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PRACTICA I I TREN CON PLC

En esta práctica se dispone de un simulador de sistemas de transferencia compuesto por un pequeño tren que ha de pasar de una estación a otra. Para el control del sistema se dispone de las siguientes señales de entrada y salida que previamente se han conectado al autómata: Entradas:

• Detectores: Dos detectores (D1 y D2) en cada estación que se encienden cuando el tren se encuentra dentro de su alcance ó rango de activación. Cada detector corresponde a una entrada del autómata.

• Pulsadores: Dos pulsadores (P1 Y P2), uno en cada estación para mover el tren hacia la estación contraria. Cada pulsador corresponde a una entrada del autómata.

Salidas:

• Sentido: Un bit de salida del autómata que en su estado 0, desplaza el tren hacia la derecha y en su estado 1 lo desplaza hacia la izquierda.

• Marchas: Tres salidas que se relacionan con las distintas velocidades o marchas del tren (M1,M2,M3)

• Semáforo: Un bit de salida del autómata que en su estado 0 mantienen apagada la luz del semáforo del sistema y en su estado 1 la mantiene encendida.

• Bocina: Una señal externa acústica gobernada por un bit de salida del autómata, en estado 0 no se escucha nada y en estado 1 se escucha un pitido agudo similar al de los trenes antiguos al salir o llegar a una estación.

Los objetivos que persigue el desarrollo de la práctica son:

1. Conseguir que el tren se desplace de una estación a otra.

2. Antes de iniciar la marcha y una vez llegado correctamente a la estación de destino, hacer sonar la Bocina.

3. Poner el semáforo en VERDE al iniciar la marcha y que vuelva a ROJO una vez llegado al destino.

4. Durante la marcha incrementar la velocidad de forma progresiva activando secuencialmente las distintas marchas del tren (M1, M2 y M3).

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1. DESARROLLO

Primero empezamos con un modelo1 sencillo en el que sólo pretendemos mover el tren de una estación a otra, utilizando una sola velocidad y procurando que el tren se centre con precisión al llegar a la estación de destino, de paso también resolvemos el problema (1) que surge si estando en una estación, se acciona el pulsador de la otra.

<<Por ejemplo, si el tren se encuentra en la estación 1 (lado de P2) y se pulsa P1, con la solución propuesta, el tren trataría de moverse hacia la izquierda ya que accionar el pulsador P2 supone que el tren está en la estación 2; pero al no ser así, el tren se dirigirá hacia el borde izquierdo de la estación. >>

En este caso el tren deja de ver primero al detector interno D1 lo que indica que el tren no está moviéndose hacia la otra estación y en consecuencia tenemos la necesidad de corregir el problema haciendo un cambio de sentido que hace regresar al tren a la estación donde partió.

La figura 1. Muestra la red de PETRI implementada para este modelo, en la que se reconocen los estados por los que va a pasar el tren y las transiciones que los relacionan.

1 Este modelo funciona correctamente siempre que se coloque el tren centrado en alguna de las estaciones o en cualquier posición entre las dos estaciones.

Figura 1: Red de Petri

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t0.- Pulsador 1 ó 2.

P0.- M1 encendido

t1.- D1 encendido y D2 apagado

P1.- M1 encendido, el tren sigue en marcha

t2.- D1 encendido y D2 apagado

P2.- M1 encendido, el tren sigue su marcha

t3.- D1 y D2 encendidos

P3.- M1 apagado, el tren se detiene.

t4.- Sentido apagado, D2 encendido y D1 apagado.

P4.- M1 y Sentido encendidos.

t6.- D1 y D2 encendidos.

P6.- M1 apagado, el tren se detiene.

t8.- D1 encendido, D2 apagado.

t5.- Sentido encendido, D2 encendido y D1 apagado

P5.- M1 encendido, Sentido apagado.

t7.- D1 y D2 encendidos.

P7.- M1 apagado, el tren se detiene.

t9.- D1 encendido, D2 apagado.

t10.- Sentido apagado, D2 encendido y D1 apagado.

t11.- Sentido encendido, D2 encendido y D1 apagado.

La descripción de los estados y transiciones está estructurada en ramas, todos los elementos de una rama son del mismo color.

Rama 1: de color verde, corresponde al recorrido normal que hará el tren en caso de que salga de una estación y al llegar a la estación de destino, se centre inmediatamente sin pasarse y sin quedarse corto. En este caso el programa se quedaría con la marca en la posición P3 esperando a que se accione alguno de los pulsadores.

Rama 2: De color azul, corresponde al caso en que el tren circulando hacia la derecha haya llegado a la estación de destino pero debido a la inercia, no se ha detenido al pasar por la transición de centrado (D1 y D2). En este caso, en cuanto se detecta la transición t4 (D2 pero no D1), se va a la posición P4 que mantiene al tren en marcha y además pone a 1 el bit de SENTIDO consiguiendo que el tren se mueva en sentido contrario buscando la transición de centrado.

Si el tren consiguiera centrarse una vez pasado por P4, se quedaría detenido y con la marca en la posición P6 esperando a que se accione alguno de los pulsadores para moverse.

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Si el tren que ahora se mueve en sentido contrario, volviera a pasar de la posición de centrado, se activará la posición de marcha con SENTIDO apagado (P5) que se describe a continuación ya que corresponde a la rama 3. Decir que llegados a este punto, el tren el tren se encontrará en el bucle que se describe más abajo.

Rama 3: De color marrón, es similar a la rama anterior salvo que en este caso, se considera que el tren circula hacia la izquierda. Nuevamente si debido a la inercia al pasar por la posición de centrado el tren no se detiene, en cuanto se detecte la transición t5 (D2 pero no D1) se activará la posición de Marcha con SENTIDO apagado (P5).

Si el tren consiguiera centrarse una vez pasado por P5, se quedaría detenido con la marca en la posición P6 en espera de que se accione alguno de los pulsadores.

De lo contrario, pasará a la posición P4 (Marcha con SENTIDO encendido) de la rama 2 y el tren se moverá en sentido contrario intentando centrarse.

A partir de aquí el tren entrará en un bucle que involucra las posiciones P4, P5, P6 y P7 y se moverá entre estas posiciones hasta que consiga centrarse correctamente; cuando consiga centrarse, quedará detenido o bien en la posición P6 o en la P7 donde se mantendrá en espera de que se accione alguno de los pulsadores.

La solución del problema planteado anteriormente (1)2, está garantizada con las transiciones t10 (SENTIDO=OFF, D2 pero no D1) y t11 (SENTIDO=ON, D2 pero no D1). Si se pasa por alguna de esas transiciones, el tren se moverá en el bucle de centrado hasta que consiga centrarse.

TABLA AUXILIAR (Encendido y apagado de salidas.)

POSICIÓN M1 SENTIDO

P0 SI NO P1 SI NO P2 SI NO P3 NO NO P4 SI NO P5 SI NO P6 NO NO P7 NO NO Pd - NO Pi - SI

*Pi y Pd son variables auxiliares que deciden si el tren se moverá hacia la izquierda (Pi, SENTIDO=ON) o hacia la derecha (Pd, SENTIDO=OFF), en función de las situaciones que pueden darse: pulsador accionado, tren moviéndose en sentido incorrecto ó tren en proceso de centrado.

2 Caso en que el tren se mueve hacia el borde de alguna de las estaciones debido a que se ha accionado el pulsador de la estación de destino.

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Funcionamiento del bucle:

La rama de la izquierda (rama 2) tiene la misión de mover el tren hacia la izquierda (SENTIDO =ON) y la rama de la derecha (rama 3) se encarga de mover el tren hacia la derecha (SENTIDO =OFF).

P4 se activará siempre que el tren venga de la derecha y se de la circunstancia (D2 y no D1).

P5 se activará siempre que el tren venga de la izquierda y se de la circunstancia (D2 y no D1).

Resulta que P5 y P4 realizan acciones contrarias, de modo que, si por ejemplo estamos en P5; quiere decir que el tren no consiguió centrarse viniendo de la izquierda y P5 se encarga de invertir el sentido haciendo que el tren se mueva hacia la derecha; ahora si de nuevo el tren no consiguiera centrarse se dará la transición D1 pero no D2 y como el sentido ahora es derecha, es necesario invertirlo nuevamente y la manera de hacerlo es pasando a la posición P4 cuya misión ya se dijo que es mover el tren hacia la izquierda. Ocurre algo similar si estamos en P4.

DIAGRAMA DE CONTACTOS

RED 1

Si se acciona alguno de los pulsadores, el tren se pone en marcha con el sentido correspondiente. El tren se mantendrá en esta posición mientras no se den las condiciones siguientes:

1). El tren se ha pasado de la posición de centrado y sigue la marcha con sentido contrario (200.04 ó 200.05).

2). Se da la transición D1 pero no D2 (t1, indica que el tren está abandonando la estación de origen con el sentido correcto).

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RED 2

(Vp2+) Se activa sólo si el tren debe irse hacia la derecha, eso es, si se ha pulsado P2 ó si se alcanza la posición P5 (200.05) = El tren se movía hacia la izquierda y se ha pasado de la estación.

Se desactiva si se pulsa P1 ó si se alcanza la posición P4 (condiciones de la RED 3).

RED 3

(VP1+) Se activa sólo si el tren tiene que moverse hacia la izquierda, eso es, si se pulsa P1 ó si se alcanza la posición P4 (200.04) = El tren se movía hacia la derecha y se ha pasado de la estación.

Esta red y la anterior son excluyentes ya que nunca se puede ir a izquierda y derecha a la vez, de modo que el encendido de una implica el apagado de la otra.

La salida “SENTIDO” se activa cuando Vp1+ está en ON, y vemos que se desactivara mediante Vp2+ que aparece en el lazo de bloqueo.

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RED 4

De la posición P0, la marca pasa a la posición P1 (200.1) en cuanto se da la transición t1 (D1 pero no D2). Esta transición indica que el tren esta a punto de abandonar completamente la estación de origen.

Se mantiene la marca mientras no se active la posición P2.

RED 5

De la posición P1, la marca pasa a P2 (200.2) una vez que se da la transición t2 (D1 pero no D2). Esta transición indica que el tren está muy cerca de la estación de destino.

La marca se mantiene mientras no se active la posición P3 (Parada del tren centrado).

RED 6

La marca pasa de la posición P2 a la P3 (200.03) si se da la transición t3 (D1 y D2). Esta transición indica que el tren está viendo los dos detectores y en consecuencia la posición P3 provoca la parada del Tren.

Si el tren se para, la marca se mantiene en P3. Pero si se pulsa P1 o P2, el programa volvería al principio P0 (tren en marcha).

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RED 7

Si el tren no se paró en P3 (200.03) ó si al iniciar la marcha se dan las transiciones t10 ó t4 (Sentido=OFF, D2 pero no D1) el tren se pone en marcha pero con sentido contrario (tren moviéndose ahora hacia la izquierda).

La línea con el contacto 200.07 corresponde al bucle de centrado.

(t10=t4).

RED 8

Similar a la RED 7, si el tren no se para en P3 o viniendo de P0 se dan las transiciones t11 ó t5 (SENTIDO = ON, D2 pero no D1) el tren cambia de sentido moviéndose ahora hacia la derecha. Si el centrado se intentaba en la RED 7 y no se consigue a la primera, la rama con (P6, D1 pero no D2) activará P5 (contrario al sentido de movimiento de P4).

RED 9

P6 es la posición donde se queda el tren si viniendo de la derecha, consigue centrarse al cambiar el sentido en P4 (moviéndose hacia la izquierda). Si no lo consigue, cambia a P5 (moviéndose hacia la derecha).

La posición P6 se queda con la marca, pero si se pulsa p_1 ó p_2, la marca vuelve al comienzo del programa (P0).

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RED10

7 es la posición donde se queda el tren si venía de la izquierda, y al cambiar de sentido en P5 (moviéndose hacia la derecha) consigue centrarse. Si no lo consigue, la marca pasa a P4. Mientras no consiga centrarse la marca permanecerá entre P4, P5, P6 y P7.

La marca se queda en P7, pero si se pulsa p_1 ó p_2 la marca vuelve al comienzo del programa (P0).

Aquí se relacionan los estados internos con las salidas correspondientes según la tabla auxiliar de la red de PETRI.

RED11

En paralelo están todos los estados internos que deben mantener a nivel alto la salida 010.01 (primera).

RED12

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La salida 010.00 se pone a 1, sólo si se dan las condiciones necesarias para que el tren vaya hacia la izquierda, es decir, si se pulsa P1 o bien si se tiene que cambiar de sentido hacia la izquierda. Esta información está controlada por la variable interna 220.02 (VP1+).

2. AMPLIACIÓN DEL MODELO

Sobre el modelo sencillo descripto anteriormente, vamos a realizar hemos realizado una serie de modificaciones para conseguir la solución completa y definitiva del problema En esta versión ampliada, se incluyen los siguientes objetivos:

1. Hacer sonar la bocina cuando el tren inicia la marcha

2. Poner en verde el semáforo al inicio de la marcha y mantenerlo hasta el final del trayecto.

3. Conseguir que el tren se mueva más deprisa mediante la activación de las marchas M2 y M3 de forma escalonada. Estas marchas se deben desactivar antes de que el tren se aproxime mucho a la estación de destino.

El nuevo diagrama de PETRI que se muestra en la figura 2 contiene todos los estados del diagrama anterior e incluye una serie de nuevos estados que modifican ligeramente los diagramas de contactos de los estados de la red de PETRI inicial.

NUEVOS ESTADOS Y TRANSICIONES:

P8.- Tren parado mientras suena la Bocina y el temporizador T0 cuenta para apagar la bocina.

T0.- Contacto del temporizador T000 que apaga la bocina.

P0.- Estado ya descripto en el diagrama inicial, el tren se pone en movimiento con M1

t1.- Transición ya conocida del diagrama inicial (D1 pero no D2)

P1.- Estado ya descripto en el diagrama inicial, simplemente ha cambiado su transición de salida (antes era t2 (D1 y no D2) y ahora es T01.

T01.- Contacto del temporizador 1

P9.- Tren en movimiento con las marchas M1 y M2

T02.- transición interna (contacto del temporizador 2)

P10.- Tren en movimiento con las tres marchas (M1, M2 y M3)

T03.- transición interna (contacto del temporizador 3)

P11.- Tren en movimiento sin M3 (sólo M1 y M2)

T04.- transición interna (contacto del temporizador 4)

P12.- Tren en movimiento sin M2 (sólo M1).

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Lo único que hemos hecho es meter la activación y desactivación de las distintas marchas entre los estados P0 y P2 del diagrama inicial y que P0 reciba la marca mediante P8 y no directamente con los pulsadores.

Figura 2.

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TABLA AUXILIAR

POSICIÓN M1 M2 M3 SEMAFORO BOCINA SENTIDO

P0 SI NO P1 SI NO P2 SI NO P3 NO NO P4 SI NO P5 SI NO P6 NO NO P7 NO NO Pd - NO Pi - SI

P8 SI

P9 SI NO

P10 SI SI

P11 SI NO

P12 NO NO NO= APAGADO, SI=ENCENDIDO

DIAGRAMAS DE CONTACTOS RED 1*

Al pulsar, suena la bocina mientras TIM00 cuenta, una vez terminado. Se apagará la bocina ya que tiene un contacto cerrado de TIM0. El tren se pondrá en marcha cuando se apague la bocina. El lazo de bloqueo indica tres posibilidades de que P8 pierda la marca, las tres correspondes al tren moviéndose con M1. P0, si se abandona correctamente la estación de origen (D1 pero no D2) P4, si el tren se dirige hacia el borde derecho de la estación (D2 pero no D1 por la derecha). P5, si el tren se dirige hacia el borde izquierdo de la estación (D2 pero no D1) por la izquierda. RED 2* (se corresponde con la RED 1 del modelo sencillo con unas modificaciones)

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P0, corresponde al tren moviéndose en primera tras sonar la bocina. La marca se mantiene mientras no se tenga que hacer un cambio de sentido (P4 ó P5) y mientras no se dé la transición que activa P1 (D1 pero no D2).

RED 2 Y RED 3, son las mismas redes comentadas del modelo sencillo.

RED 4* (se corresponde con la RED4 del modelo sencillo con algunas modificaciones)

Si el tren pierde D2 antes que D1, sabemos que se está moviendo en sentido correcto. Entonces se activa TIM01 haciendo la cuenta atrás para activar la marcha M2.

RED 5*

P9, activará la marcha M2 y el TIM2 iniciará la cuenta para activar M3.

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RED 6*

P10 activará M3 y se pondrá en marcha TIM003, que inicia la cuenta atrás para la desactivación de M3.

RED 7*

P11 quita la marca a P10 y en consecuencia se desactiva la marcha M3, además, el TIM004 inicia la cuenta atrás para desactivar M2.

RED 8*

P12 le quita la marca a P11 que es la última posición que mantiene la M2 activada. Entonces se desactiva M2 y el tren se mueve ahora sólo con la M1.

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RED 9* (Se corresponde con la RED 5 del modelo sencillo con algunas modificaciones).

La marca ahora la recibe de P12 y no de P1 como ocurría en el modelo sencillo. A partir de aquí se conserva la estructura del modelo sencillo, es decir, que se repiten las redes (de RED 6 a RED 10) del modelo sencillo sin modificaciones. Finalmente tenemos las redes que relacionan las salidas con los estados internos: RED 10* (Se corresponde con la RED 11 del ejemplo sencillo con algunas modificaciones).

Mantenemos el semáforo en verde mientras el tren esta en movimiento con M1.

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REDES (12*, 13*, 14* y 15*)