modulo 5 - diseno de sistemas automaticos de produccion 2 (1)

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5. DISEO DE SISTEMAS AUTOMTICOS DE PRODUCCIN

5.1 INTRODUCCIN Luego de haber realizado en el mdulo anterior un estudio tecnolgico de los elementos de trabajo y de control que constituyen una automatizacin, as como las posibilidades para interconectarse mediante la realizacin de los diferentes circuitos bsicos, se procede a abordar en este mdulo a la solucin terico-prctica de cualquier problema de automatizacin de un sistema de produccin especfico. Primeramente se considera fundamental analizar como mucho cuidado y con criterios cientficos el problema de automatizacin que se nos presente, con el fin de seleccionar la tecnologa ms adecuada, que nos suministre por lo tanto, una solucin ptima tanto en el aspecto tcnico como en el econmico, tal como se expreso en el numeral 1.9 del mdulo 1. Por lo tanto, en este capitulo se estudia la metodologa a seguir para el diseo de una automatizacin usando las diferentes tecnologas existentes, como son: la neumtica, hidrulica, electroneumtica, electrohidrulica y controlados electrnicamente con un PLC. Ya que consideramos que para obtener la solucin ptima de un problema planteado, es primordial y bsico el conocimiento de todas las alternativas que se ofrecen. 5.2 DISEO DE CIRCUITOS NEUMTICOS El uso cada da ms frecuente de elementos accionados neumticamente en todo tipo de industria coloca al proyectista o diseador de los circuitos frente a problemas complejos y por tanto difciles de resolver. Durante muchos aos los diseadores han recurrido exclusivamente a su imaginacin a los efectos de lograr circuitos con alta fiabilidad y buenas condiciones operativas basadas en el anlisis paso a paso de las operaciones y su propia experiencia. Tal mtodo resulta prcticamente inaplicable para circuitos de alta complejidad, sobre todo cuando no se tiene una vasta experiencia en tal tcnica. En tales casos convendr valerse de principios de un orden superior y utilizar mtodos sistemticos. A continuacin se realizar un anlisis comparativo entre los diferentes mtodos empleados en neumtica, as como su evolucin y las principales caractersticas tcnicas que los distinguen. Adems la forma de representar grficamente un circuito neumtico. Los mtodos para el diseo de circuitos neumticos, pueden dividirse en: Intitutivos, Analticos y Sistemticos. Mtodos Intuitivos.

Realizados sin mtodo propiamente dicho, basndose nicamente en la experiencia del diseador. Se busca la optimizacin en los elementos. Difcil de comprender por otras personas. Se complementa con un conocimiento tecnolgico de los elementos, e incluso no

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es siempre realizable con elementos de otros proveedores. Es el mtodo que demuestra mejor la aptitud creativa de un proyectista. Muy apto para circuitos sencillos o que no deban diagnosticarse.

Mtodos Analticos. Buscan la independencia tecnolgica, por medio de frmulas lgicas que establecen las funciones bsicas que rigen el funcionamiento interno de un automatismo, ya sea electromecnico, electrnico, neumtico o fluidico. Se acude a una simbologa propia que puede aportar confusin. Aptos para automatizaciones muy complejas y de gran nivel de integracin, pero de escasa incidencia en la neumtica de hoy da. Sus precedentes ms importantes son Karnaugh-Boole y mtodo combinacional.

Mtodos Sistemticos. Mtodos orientados por completo a la tecnologa neumtica y al utilizador final, para unificar la sistemtica del diseador y el utilizador, facilitando as el diagnostico en caso de detenciones o averas. Fcil diseo desde un diagrama de flujo o Grafcet. Acostumbra a haber indicacin del estado o fase.

El mando es elaborado siguiendo el mismo principio, por medio de consignas y recomendaciones establecidas, y a pesar de apreciaciones personales el sistema es el mismo para los encargados de la realizacin y puesta en marcha.

No es de extraar que este tipo de mando tenga un precio ms elevado que el desarrollado por el mtodo intuitivo, sin embargo este encarecimiento es amortizado muy rpidamente por la ganancia que se desprende durante el proyecto y el mantenimiento. El diseo de circuitos neumticos mediante mtodos sistemticos permite que a travs del enunciado de las funciones que deben realizar los actuadores neumticos lineales o rotativos del circuito, establecer la cantidad de elementos que van a intervenir en el mismo, predeterminar su costo y tener la seguridad de obtener un mando fiable. Debemos hacer notar algo muy importante: sea cual fuere el mtodo y la tcnica empleada es primordial y bsico el conocimiento de la tecnologa y las posibilidades del material a utilizar. En el diseo de circuitos por mtodos sistemticos slo adoptaremos aquellas secuencias dependientes del recorrido, establecidos por finales de carrera. Los mtodos sistemticos utilizados para el diseo de circuitos neumticos se fundamentan en las posibilidades que se ofrecen para la anulacin de seales permanentes. Es decir, dos seales de pilotaje opuestas aplicadas a una vlvula de funcin memoria y que coinciden durante cierto tiempo, de tal forma que la contraseal, supongamos que debe mandar a la memoria a su posicin inicial, no produce ningn efecto porque an permanece la seal que ha mandado el cambio de esta, debido a que el captador de informacin que nos la da, todava est bajo el efecto de una accin. Al respecto se puede mencionar que el camino ms sencillo y rpido para la construccin de cualquier mando seguro, consiste en desconectar la seal cuando esta ya no se necesite,

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lo que significa la anulacin despus de cada paso u operacin. Por ejemplo, cuando se trate de realizar cuatro anulaciones, se puede representar como muestra la Figura 42.

Figura 42. Bloque para la anulacin de cuatro seales. Esta unidad debe solucionar el problema de las seales permanentes, y ha de cumplir las exigencias determinadas, a saber: Nmero de seales de entrada = nmero de seales de salida. A cada seal de entrada le corresponde una seal de salida. Las seales de salida han de memorizarse, es decir, deben permanecer aunque haya

desaparecido la seal de entrada correspondiente. Slo puede estar presente una nica seal de salida, y debe existir la posibilidad de

desconectar estas seales de salida de forma controlada. Las seales de entrada deben tener efecto solo si siguen el orden preestablecido, 1-2-3-

4-1-... La caja negra representada anteriormente puede tener varias versiones dependiendo

del tipo de tecnologa a emplear (neumtica, elctrica o electrnica). De lo expuesto en el ltimo punto anterior, se concluye que las seales permanentes que se presentan en las automatizaciones se pueden eliminar por tratamiento de las mismas con diferentes tecnologas: neumtica, elctrica o electrnica, tal como se describe a continuacin. Tecnologa neumtica: en este caso es posible realizarlo por medios mecnicos o por

la tcnica de los circuitos. Anulacin mecnica de seales: mediante finales de carrera con rodillo abatible. Anulacin de seales segn la tcnica de los circuitos: con temporizadores de

retardo a la desconexin y mediante memorias (vlvulas de impulsos) montadas en serie (cascada) o en paralelo (paso a paso o registro de desplazamiento).

Tecnologa elctrica: mediante la tcnica de rels montados en cascada (cadena

mnima) o en paso a paso (cadena mxima).

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Tecnologa electrnica: mediante la tcnica digital o el procesador electrnico

programable o controlador lgico programable (PLC). En este numeral trataremos el diseo de circuitos de control con tecnologa neumtica. En los numerales posteriores se analizar el diseo del circuito de control con tecnologas elctrica y electrnica. 5.2.1 Diseo de circuitos neumticos con vlvulas de rodillo abatible Aqu primeramente se realiza el circuito neumtico sin considerar las seales que deban eliminarse. A continuacin se desarrolla el diagrama funcional (espacio fase y de mando) para verificar que seales deben eliminarse a travs del final de carrera de rodillo abatible. El diagrama espacio fase permite ver los cambios de estado de los diferentes elementos de trabajo y se construye representando en la ordenada la carrera del cilindro y en la abscisa las secuencias o fases del problema. En el diagrama de mando se registran correspondiendo con las fases los estados de conexin de los elementos emisores de seales. Aqu los tiempos de conexin no se tienen en cuenta, solamente es importante el estado abierto y cerrado de cualquier emisor de seal. Para su realizacin debe analizarse las parejas de emisores de seales que actan sobre la memoria de cada cilindro y en caso de que exista coincidencia de seales, debe eliminarse la mayor. Este diseo es aplicable a automatizaciones sencillas en las cuales no son determinantes las velocidades de trabajo y el utilizar la totalidad de la carrera del cilindro, ya que el cilindro debe pasar lentamente sobre el final de carrera de rodillo abatible para dar el tiempo suficiente para la emisin de seal y luego continuar hacia los extremos de su carrera. 5.2.2 Diseo de circuitos neumticos con montaje en cascada En esta modalidad se utilizan vlvulas memorias 4/2 o 5/2 vas conectadas de forma escalonada (montaje en cascada), de tal forma que despus de cada seal de pilotaje que demos en el mdulo de mando slo tenemos salida en un solo grupo discriminatorio. Otra caracterstica es la relacin unvoca entre las seales de entrada e y las de salida s, en el orden 1... n al desarrollarse el mando. En la figura 43 se aprecian las memorias instaladas en la disposicin de cascada para dos, tres y cuatro grupos.

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Figura 43. Montaje en cascada para dos, tres y cuatro grupos Hay que tener en cuenta, que una seal de duracin prolongada no puede trastornar el sistema. Para evitarlo es necesario someter las seales de entrada a la realizacin del paso anterior. La seal en solo ser efectiva cuando tengamos seal de salida por sn-1. Esta seguridad (proteccin) puede obtenerse con la tcnica de los circuitos mediante la vlvula de simultaneidad recibiendo seal a ambos lados de en y sn-1; tambin mediante la conexin en serie de la salida sn-1 y el captador de informacin que debe emitir la seal en. Esta ltima ejecucin puede realizarse cuando las conducciones entre los captadores de informacin y el mdulo de mando no son demasiados largas, o bien, si el captador de informacin no se utiliza para la realizacin de otro proceso. En el montaje en cascada las memorias quedan conectadas en serie, observndose lo siguiente: La primera vlvula de la serie emite dos seales de salida s1 y s2, las restantes una sola

seal de salida. La vlvula que sigue en la serie invierte respectivamente la anterior. La ltima vlvula de la serie recibe dos seales de entrada, y se monta en posicin

invertida con respecto a las otras con la finalidad de tener siempre una posicin bsica uniforme y una salida inicial preferente.

La alimentacin de energa se realiza a travs de una nica conexin. El aire ha de pasar a travs de todas las vlvulas antes de conectar una seal de mando. La cada de presin puede llegar a ser considerable y por consiguiente el proceso carece de rapidez en unos momentos determinados. Por tanto no se debe montar en cascada ms de tres memorias. En caso de necesitar ms memorias por exigencias del mando, recomendamos el sistema paso a paso. Ejemplo: resolver por el mtodo cascada la automatizacin de un dispositivo para doblar que presenta la siguiente secuencia:

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A+ B+ B- C+ C- A-, donde se indican con el signo + la salida del vstago y con la entrada del vstago. Solucin:

1. Escritura abreviada y divisin de la secuencia en grupos:

La divisin de la secuencia en grupos debe realizarse en tal forma que un cilindro no intervenga ms de una vez en un grupo.

2. Nmero de grupos = Nmero de lneas de salida Nmero de memorias = Nmero de grupos 1

3. Se dibujan los elementos de trabajo con sus correspondientes rganos de mando y el

montaje en cascada respectivo haciendo corresponder las entradas y las salidas. 4. Se procede al conexionado del circuito. En caso de existir condiciones adicionales se

tendrn en cuenta solo cuando se haya realizado el desarrollo de los movimientos bsicos. 5.2.3 Diseo de circuitos neumticos con montaje en paso a paso (registros de

desplazamiento) Al contrario en cascada en este caso se utilizan vlvulas memorias 3/2, no dispuestas en serie sino conectadas en paralelo, una al lado de la otra. Quedando en esta forma conectadas independientemente, tanto en la alimentacin como en la distribucin, eliminando por completo toda posibilidad de cada de presin en los sistemas ms complejos. Cada paso est constituido por una memoria 3/2 y un mdulo Y. El conexionado para un sistema paso a paso para cuatro fases se muestra en la Figura 44 y a continuacin se describe su funcionamiento.

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Figura 44. Conexionado para un sistema paso a paso cudruple

En la posicin de partida estn borradas todas las memorias de la cadena rtmica, con excepcin de la ltima memoria. Esta debe estar activada en la posicin de partida, para facilitar el arranque del programa a travs de l. Cuando existe seal en e1 y s4 del primer elemento, se obtendr una seal de salida s1 en la memoria 1 que prepara al segundo elemento y borra el paso anterior (el cuarto mdulo). Al disponer de seal de entrada en e2 como confirmacin de la realizacin de un movimiento ordenado por la salida s1, entra en accin el segundo mdulo dando la seal de salida s2 que tiene tres misiones: 1. Preparar el siguiente paso (tercer elemento Y) 2. Borrar el paso anterior 3. Dar una orden de trabajo. Cada uno de los mdulos que compone el sistema realiza esta triple misin. Para hacer posible un reset del sistema paso a paso, es necesario accionar un mdulo O en la conexin respectiva de pilotaje de las memorias, excepto la ltima, la cual lleva el mdulo O en la conexin activar. La orden reset es necesaria cuando ha surgido un error en el ciclo y queda bloqueado por ello el mando, o cuando por otros motivos ha de ponerse en posicin inicial de partida un sistema paso a paso, por ejemplo, paro de emergencia. Por tanto, cada paso se compone de: una memoria 3/2, un mdulo Y y un mdulo O, tal como se muestra en la Figura 45. Para reducir el esfuerzo de proyecto y de instalacin de los mandos secuenciales de este tipo, en la tcnica neumtica se desarrollaron mdulos en los que se integraron los tres elementos funcionales citados. Estos bloques integrados reciben el nombre de mdulos paso a paso o

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registros de desplazamiento, y son ofrecidos por muchos fabricantes de equipos neumticos para la solucin de amplias tareas de automatizacin de tipo secuencial, pudindose unir cualquier nmero de estos mdulos, formando una cadena de pasos.

Figura 45. Conexionado para un sistema paso a paso con reset 5.3 DISEO DE CIRCUITOS OLEOHIDRULICOS Aqu a diferencia de la neumtica no existe una lgica bien especificada para disear estos circuitos. Sin embargo, dado que los accionadores son cilindros o motores hidrulicos, existen las siguientes posibilidades para el diseo del circuito de control: Mandos monoenergticos, mediante el cual el control es confeccionado con las vlvulas de

secuencia (ver numeral 4.3.4.3).

Mandos hbridos, en los cuales el control es diseado con elementos elctricos (tcnica de rels) o con elementos electrnicos (especialmente con el controlador lgico programable: PLC).

5.4 DISEO DE CIRCUITOS ELECTRO NEUMTICOS / HIDRULICOS Al aplicar en la prctica circuitos electroneumticos y electrohidrulicos es preciso el empleo de sistemas convertidores, que tienen la funcin de convertir seales elctricas en seales neumticas o hidrulicas. En este numeral se presentaran los elementos para la entrada, el procesamiento y la conversin de seales, as como las bases para la representacin grfica de circuitos electroneumticos y electrohidrulicos y el diseo de los circuitos elctricos de control. 5.4.1 Elementos elctricos para la entrada de seales Son todos aquellos elementos que actan accionados por el operario o por otros factores como son temperatura, presin, accin mecnica, entre otros.

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5.4.1.1 Pulsadores Estos elementos al accionarlos ocupan una posicin de contacto y solamente mientras existe el accionamiento del mismo, al soltarlo retornan a la posicin inicial. Por su apariencia y forma exterior pueden ser: Rasantes: que impiden maniobras involuntarias. Salientes: de accionamiento ms cmodo. Son los ms usados. De llave: para accionamientos de gran responsabilidad. De seta: para accionamientos en situaciones de emergencias. Luminosos: con sealizacin incorporada. 5.4.1.2 Selectores o interruptores Este aparato al accionarlo ocupa una posicin de conexin determinada (queda enclavado mecnicamente), al volverlo accionar regresa el interruptor a la posicin inicial. Se encuentran en variedad de formas: simples, de llave, etc. Tanto los Pulsadores como los Interruptores se clasifican de acuerdo a la funcin que realizan, as: Normalmente cerrado (NC): para abrir o cerrar un circuito. Normalmente abierto (NO): para cerrar circuitos. De desconexin mltiple: para abrir varios circuitos independientes. De conexin mltiple: para cerrar varios circuitos independientes. De conexin desconexin: para abrir un circuito y cerrar otro al mismo tiempo. De conexin desconexin mltiple: para abrir y cerrar varios circuitos

contemporneamente. 5.4.1.3 Finales de carrera mecnicos Son aparatos destinados a controlar la posicin de piezas de mquinas u otros elementos. En cuanto a los contactos tienen uno cerrado u uno abierto y se comportan como los de un pulsador de conexin desconexin. 5.4.1.4 Finales de carrera sin contacto Son dispositivos empleados para el control de presencia, ausencia, fin de recorrido, etc., sin necesidad de entrar en contacto directo con las piezas. Se emplean cuando las velocidades de ataque y funcionamiento son levadas, el entorno exterior de las piezas es severo, existe presencia de polvos, aceite de corte, agentes qumicos, humedad, vibracin, choque, etc., o cuando las piezas son pequeas o frgiles.

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Estas caractersticas hacen que su uso sea muy til en mquinas de ensamble, mquinas herramientas, mquinas transportadoras, prensas, etc. Existen las siguientes versiones: Detectores de proximidad inductivos: se usan para objetos metlicos. Detectores de proximidad capacitivos: se usan para objetos de cualquier naturaleza. Interruptores de proximidad magnticos incorporados sobre el cilindro: usados para la

deteccin de la posicin sin contacto, los cuales actan sobre un imn permanente que lleva incorporado el mbolo de un cilindro de construccin especial (ver numeral 4.2.3). Se usan especialmente cuando no existe sitio para el montaje de los clsicos finales de carrera o en presencia de determinadas condiciones ambientales como polvo, humedad, arena.

5.4.1.5 Presostatos Son aparatos que accionan circuitos elctricos, al transformar cambios de presin de instalaciones neumticas o hidrulicas, en seales elctricas. 5.4.1.6 Termostatos Son aparatos que abren o cierran circuitos en funcin de la temperatura que los rodea. 5.4.2 Elementos elctricos para el procesamiento de seales 5.4.2.1 Rels Es un dispositivo operado electromagnticamente que abre y cierra circuitos elctricos mediante contactos que lleva incorporado. Se utilizan para operaciones de control o regulacin en mquinas e instalaciones industriales. Puede manejar cargas de potencia de bajo voltaje y corriente (mximo 5 Amperios), mientras que un contactor est diseado para el arranque de motores y cargas de alto amperaje. Se componen fundamentalmente de las siguientes partes: carcaza, bobina, ncleo, armadura y contactos. Su funcionamiento es el siguiente: cuando la bobina es recorrida por la corriente elctrica, genera un campo magntico que hace que el ncleo atraiga la armadura (parte mvil), de manera que al realizarse este movimiento, se cierran contemporneamente todos los contactos abiertos y se abren los cerrados. Para volver los contactos a su estado inicial basta desenergizar la bobina. La Figura 46 muestra la representacin simblica de un rel con dos contactos normalmente cerrados y dos normalmente abiertos. El rel recibe la designacin K y las conexiones de la bobina A1 y A2. La primera cifra de los contactos es una numeracin continua y la segunda cifra indica lo siguiente: 1 2 para contactos cerrados y 3 4 para contactos abiertos.

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Figura 46. Rel con 4 contactos: 2NO y 2 NC. (Deltrol Controls, USA) 5.4.2.2 Rels de tiempo o temporizadores Son aparatos que cierran o abren determinados contactos al cabo de un tiempo, debidamente establecido, de haberse abierto o cerrado su circuito de alimentacin. Existen dos tipos de temporizadores: 1. Temporizador a la conexin (al trabajo): si sus contactos temporizados actan despus de

cierto tiempo de haber sido energizado.

2. Temporizador a la desconexin (al reposo): sus contactos temporizados actuarn solamente despus de cierto tiempo de que el temporizador haya sido desenergizado.

5.4.3 Convertidores de seales Para convertir las seales elctricas en seales neumticas o hidrulicas, se utilizan las vlvulas electromagnticas (electrovlvulas). Las electrovlvulas constan de una vlvula de vas y un cabezal de mando elctrico (bobina o solenoide), y son bsicamente una vlvula distribuidora con accionamiento elctrico / resorte, o accionamiento elctrico por ambos lados. Para su eleccin es necesario indicar el voltaje de la bobina adems del calibre de la vlvula. El presostato se considera como un elemento convertidor ya que se utiliza para convertir seales de presin neumticas a seales elctricas. 5.4.4 Representacin grfica de los circuitos electroneumticos / electrohidrulicos Para la representacin grfica de estos circuitos se har uso del esquema sistemtico o funcional, subdividindolo en circuito principal (o de potencia) y circuito de control.

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El circuito principal o de potencia est constituido por los cilindros con sus correspondientes electrovlvulas.

El circuito de control est constituido por dos lneas horizontales (sistema europeo) que representan la alimentacin general del circuito, y una serie de lneas verticales equidistantes y conectadas a aquellas, que corresponden a los diferentes circuitos del esquema, en los cuales se van ubicando los diferentes elementos de acuerdo a la funcin que deben realizar. Tambin es posible dibujar las lneas de alimentacin verticales (sistema americano: sistema ladder), en cuyo caso las dems lneas sern horizontales.

En los circuitos los elementos se identifican as: 9 Los pulsadores, interruptores, selectores y finales de carrera reciben la letra S y un nmero

de orden 1,2,3,... 9 El rel recibe la letra K y un nmero de orden 1, 2, 3,... 9 Los contactos del rel se designan con dos nmeros, el primero es un nmero de orden y el

segundo ser 1,2 para contactos NC y 3,4 para contactos NO. 9 Las bobinas de las electrovlvulas se designan con la letra Y y un nmero de orden 1, 2,

3,... 5.4.5 Diseo del circuito elctrico de control Para el diseo de los circuitos elctricos de control nos apoyaremos en lo estudiado para el diseo de circuitos neumticos, aplicando la misma sistemtica pero utilizando los rels, en lugar de memorias, para la eliminacin de las seales. El montaje de los rels se realizar en serie o en paralelo, tal como se hizo con las memorias y utilizando la misma lgica, con lo que resultan los circuitos: 1. Cascada elctrico: cadena mnima

2. Paso a paso elctrico: cadena mxima.

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5.5 DISEO DE CIRCUITOS CON PLC 5.5.1 Generalidades sobre el Controlador Lgico Programable (PLC) Se puede definir el PLC, como una mquina electrnica programable por personal no informtico, diseada para la solucin de automatismos lgicos que se presentan en los sistemas automticos de produccin. Se puede pensar en un PLC como un pequeo computador industrial que ha sido altamente especializado para prestar la mxima confianza y mximo rendimiento en un ambiente industrial. En su esencia, un PLC mira sensores digitales y analgicos y switches (entradas), lee su programa de control, hace clculos matemticos y como resultado controla diferentes tipos de hardware (salidas) tales como vlvulas, luces, rels, servomotores, etc. en un marco de tiempo de milisegundos. Los controles lgicos programables (PLC), se utilizan principalmente para las siguientes funciones: Control de proceso secuenciales Control de variables de un proceso, como son, temperaturas, presiones, niveles Interfase entre la mquina herramienta y el control numrico computarizado (CNC),

Figura 47. Estructura de un PLC. (Wikipedia La Enciclopedia Libre)

Para la seleccin de un PLC, se deben considerar los siguientes aspectos: Ficha de identidad: marca/ modelo/ tipo; fabricante/ representante; ao de aparicin en el

mercado; disponibilidad de documentacin tcnica: manual de servicio y de operaciones. Tecnologa empleada en el equipo: tipo y tamao de memoria; tamao de palabras que

maneje el equipo: bit; naturaleza de los circuitos: tcnica MOS, CMOS, TTL; estructura

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general; alimentacin y el consumo; condiciones ambientales; presentacin: compacta y modular (expandible); tamao y tipos de interfaces.

rganos de comunicacin externa: tipos I/O: digitales, anlogas, especiales; tipos de perifricos que maneja: impresoras, unidad de disco, cinta magntica, plotters; Fax / teletipo; grabadora; display.

Lenguaje de programacin: diagrama de contactos (diagrama ladder); diagrama de funciones (Booleano, Grafcet); listado de instrucciones.

Soporte lgico: # de rels internos; # de rels especiales; s los rels tienen retencin o no; # de temporizadores; # de contadores; # de registros; # de secuenciadores; # de comparadores; funcin aritmtica; manejo de texto; etc.

Medio de dialogo con el operario: teclado con monitor o programador. Necesitamos considerar los siguientes puntos: escritura; lectura; borrado: insercin; chequeo de estado: status o monitoreo, verificacin: generando cdigos de error, forzado de entradas y salidas, seguridad del equipo.

Consideraciones econmicas: precio del equipo; costo de la instalacin; costo de capacitacin; costo de mantenimiento; flexibilidad para futuras ampliaciones.

5.5.2 Comparacin entre lgica cableada y lgica programada En los sistemas de mando vistos anteriormente los diferentes elementos, por ejemplo: vlvulas, rels, contactos, etc., se interconectan usando cables. El tipo de unin, serie o paralelo, determina la funcin que debe ejecutar el automatismo. En el caso de la funcin de autoretencin, realizada en un control elctrico mediante un contacto en paralelo, se materializa en un autmata por medio del programa. Las interconexiones a travs de los cables se convierten en funciones, por ejemplo, funciones Y o O cuando se programa con esquema de funciones, y conexiones en serie o paralelo cuando se programa con esquema de contactos. El aparato de programacin convierte las funciones programadas en instrucciones y las escribe en forma de programa sobre un disquete o un mdulo de memoria. Este ltimo se inserta en el autmata programable. El procesador lee y ejecuta sucesivamente las instrucciones contenidas en el mdulo de memoria. Cuando se utilizan autmatas programables el cableado se limita a conectar los elementos de mando o los finales de carrera a las entradas de las tarjetas de entrada del autmata. A las tarjetas de salida se les conectan bobinas de electrovlvulas y lmparas de sealizacin. En el programa o en el procesador se implementan normalmente contactores o rels auxiliares y temporizadores. Esto implica un ahorro de costos como de espacio. Y si se quiere modificar la funcin ya no es necesario cambiar el cableado, basta con modificar el programa utilizando el aparato de programacin. 5.5.3 El software para un PLC Primero es necesario plantear la tarea, esto se hace normalmente auxilindose de una descripcin escrita o representndolo en un diagrama espacio/fase o espacio/tiempo, un

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esquema secuencial o un esquema de funciones. Esta descripcin debe entenderla tanto el diseador de la mquina como el diseador del sistema de mando. El diseador del sistema de mando debe transformar entonces la tarea planteada en un programa de mando contando para ello con los lenguajes de programacin. El lenguaje de programacin es el medio de entendimiento entre el usuario y el sistema de automatizacin. Es el lenguaje que emplea el usuario para formular sus tareas de mando. Los lenguajes de programacin ms frecuentes son los diagramas de contactos, el diagrama funcional y la lista de instrucciones. Cada uno de estos sistemas lleva impreso en el teclado del aparato programador los smbolos e instrucciones correspondientes. El diagrama de contactos, se basa en los esquemas de circuitos utilizados en electrotecnia.

Tambin se le conoce como ladder diagram y consta de dos lneas verticales, la primera puesta a una fuente de tensin y al otra puesta a tierra. Entre este par de lneas se trazan los circuitos de contactos en forma de conexiones en serie y en paralelo. El dispositivo programador consta de un teclado con los smbolos impresos del diagrama de contactos, as:

-] [-: contacto abierto, -]/[-: contacto cerrado, -( )-: salida. Este lenguaje de programacin facilita el trabajo a los usuarios habituados a disear sistemas de mando con la tcnica de rels.

El diagrama funcional, representa la tarea de mando utilizando smbolos lgicos (Booleanos) o diagrama de flujo (Grafcet). Esta es la forma de representacin que prefieren los que utilizan los esquemas de bloques de la electrnica digital.

La lista de instrucciones, se compone de diferentes instrucciones, cada una de las cuales

representa una orden para el procesador autmata. Aqu se describe literalmente el programa, y las diferentes instrucciones estn compuestas de abreviaturas mnemotcnicas que identifican la funcin a ejecutar. Esta es la forma de representacin con la que trabajan ms a gusto los usuarios familiarizados con la programacin de computadoras.

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5.6 SISTEMATICA EN EL TRATAMIENTO DE UN PROBLEMA DE AUTOMATIZACIN

A travs de un problema ejemplo se explicar la metodologa a seguir en el tratamiento de un problema de automatizacin industrial. El problema se ha resuelto empleando todas las tecnologas posibles para la automatizacin de un proceso de manufactura, con el fin de que la reflexin lgica que se haga permita seleccionar la ms adecuada, o sea, aquella que ofrezca la mejor solucin segn puntos de vista tcnicos y econmicos. Problema ejemplo: Automatizacin del proceso de marcado de piezas 1) Presentacin del problema: Se trata del estudio de la automatizacin del proceso de marcado de piezas, con las caractersticas siguientes: Dimensiones: 100 mm x 80 mm x 60 mm Material: aleacin de aluminio Nmero de piezas: 1000 piezas/diarias Peso del punzn de marcado: 70 N Longitud de carrera: 200 a 300 mm mximo

Caractersticas de la automatizacin: El ciclo debe iniciarse al accionar el pulsador de MARCHA. Debe existir la posibilidad de desarrollar el proceso de marcado

AUTOMATICAMENTE, hasta que se agoten las piezas del depsito. Un final de carrera debe detectar la existencia de piezas en el depsito, y parar el

proceso en su posicin inicial cuando estas se acaben, quedando bloqueado contra una nueva puesta en marcha.

Al accionar el pulsador STOP, el proceso debe finalizar de inmediato y los cilindros y el sistema de control deben retornar a su posicin inicial.

Al accionar el pulsador RESET, para los bloques modulares paso a paso que lo poseen, el sistema de control y los cilindros debe volver a su posicin inicial.

Conceptos previos para desarrollar la Tarea: Antes de desarrollar los diferentes puntos especificados en la Tarea es necesario revisar los contenidos que se mencionan a continuacin.

Criterios para la eleccin del tipo de tecnologa a usar en un sistema automtico de produccin (numeral 1.9)

Instrucciones para la realizacin de circuitos (numeral 4.4) Diseo de circuitos neumticos con vlvulas de rodillo abatible (numeral 5.2.1) Diseo de circuitos neumticos con montaje en cascada (numeral 5.2.2)

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Diseo de circuitos neumticos con montaje en paso a paso (numeral 5.2.3) Diseo de circuitos electro-neumticos/hidrulicos (numeral 5.4) Diseo de circuitos con PLC (numeral 5.5)

2) Tareas: 2.1 ) Determinar las secuencias de trabajo 2.2 ) Seleccionar la tecnologa a emplear para los elementos de trabajo y de control 2.3 ) Dimensionar los elementos de trabajo 2.4 ) Establecer el plano de situacin 2.5 ) Establecer el diagrama de funcionamiento 2.6 ) Disear el circuito con vlvulas de rodillo abatible 2.7 ) Disear el circuito con montaje en cascada 2.8 ) Disear el circuito con montaje en paso a paso mnimo 2.9 ) Disear el circuito con montaje en paso a paso mximo 2.10) Disear el circuito con montaje en cascada elctrico (cadena mnima) 2.11) Disear el circuito con montaje en paso a paso elctrico (cadena mxima) 2.12) Disear el circuito con el PLC 2.1) Determinar las secuencias de trabajo: 1) Almacenar las piezas (depsito de carga de cada por gravedad) 2) Extraer las piezas (empujar 3) Mantener las piezas (sujetar) 4) Trabajar las piezas (marcar) 5) Evacuar las piezas (expulsar)

Secuencias Cilindro A Cilindro B Cilindro C 1 Alimentar / Sujetar 2 Marcar 3 Retroceder 4 Soltar 5 Expulsar 6 Retornar

2.2) Seleccionar la tecnologa a emplear para los elementos de trabajo y de control: Dadas las caractersticas de esta automatizacin: fuerzas pequeas (se trabaja en piezas de aluminio), carreras de trabajo pequeas, poca distancia entre el equipo y el dispositivo de control, y una alta produccin (1000 piezas / da) se elegir tanto para la parte de trabajo como para la de control tecnologa neumtica. Sin embargo, tal como se coment en la introduccin de este mdulo es necesario hacer una reflexin ms a fondo y con criterios cientficos, para seleccionar la tecnologa que este ms de acuerdo con las exigencias de la automatizacin. Por consiguiente, y persiguiendo un

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objetivo acadmico de informacin y formacin, se presentan soluciones de este problema empleando las otras tecnologas disponibles. 2.3) Dimensionar los elementos de trabajo: Todas las fases de trabajo a realizar pueden ser asumidas por elementos neumticos con movimiento lineal, a saber: Cilindro A (1.0): Alimentacin Cilindro B (2.0): Sujecin Cilindro B (2.0): Marcado Cilindro C (3.0): Expulsin Si se colocan los cilindros de manera adecuada es posible realizar las operaciones de

alimentacin y sujecin con el mismo cilindro. El mtodo para el dimensionado de los elementos de trabajo se supone conocido. Las fuerzas y carrera son suficientes para el accionamiento de finales de carrera. Para garantizar la fiabilidad y velocidades de trabajo exigidas se emplearn 3 cilindros de

doble efecto. Seleccin del cilindro de marcado (2.0): Su seleccin se har considerando la fuerza total a suministrar para efectuar la operacin de marcado, las caractersticas del material a marcar y las de la misma marca. Fuerza necesaria para el marcado: F = Fuerza del punzn + Peso del punzn Fpunzn = (Superficie de marcado) x (Resistencia admisible del material a marcar) = A

x adm Se asume un tamao aproximado de las letras de marcado = 5 mm y una penetracin

aproximada de las letras de 0.5 mm. Por tanto, A = (lnea de marca)x(profundidad de marca) = (2..5)x(0.5) = 15.71 mm2 Resistencia admisible a la Tensin / Compresin del Aluminio: adm = 1100 N/mm2 =

1100 Kgf/cm2

Fpunzn = A x adm = (0.157 cm2) x (1100 Kgf/cm2) = 1730 N

Wpunzn = 70 N, aproximadamente

Fuerza total: F = 1730 + 70 = 1800 N = 180 Kgf

135

Para una F = 1800 N y una p = 6 bar, se selecciona del Catlogo suministrado por los fabricantes un cilindro de doble efecto de Dimetro = 63 mm (2.1/2 plg) y Carrera = 200 mm.

Seleccin del cilindro de sujeccin (1.0): Dada las caractersticas del trabajo de alimentacin / sujeccin se selecciona un cilindro

igual al de marcado, as: Dimetro = 63 mm (2.1/2 plg) y una Carrera = 250 mm. Seleccin del cilindro de expulsin (3.0): Este cilindro debe suministrar la fuerza necesaria para expulsar la pieza cuyo peso se

determina as: Wpieza = . V = (0.0028 Kgf/cm3) x (10x8x6) = 1,344 Kgf = 13,4 N Se selecciona del catlogo del fabricante un cilindro de doble efecto, con Dimetro =

12 mm (1/2 plg ) y una Carrera = 300 mm. 2.4) Establecer el plano de situacin: Es siempre recomendable trazar, aunque sea de manera muy esquematizada, la colocacin relativa de los diferentes rganos motrices, ayudar comprender mejor la accin conjunta de los elementos y el funcionamiento del mando, podr al mismo tiempo, servir como dato bsico para posibles reuniones tcnicas, o simplemente como recordatorio al tratar nuevamente el asunto.

Figura 48. Plano de situacin del problema ejemplo. (Festo Didactic GmbH & Co. KG, Alemania)

136

2.5) Establecer el diagrama de funcionamiento: En esta parte se desarrolla el diagrama funcional (espacio fase y de mando) para verificar que seales deben eliminarse a travs del final de carrera de rodillo abatible. El diagrama espacio fase permite ver los cambios de estado de los diferentes elementos de trabajo y se construye representando en la ordenada la carrera del cilindro y en la abscisa las secuencias o fases del problema. En el diagrama de mando se registran correspondiendo con las fases los estados de conexin de los elementos emisores de seales. Aqu los tiempos de conexin no se tienen en cuenta, solamente es importante el estado abierto y cerrado de cualquier emisor de seal. Para su realizacin debe analizarse las parejas de emisores de seales que actan sobre la memoria de cada cilindro y en caso de que exista coincidencia de seales, debe eliminarse la mayor.

Figura 49. Diagrama de funcionamiento del problema ejemplo

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2.6) Disear el circuito con vlvulas de rodillo abatible.

El diagrama funcional permite verificar que seales deben ser eliminadas. Se observa que hay interferencia entre Start + c0 y b0, entre a1 y b1, y entre a0 y c1por lo tanto la que sean de mayor seal debe llevar el rodillo abatible, en este caso son b0, a1 y a0.

Debe realizarse el esquema, sin tener en cuenta las condiciones adicionales, para un solo y nico ciclo de trabajo.

Las consideraciones adicionales se incorporarn progresivamente mientras avanza

el estudio.

Figura 50. Circuito con vlvulas de rodillo abatible

138

2.7) Disear el circuito con montaje en cascada.

Secuencia: A+ B+ B- A- C+ C-

Nmero de grupos = Nmero de lneas de salida = 3 Nmero de memorias = Nmero de grupos 1 = 2

Figura 51. Circuito con montaje en cascada

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2.8) Disear el circuito con montaje en paso a paso mnimo.


Numero de grupos = Nmero de lneas de salida = Nmero de pasos = 3

Figura 52. Circuito con montaje en paso a paso mnimo

140

2.9) Disear el circuito con montaje en paso a paso mximo.


Nmero de secuencias = Nmero de pasos = 6

Figura 53. Circuito con montaje en paso a paso mximo

141

2.10) Disear el circuito con montaje en cascada elctrico = cadena mnima.

En este caso de control elctrico cambian las designaciones de los finales de carrera (S1, ) y de las seales que accionan las electrovlvulas (Y1, ), por lo tanto, adems del correspondiente circuito elctrico de control, debe representarse la secuencia y el circuito neumtico de potencia.

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Figura 54. Circuito con montaje en cascada elctrico = cadena mnima

2.11) Disear el circuito con montaje en paso a paso elctrico = cadena mxima.

El correspondiente circuito con montaje paso a paso elctrico (cadena mxima) tiene las mismas caractersticas del montaje con paso a paso mximo utilizado en el diseo de circuitos neumticos, es decir, por cada secuencia existe un paso elctrico. En este caso, en lugar de la memoria, y los mdulos O e Y, se utiliza un rele, un contacto NO y otro contacto NC.

1) Circuito neumtico de potencia:

2) Circuito elctrico de potencia (paso a paso elctrico = cadena mxima):

Figura 55. Circuito con montaje en paso a paso elctrico = cadena mxima.

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2.12) Disear el circuito con el controlador lgico programable = PLC.

En este caso deben realizarse: a) diagrama de potencia, b) diagrama de movimientos, c) diagrama de control, d) diagrama de contactos, e) programa en Ladder y f) el programa en Stepper.

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d) Diagrama de contactos

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e) Programa en Ladder 1) EDIT 2.3 ENTER 13) RESET OUT 02 ENTER 2) LAB 10 ENTER 14) SET FLAG 20 ENTER 3) LOAD IN 01 ENTER 15) LOAD IN 02 ENTER 4) AND IN 05 ENTER 16) AND IN 03 ENTER 5) AND NOT FLAG 25 ENTER 17) AND FLAG 25 ENTER 6) SET OUT 01 ENTER 18) SET OUT 03 ENTER 7) RESET FLAG 20 ENTER 19) LOAD IN 01 ENTER 8) LOAD IN 02 ENTER 20) RESET OUT 03 ENTER 9) AND IN 03 ENTER 21) RESET FLAG 25 ENTER 10) AND NOT FLAG 20 ENTER 22) LOAD PROGRAM 2 ENTER 11) SET OUT 02 ENTER 23) JUMP 10 ENTER 12) LOAD IN 04 ENTER 24) EDIT ENTER f) Programa en Stepper

1) EDIT 2.3 ENTER 13) RESET OUT 02 ENTER 2) LAB 10 ENTER 14) SET FLAG 20 ENTER 3) LOAD IN 01 ENTER 15) LOAD IN 02 ENTER 4) AND IN 05 ENTER 16) AND IN 03 ENTER 5) AND NOT FLAG 25 ENTER 17) AND FLAG 25 ENTER 6) SET OUT 01 ENTER 18) SET OUT 03 ENTER 7) RESET FLAG 20 ENTER 19) LOAD IN 01 ENTER 8) LOAD IN 02 ENTER 20) RESET OUT 03 ENTER 9) AND IN 03 ENTER 21) RESET FLAG 25 ENTER 10) AND NOT FLAG 20 ENTER 22) LOAD PROGRAM 2 ENTER 11) SET OUT 02 ENTER 23) JUMP 10 ENTER 12) LOAD IN 04 ENTER 24) EDIT ENTER Figura 56 [a), b), c), d) e) y f)]. Circuito con el controlador lgico programable PLC

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ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE DEL MDULO 5

1) FORO DE DISCUSIN #3 AUTOMATIZACIN DE PROCESOS DE

MANUFACTURA

1) Descripcin: En esta actividad se tratan las diferentes tecnologas utilizadas para automatizar procesos de manufactura, ejercitando el pensamiento crtico y creativo del estudiante a travs de las respuestas que proporcione a las preguntas generadoras. 2) Propsito de la discusin: A travs de esta discusin se pretende que el estudiante establezca una visin de conjunto sobre las distintas tecnologas utilizadas para automatizar y los diferentes campos de aplicacin, con miras a la utilizacin en su futuro entorno profesional. Por lo tanto, es necesario que argumente y apoye sus respuestas desde diferentes perspectivas y basados en criterios cientficos. 3) Procedimiento: 3.1 Primeramente debes realizar la lectura reflexiva del mdulo 5 complementada con las

de las referencias bibliogrficas. 3.2 Cada alumno debe presentar como mnimas dos aportaciones de entrada al foro de

discusin, que reflejen directa y explcitamente la lectura de los materiales propuestos en este mdulo. Cada aporte debes realizarlo dando respuesta a por lo menos tres preguntas, es decir, que en los dos aportes debes responder como mnimo seis preguntas generadoras de la discusin. Slo se presentan las ideas sin replicar o discutir con el resto de integrantes. Deben identificarse en el Foro con el encabezado de APORTE No. __ DE ____________________.

3.3 Los alumnos leern las aportaciones de los miembros de su grupo de discusin y

respondern en forma personal a las ideas de sus compaeros, cuestionndolas, complementndolas, criticndolas, etc., a travs de una argumentacin terica y respondiendo al menos a dos de sus compaeros de equipo. Deben identificarse en el Foro con el encabezado de RPLICA No. __ DE ____________________.

3.4 Integrar una conclusin grupal en la que se presenten sus acuerdos, desacuerdos, puntos importantes, nuevos hallazgos en su aprendizaje, entre. Deben identificarse en el Foro con el encabezado de CONCLUSIN DE __________________.

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4) Actividad:

Preguntas generadoras: 4.1 Disee el circuito de control (neumtico o elctrico) de la siguiente secuencia de dos

cilindros: A+ B+ B A. Donde se indica con el signo + la salida del vstago y con el signo el retorno del vstago. Utilice el Software FluidSim.

4.2 Disee el circuito de control (neumtico o elctrico) de la siguiente secuencia de tres cilindros: A+ B+ B A C+ C. Donde se indica con el signo + la salida del vstago y con el signo el retorno del vstago. Utilice el Software FluidSim.

4.3 Disee el circuito de control (neumtico o elctrico) de la siguiente secuencia de tres cilindros: A+ A B+ B C+ C. Donde se indica con el signo + la salida del vstago y con el signo el retorno del vstago. Utilice el Software FluidSim.

4.4 Disee el circuito de control (neumtico o elctrico) de la siguiente secuencia de cuatro cilindros: A+ B+ A C+ B D+ D C. Donde se indica con el signo + la salida del vstago y con el signo el retorno del vstago. Utilice el Software FluidSim.

4.5 Cmo explicara el mtodo cascada para la eliminacin de seales permanentes?

4.6 Cmo explicara el mtodo paso a paso para la eliminacin de seales permanentes? 4.7 Cmo podra solucionarse una tarea de posicionamiento, como en las operaciones de

mecanizacin en las mquinas herramientas? 4.8 Con cul tecnologa (electrnica, elctrica, neumtica e hidrulica) podran realizarse

las operaciones lgicas bsicas Y, O, NO? 4.9 Con cules elementos y tecnologas se realiza la lgica cableada? 4.10 Con cules elementos y tecnologa se realiza la lgica programada? 4.11 Cules son las ventajas de la tecnologa programada sobre la cableada? 4.12 Cules son las ventajas de un sistema secuencial paso a paso sobre el cascada? 4.13 Qu representa y cul es la ventaja de un diagrama espacio fase? 4.14 Qu representa el diagrama de contactos o en escalera (ladder diagram)? 4.15 Cules son las partes principales de un PLC? 4.16 Qu lenguajes de programacin son los usuales para un PLC y cules son sus

caractersticas, ventajas y desventajas?

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4.17 Qu opina Usted sobre los siguientes tipos de control de procesos por computador:

centralizado, distribuido e integral jerarquizado (CIM)? 4.18 Cmo est constituida la estructura bsica de un automatismo? 4.19 Cules son las principales etapas del proyecto para la realizacin de un automatismo? 4.20 Cul es su opinin sobre la metodologa recomendada para el diseo de una

automatizacin, establecida en el numeral 5.6 del Mdulo 5? 5) Criterios para la evaluacin del foro de discusin: 5.1 Presentar como mnimas dos aportaciones de entrada, dos rplicas a sus compaeros de

equipo e integrar con el grupo una conclusin de cierre de la discusin. 5.2 Reflejar directa y explcitamente la lectura de los temas propuestos por el programa, a

travs de citas textuales. 5.3 La no participacin en las fechas marcadas por el calendario para la discusin en el

grupo, causa no acreditacin de los puntos de esta actividad. 5.4 Se consideran invlidas las aportaciones de comentario o critica sin sustento (p. ej.: me

parece muy importante la postura que adopta el estudiante x sobre la lgica programada, saludos) o de socializacin (p. ej.: hola a todos, les mando un cordial saludo desde Malokanet, hasta pronto).

6) Modalidad del trabajo: Todos los estudiantes.

2) CHAT #4 DISEO DE SISTEMAS AUTOMTICOS DE PRODUCCIN

En esta actividad los estudiantes tienen la oportunidad de intercambiar opiniones e ideas sobre el diseo de circuitos secuenciales neumticos, hidrulicos, electroneumticos, electrohidrulicos y controlados por medio de un PLC, para automatizar un sistema de produccin dado; de manera que permita la reflexin y creacin de nuevos conocimientos. Para su realizacin deben leer la documentacin que presenta el Mdulo 5, complementadas con las de la bibliografa y hacer las actividades que se le indican en el espacio correspondiente al chat # 3.

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3) TAREA # 4: CIRCUITOS SECUENCIALES

(PROYECTO FINAL DEL CURSO DE SISTEMAS NEUMTICOS Y OLEOHIDRULICOS)

1) Descripcin: En esta actividad el alumno adquiere conocimientos y habilidades en el diseo e implementacin de circuitos secuenciales para un sistema de produccin dado. Para el diseo de los circuitos se recomienda utilizar el Software de diseo y simulacin FluidSim. 2) Propsito de la actividad: Transfiera los conocimientos y habilidades adquiridos durante el curso diseando un proyecto aplicado a la automatizacin de un sistema de produccin especfico, con miras a la aplicacin en su futuro entorno profesional. 3) Procedimiento: Lea la documentacin que presenta este mdulo, complementada con las de la bibliografa y realice las actividades que se le indican. Cada ejercicio debe ser realizado por el grupo correspondiente, por ejemplo, el ejercicio 1 por el grupo 1, y as sucesivamente. Debe adems tener presente las conclusiones y recomendaciones obtenidas en la simulacin del correspondiente ejercicio en las sesiones presnciales de prcticas realizadas en el Laboratorio de Sistemas Oleoneumticos. Los elementos que debe contener la tarea son los siguientes: 1) Introduccin 2) Cuerpo del trabajo 3) Conclusiones y recomendaciones 4) Referencias bibliogrficas. 4) Actividades: Con los elementos dados en el ejercicio en cuestin, el alumno debe elaborar un proyecto aplicando todo lo aprendido sobre automatizacin de sistemas de produccin, simularlo en el Laboratorio de la asignatura y extraer finalmente las conclusiones y recomendaciones correspondientes. 1. Determinar las secuencias de trabajo 2. Seleccionar la tecnologa a emplear para los elementos de trabajo y de control 3. Dimensionar los elementos de trabajo 4. Analizar el plano de situacin 5. Analizar el diagrama de funcionamiento

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6. Disear el circuito neumtico con diseo en cascada y/o registro de desplazamiento (paso a paso).

7. Disear el circuito neumtico de potencia y el circuito elctrico de control. 8. Disear el circuito con el PLC. 9. Elaborar las conclusiones y recomendaciones de acuerdo con la aplicacin realizada y los

juicios crticos que de all provengan Ejercicio 1: Automatizacin del proceso para remachar pasadores Presentacin del problema: se debe automatizar el proceso para remachar pasadores en los extremos de una pieza de aluminio en C con las siguientes dimensiones: 30x10 cm2 el alma, 10x10 cm2 los extremos, espesor = 1/8. Las piezas se colocan y retiran manualmente. El cilindro 1.0 sujeta la pieza, los dos cilindros 2.0 introducen los remaches y los sujetan, finalmente el cilindro 3.0 remacha la segunda cabeza.

Materiales: Tableros didcticos de prcticas con los elementos correspondientes, computadora, Software de diseo y simulacin de circuitos, accesorios de montaje.

Plano de situacin:

(Festo Didactic GmbH & Co. KG, Alemania)

Diagrama espacio - fase:

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Ejercicio 2: Automatizacin del proceso para estampar ranuras en el interior de una

pieza Presentacin del problema: se debe automatizar el proceso para estampar ranuras en una pieza de aluminio con las siguientes dimensiones: 30x10x10 cm3. Las piezas a trabajar se colocan y retiran manualmente en el dispositivo. El cilindro 1.0 posiciona la matriz de estampado, seguidamente estampan los cilindros 2.0, 3.0 y 4.0. Despus del ltimo proceso de estampado retroceden simultneamente los tres cilindros 2.0, 3.0 y 4.0. Finalmente el cilindro 1.0 retrocede extrayendo la matriz de la pieza trabajada.


Plano de situacin:



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Ejercicio 3: Automatizacin del proceso para doblar piezas Presentacin del problema: se debe automatizar el proceso para doblar piezas de lminas de acero galvanizado con las siguientes dimensiones: 50x10 cm2 el alma, espesor = 1/8. Las piezas se colocan y retiran manualmente. El cilindro 1.0 sujeta la pieza, el cilindro 2.0 realiza el primer doblado y el cilindro 3.0 efecta el segundo doblado.


Plano de situacin:



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Ejercicio 4: Automatizacin del proceso para cortar materiales en barras Presentacin del problema: se debe automatizar el proceso para cortar materiales a una medida exacta de una barra de cobre que tiene una seccin de 10x1 cm2 y una longitud de 6 m. La alimentacin del material se realiza por el cilindro 2.0, el cual mover en la carrera de ida la pinza neumtica maniobrada por el cilindro 1.0 previamente cerrada.

Una vez introducido el material contra un tope fijo, queda sujetado por el cilindro de sujecin 3.0. Luego el cilindro 4.0 realiza la operacin de corte y simultneamente el cilindro 1.0 puede abrir. Despus de realizado el corte, los cilindros 2.0 y 4.0 pueden regresar. A continuacin afloja el cilindro de sujecin 3.0 y un nuevo ciclo puede comenzar.

Condiciones adicionales: El ciclo debe iniciarse al accionar el pulsador de MARCHA. Debe existir la posibilidad de realizar el ciclo AUTOMATICAMENTE hasta que se agote la barra.


Plano de situacin:

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(Festo Didactic GmbH & Co. KG, Alemania) Diagrama espacio - fase:

Ejercicio 5: Automatizacin del proceso para el fresado de piezas

Presentacin del Problema: Automatizar el proceso para el fresado de piezas de aluminio que se encuentran en un depsito de cada por gravedad. Las piezas tienen las siguientes dimensiones 20x10x10 cm. El cilindro 1.0 traslada las piezas desde el depsito al dispositivo de sujecin. El cilindro 2.0 sujeta las piezas y luego retorna el cilindro 1.0. Tan pronto la pieza esta sujetada, se realiza el avance de las piezas con una unidad de avance oleoneumtica 3.0. Al terminar el proceso de fresado, el cilindro 2.0 suelta la pieza. A continuacin el cilindro 4.0 expulsa la pieza y retorna. Finalmente la unidad de avance 3.0 lleva el dispositivo de sujecin a su posicin inicial y se puede empezar un nuevo proceso.

Condiciones adicionales: El ciclo debe iniciarse al accionar el pulsador de MARCHA. Debe existir la posibilidad de realizar el ciclo AUTOMATICAMENTE hasta que se agoten las piezas, y CONTROL DE EXISTENCIA DE PIEZAS. Posibilidad de STOP. Materiales: Tableros didcticos de prcticas con los elementos correspondientes, computadora, accesorios de montaje. Plano de situacin:

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Ejercicio 6: Automatizacin del proceso para el taladrado y pulido de piezas para bisagras

Presentacin del Problema: Automatizar el proceso para el taladrado y pulido de piezas de acero galvanizado para bisagras con las siguientes dimensiones: 70x30 cm2 y espesor = 1/16 . Las piezas son colocadas y retiradas manualmente en el dispositivo. Al accionar el pulsador de marcha las piezas son sujetadas por el cilindro 1.0. A continuacin la unidad de avance oleoneumtica 2.0 taladra la pieza. Cuando la unidad 2.0 ha retrocedido, el cilindro transportador 3.0 lleva la mesa a la estacin de pulir, donde una segunda unidad oleoneumtica 4.0 pule el taladro de la pieza. La herramienta de pulir vuelve a su posicin inicial. El carro transportador 3.0 vuelve a la estacin de taladrar y el cilindro 1.0 afloja la pieza de trabajo.

Condiciones adicionales: El ciclo debe iniciarse al accionar el pulsador de MARCHA. Al accionar el pulsador STOP vuelven primero ambas herramientas a su posicin inicial, despus se afloja, y el cilindro transportador vuelve a su posicin inicial. Materiales: Tableros didcticos de prcticas con los elementos correspondientes, computadora, accesorios de montaje.

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Plano de situacin:



Ejercicio 7: Automatizacin de una sierra

Presentacin del Problema: Automatizar una sierra para trabajar perfiles en C de aluminio con las siguientes dimensiones: 100x10 cm2 y espesor = 1/8. Con un cilindro 1.0 se empuja el perfil contra un tope. El cilindro 2.0 sujeta el perfil lentamente. A continuacin la unidad de avance oleoneumtica 3.0 desplaza el cabezal de sierra lentamente, realizando la operacin de corte, y el cilindro 1.0 puede durante este proceso retornar a su posicin inicial. Finalizado el proceso de corte, el cabezal de sierra retrocede a su posicin inicial. Se suelta el perfil y el cilindro 4.0 expulsa la pieza cortada. Materiales: Tableros didcticos de prcticas con los elementos correspondientes, computadora, accesorios de montaje. Plano de situacin:

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Ejercicio 8: Automatizacin de una instalacin de lavado de piezas Presentacin del Problema: Se debe automatizar el proceso para el lavado de piezas de aluminio que vienen de una estacin de fresado y taladrado. Las piezas tienen las siguientes dimensiones: 20x10x5 cm. El cilindro 1.0 empuja la pieza a limpiar desde la cinta transportadora 1 a un plato de lavado. El cilindro 2.0 sujeta la pieza y simultneamente el cilindro 1.0 vuelve a su posicin inicial. Tan pronto la pieza est sujetada, el cilindro 3.0 transporta la pieza por la cabina de lavado. Al terminar el proceso de lavado, el cilindro 2.0 suelta la pieza. A continuacin el cilindro 4.0 empuja la pieza sobre la cinta transportadora 2 y retorna. Finalmente el cilindro 3.0 lleva el plato de lavado a su posicin inicial y se puede empezar un nuevo proceso.

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Condiciones adicionales: El ciclo debe iniciarse al accionar el pulsador de MARCHA. Debe existir la posibilidad de realizar el ciclo AUTOMATICAMENTE hasta que se agoten las piezas, y CONTROL DE EXISTENCIA DE PIEZAS. Posibilidad de STOP.

Materiales: Tableros didcticos de prcticas con los elementos correspondientes, computadora, accesorios de montaje.

Plano de situacin:



5) Criterios para la evaluacin de la Tarea # 4: 1) Contener los datos de identificacin de los integrantes del grupo. 2) Aludir a los conceptos manejados en las lecturas sugeridas. 3) Presentar el trabajo en Arial 12, interlineado a doble espacio, alineacin justificada y

hoja de titulo. 4) Entregar cada una de las partes en las fechas establecidas, a la cuenta del profesor o en

el espacio destinado para la actividad. 6) Modalidad del trabajo:

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Grupo de dos estudiantes conformados por el Profesor

modulo 5 - diseno de sistemas automaticos de produccion 2 (1)

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