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) 5

3 DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO (PARTE 2) 7

4 DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONTROL MEDIANTE UN RELÉ

PROGRAMABLE LOGO 10

5 RELÉS DE TIEMPO 12

6 EJERCICIOS CON RELÉS DE TIEMPO USANDO LOGO 15

7 ARRANQUE Y – DELTA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUCCIÓN

(LOGO) 19

8 USO DE PLC’S Y SU PROGRAMACIÓN EN EL ENTORNO CONCEPT21

9 CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DAHLANDER:

APLICACIÓN A LOS PLC’S MOMENTUM 23

10 APLICACIONES DE PLC’S USANDO CONCEPT 27

11 PROGRAMACION DE PLC’S USANDO LENGUAJE SFC DE CONCEPT31

LABORATORIO DE CONTROL INDUSTRIAL MARZO 2010 pág 2 de 34


1 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.

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 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.



2 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.

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




3 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 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.

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.

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 propuestos en la práctica.



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.).

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.

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.




5 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.

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 circuito de control.

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).

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.

5.5.3 Para el diseño solicitado presente:

a.- El circuito de fuerza b.- El circuito de control impreso desde LOGOc.- 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.




6 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.

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.

d.- 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.

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

6.5.4 Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los

objetivos propuestos en la práctica.



Figura A

Figura B



Figura C

Figura D



7 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.

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 circuito de control.



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.

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.- 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. 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.

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.



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.

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

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:

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.



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 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.

9.5.6 Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los objetivos propuestos en la práctica



Figura 9.1: CIRCUITO DE FUERZA

F2

C1

W1W2

V1V2

U2 U1

F3

C2 C3

Ff2Ff1

R S T

ALTA VELOCIDAD

U2BAJA VELOCIDAD

W1

W2 V2

W2

V1

W1

U1

U1U2

V2

V1

Figura 9.2 : CIRCUITO DE ENTRADAS Y SALIDAS AL PLC



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 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.

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.

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 ciclo4 – 6 litros dos ciclos7 – 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.

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.




11 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.

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.

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.

11.5.3 Comentarios y conclusiones sobre el cumplimiento de los objetivos propuestos en la práctica


laboratorio control industrial 2010

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