3 Armar el circuito de fuerza de alimentación al motor Dahlander, de la
figura 9.1
9.4.4 Descargar al PLC MOMENTUM el programa diseñado y verificar el
funcionamiento.

9.5 INFORME
9.5.1 Indique las velocidades a las que funcionaría un motor Dahlander de
cuatro polos físicos alimentado por una red de frecuencia industrial de
60 Hz.

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9.5.2. Consulte sobre el funcionamiento de un flotador,

la operación

sus

contactos para indicar los niveles del líquido y cómo deben conectarse a
un PLC.
9.5.3. Realice un dibujo que ilustre la ubicación física del tanque, flotadores y
bombas del problema propuesto en el siguiente numeral.
9.5.4. Usando el lenguaje FBD de CONCEPT diseñe el circuito de control para
comandar dos bombas que llenan un tanque de abastecimiento de agua
a un hospital en la siguiente forma:
a.-

Mediante un selector de tres posiciones se escoge modo de
operación manual, paro o automático.

b.-

En modo manual las bombas operan indistintamente comandadas
sus respectivos pulsantes de marcha y paro.

c.-

En modo automático las bombas operan alternadamente
comandas por un flotador F1 que ordena la conexión, de la
bomba correspondiente, cuando el nivel de agua ha llegado al
10% y la desconexión cuando ha llegado al 85%.

d.-

En el caso de que el nivel de agua descienda hasta el 5%, bien
sea porque la demanda es mayor o por falla del flotador F1, un
segundo flotador F2, ordenará que se operen las dos bombas a la
vez desconectándolas cuando el nivel llegue al 85%.

e.-

En el caso de que exista sobrecarga en cualquiera de los motores
de las bombas, se deberá desconectar la bomba sobrecargada y
se dará paso inmediato al funcionamiento de la otra.

9.5.5 Presente los circuitos de fuerza y control impreso desde CONCEPT
solicitados en el numeral anterior, así como el diagrama de conexiones
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de las entradas y salidas al PLC , incluya voltajes de alimentación de
entradas y salidas así como una lista de las variables utilizadas y su
función en el circuito de control y grabe en una flash los archivos
correspondientes para su verificación en el laboratorio.
propuestos en la práctica

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Figura 9.1: CIRCUITO DE FUERZA
U2
U1

W2
R

S

V2

W1

V1

T

W1

U2
BAJA VELOCIDAD

U1

V1

V2

W2
ALTA VELOCIDAD

Ff1

Ff2

C2

C1

F2

C3

F3

U2

U1

V2

V1

W2

W1

Figura 9.2 : CIRCUITO DE ENTRADAS Y SALIDAS AL PLC

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10

APLICACIONES DE PLC’S USANDO CONCEPT

10.1 OBJETIVOS
Familiarizar al estudiante con el uso de las funciones disponibles en CONCEPT
para facilitar el diseño de circuitos de control.
Programar y utilizar los PLC’s MOMENTUN disponibles en laboratorio

10.2 INFORMACIÓN
CONCEPT dispone de numerosas librerías con funciones matemáticas,
lógicas, de comparación, de temporización, etc. las cuales son fáciles de utilizar
y posibilitan realizar diseños complejos en los que se requieren cálculos, y
comparación de valores para tomar decisiones, además CONCEPT posibilita la
programación del PLC en secciones lo cual simplifica el entendimiento del
programa así como su desarrollo.
Adicionalmente CONCEPT cuenta con una ayuda en línea muy completa que
permite conocer la forma de utilizar cualquiera de las funciones. Se recomienda
familiarizarse con esta herramienta.

10.3.1 Implemente un circuito sencillo que sirva para ilustrar y verificar el
funcionamiento

de

las

siguientes

funciones

MUX,

SEL,

COMPARADORES (bloques: LE, GT), ARITMÉTICAS, DETECTORES
DE FLANCOS (TRIGGER). Explique en pocas palabras para que sirve
cada una de ellas.
10.3.2 Realizar los circuito de control y fuerza para el control de las puertas de
entrada y salida de un garage que tiene dos puertas, una para entrada y
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otra para salida, realizar los circuitos de control y fuerza para controlar
los motores que comandan dichas puertas de la siguiente manera:

a.-

Se desea llevar la cuenta del número de coches que ingresan en
un

parqueadero que tiene una capacidad máxima de 20

automóviles. Para ello se dispone de un sensor en la entrada
(1:16), otro en la salida (1:15), fines de carrera para detectar las
puertas abiertas (1:14, 1:13) y fines de carrera para detectar las
puertas cerradas (1:12 y 1:11).
b.-

Si el sensor de entrada detecta un vehículo y si hay lugares
disponibles, abre la puerta, y la cierra 3 segundos después que
ingresó el vehículo.

c.-

La puerta de salida debe abrirse al detectar un auto que desea
abandonar el parqueadero y debe cerrarse 3 segundos después
que salió el vehículo.

d.-

Mientras existan plazas libres en el garaje se encenderá una luz
verde (0:12) y cuando no exista ninguna plaza se encenderá una
luz roja (0:11). Cuando hay más de 16 autos dentro del garage se
enciende una luz amarilla tipo flashing (0:10). La puerta de
entrada solo se abrirá si hay plazas disponibles.

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e.-

Se dispone de un pulsante de reset ubicado en la dirección 1:10
para resetear los contadores en cualquier momento.

f.-

Presente el diagrama de conexiones de entradas y salidas al PLC
del ejercicio, indicando voltajes de alimentación de entradas y
salidas, así como una lista de las variables empleadas y su
función en el circuito de control.

10.4 PROCEDIMIENTO
10.4.1 Pruebe el funcionamiento del programa diseñado en el computador del
laboratorio usando el PLC virtual de CONCEPT.
10.4.2 Arme el circuito de entradas y salidas al PLC MOMENTUM, descargue
el programa y verifique el funcionamiento sin el circuito de fuerza. Simule
los sensores de presencia de vehículos usando pulsantes.
10.4.3 Arme el circuito de fuerza y verifique el funcionamiento completo,
recuerde que las lámparas trabajan a 110 voltios.

10.5 INFORME
10.5.1 Diseñar el circuito de fuerza y de control en FBD de CONCEPT para
comandar un tanque de centrifugado, de 10 litros de capacidad, movido
por un motor dahalander de dos velocidades, baja y alta, que cumpla
con las siguientes condiciones.
a.-

El proceso podrá iniciar si se activa un interruptor de mando
general Imando conectado a la entrada 1:12 el cuál podrá detener
el proceso en cualquier momento en cuyo caso todos los valores
se resetearán.

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b.-

Un ciclo de centrifugado consiste en que el motor funcione 8
segundos en baja velocidad, descanse 4 segundos y funcione 10
segundos en alta velocidad y descanse 6 segundos.

c.-

El proceso de centrifugado requiere trabajar con un número de
ciclos determinado de la siguiente forma:
1 – 3 litros un ciclo
4 – 6 litros dos ciclos
7 – 10 litros tres ciclos

d.-

La información sobre el número de litros a procesar se la ingresa
mediante un pulsante Plitros conectado a la entrada 1:16 que
acciona el operador (un pulso por cada litro), dato que debe ser
confirmado con otro pulsante Pconf (1:15) antes de ordenar el
inicio del proceso. En el caso de que se desee cambiar el valor
ingresado, se lo puede hacer mediante un pulsante Preset (1:14)
que encera cualquier cuenta ingresada con Plitros aun cuando se
haya presionado Pconf.

e.-

Una vez confirmado el número de litros con Pconf el centrifugado
se inicia con un pulsante Pmarcha conectado a la entrada 1:13 y
se detendrá una vez finalizado el número de ciclos de
centrifugado ingresado con Plitros y quedará listo para que el
operador pueda ingresar nuevamente el número de litros con
Plitros.

f.-

En el caso de que el operador ingrese un número mayor que 10,
el control no operará y se encenderá una luz de flashing
conectada a la salida 0:10 (recuerde que el circuito de fuerza para
las lámparas se alimenta con 110 voltios), en señal de alarma, la
cual se apagará con el pulsante Preset.

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g.-

Otra luz de flashing indicará que el sistema está listo para operar
y que no se ha ingresado ningún número de litros mediante
Plitros, se apagará una vez que el número de litros sea diferente
de cero.

h.-

Una vez que el proceso está en marcha, las acciones sobre
cualquiera de los pulsantes no son tomadas en cuenta y solo se
puede detener el proceso desactivando el interruptor Imando.

10.5.2 Presente el diagrama impreso del circuito solicitado, así como el
diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grabe en una
flash los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.

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PROGRAMACION DE PLC’S USANDO LENGUAJE
SFC DE CONCEPT

11.1 OBJETIVOS
Familiarizar al estudiante con el uso del lenguaje SFC disponible en
CONCEPT para facilitar el diseño de circuitos de control.

11.2 INFORMACIÓN
CONCEPT dispone de cinco lenguajes de programación, entre ellos el
SEQUENTIAL FUNCTION CHART, (SFC), que permite la programación gráfica
para el control de un proceso estructurado, un programa en base a pasos y
transiciones interconectadas entre si, incluido en cada paso un número de
acciones y en cada transición una condición.
Se sugiere al estudiante utilizar las ayudas en CONCEPT para obtener una
información más detallada al respecto.

11.3.1 Consulte que es un grafcet y las posibles aplicaciones.
11.3.2 Consultar en las ayudas de CONCEPT, lo que es un paso y los
calificadores de las acciones dentro de un paso.

11.4 PROCEDIMIENTO
11.4.1 Esta es una práctica TUTORIAL, el instructor guiará al estudiante en el
transcurso de la misma.

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11.4.2 Dentro de la práctica el instructor pedirá al estudiante que haga
modificaciones sobre el programa desarrollado, estas modificaciones
incluirán el uso de derivaciones, saltos y otras secciones.

11.5 INFORME
11.5.1 Diseñe el circuito de control para la dosificación y centrifugado de
líquidos de la siguiente manera:
a.-

Se dispone de tres válvulas que operan de la siguiente manera: la
válvula1 y válvula 2 permiten el ingreso de dos líquidos diferentes
a un tanque, mientras una válvula3 vacía el contenido del tanque.
Se dispone de sensores de nivel que detectan tanque vacío
(1:12), lleno (1:10) y mitad del tanque (1:11), y para el
centrifugado se dispone de un motor que mueve una paleta
ubicada en el centro de la misma.

b.-

Para dar inicio al proceso se dispone
de un interruptor

ubicado en la

dirección 1:16, el mismo que al estar
siempre

encendido

hace

que

el

proceso sea cíclico.
c.-

El proceso empieza eligiendo el
modo de funcionamiento utilizando un selector de tres posiciones
modo uno, off, modo dos.

d.-

En el modo uno.- (1:14 ON, 1:13 OFF) Cuando se da la orden de
inicio, se abre la válvula1 hasta que la tolva se llene
completamente, a continuación se empieza a centrifugar durante
10 segundos en sentido horario, descansa 5 segundos, centrifuga
10 segundos en sentido antihorario, se detiene el motor , y se
vacía.

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e.-

En el modo 2.- (1:14 OFF, 1:13 ON) Cuando se da la orden de
inicio se abre la válvula1 hasta que el líquido llegue a la mitad del
tanque, a continuación se abre la válvula 2 hasta que se llene
completamente el tanque. Se centrifuga la mezcla durante 12
segundos en sentido horario, se detiene 5 segundos y se mezcla
15 segundos en el otro sentido. Finalmente se vacía, abriendo la
válvula 3. El ciclo se inicia automáticamente si el

interruptor

general (1:16) se halla encendido.
f.-

En cualquiera de las opciones, si se acciona el relé térmico de
sobrecarga del motor o si se presiona un pulsante de emergencia
(1:15), se detiene el motor, se cierran las válvulas de ingreso de
líquido y se abre la válvula 3, hasta que se vacíe completamente
el tanque.

11.5.2 Presente el diagrama impreso del circuito solicitado, así como el
diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC, grabe en una
flash los archivos correspondientes para su verificación en el laboratorio.
propuestos en la práctica

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