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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA

Reporte de Tarea 10Nombre del tema: Diseño de control con Lógica

Programada

Carrera: Lic. en Ing. en Mecatrónica

Nombre del curso: Automatización Industrial

Nombre del alumno: Isaias Flores Cerón

Fecha de entrega: 28/Octubre/2014

Nombre del profesor: Carlos Pérez Aguirre

Diseño de control con Lógica Programada

Tabla de contenidoIntroducción 2

Procedimiento 3

Diagrama de escalera a partir del diagrama de estados 7

Secuencia del proceso 7

Activación de salidas 11

Resultados 14

Conclusiones 15

Referencias 15

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Introducción

En este ejercicio se fundamenta en el cruce de raíles de dos trenes, y gestionar el control de los semáforos como el control de la barrera que hay en el cruce. El control de la barrera y los semáforos los gestiona un autómata el cual está programado para que actúe según los sensores que hay en las vías.

Al inicio las barreras estarán levantadas y los semáforos en verdes.Si se pulsa el botón de la “izquierda” el tren de la izquierda se moverá hacia la derecha, y lo hará en sentido contrario el tren de la derecha si se pulsa el botón de la “derecha”.En las vías tienen dos sistemas de detección a y c que son los que provocan el cierre de las barreras y la activación de los semáforos que se pongan en rojo.Cuando uno de los trenes deja de pasar por el sensor b, entonces las barreras se levantan. Y cuando uno de los trenes pasa por sus respectivos sensores e y f al final de la vía entonces, los semáforos se ponen en verde para que el otro tren que viene en dirección opuesta pueda entrar en el cruce.

1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del diagrama de escalera en lógica programada.

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Procedimiento

Los pasos a seguir para obtener el diagrama de estados del proceso, del cual posteriormente obtendremos el diagrama de escalera, son:

1. Realizar un bosquejo o esquema del problema2. Identificar entradas, y hacer una tabla3. Identificar salidas, y hacer una tabla4. Identificar etapas (estados) del proceso, y hacer una tabla.5. Identificar transiciones del proceso, y hacer una tabla.

Figura 1.- Bosquejo del proceso: Se muestran las barreras abiertas y los semáforos en verde (estado inicial).

Segundo paso es identificar las entradas (captadores), y hacer una tabla.

Tabla 1.- Entradas

Número

Descripción Etiqueta

1 Pulsador Izquierda PI

2 Pulsador Derecha PD

3 Sensor A SA

4 Sensor B SB

5 Sensor C SC

6 Sensor E SE

7 Sensor F SF

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El tercer paso es identificar las salidas (actuadores), y hacer una tabla.

De acuerdo a nuestro diseño (figura 1) en cada semáforo hay dos actuadores (lámparas) para cada color (verde y rojo), por lo tanto tendremos cuatro actuadores. Para mover las barreras se activaran motores, para abrir una barrera el motor girara en un sentido y para cerrarla girara en el sentido contrario, por lo tanto para controlar los 2 motores se usaran 4 salidas físicas del PLC. Entonces en total tendremos ocho actuadores.

Tabla 2.- Salidas

Número

Descripción Etiqueta

1 Semáforo 1 Lámpara Verde S1V

2 Semáforo 1 Lámpara Rojo S1R

3 Semáforo 2 Lámpara Verde S2V

4 Semáforo 2 Lámpara Rojo S2R

5 Motor abrir barrera 1 MA1

6 Motor cerrar barrera 1 MC1

7 Motor abrir barrera 2 MA2

8 Motor cerrar barrera 2 MC2

El cuarto paso es identificar las etapas del proceso, y también hacer una tabla. Para identificar la secuencia del proceso vamos a describir su funcionamiento con ayuda del bosquejo de la figura 1.

En el estado inicial (estado 1) el semáforo 1 y 2 están en verde y las barreras están abiertas, y después podemos presionar el pulsador de izquierda o el pulsador de derecha. Si presionamos el pulsador de izquierda, entonces quiere decir que vendrá sobre el riel inferior izquierdo un tren que se moverá de izquierda a derecha (estado 2), cuando este tren pase por el sensor A, que está ubicado en ese riel, entonces se procederá a cerrar la barrera 2 y también el semáforo 2 cambiara de verde a rojo (estado 3), a continuación el tren se moverá a través del riel central (estado 4), el sensor B se activa; una vez que salga de ahí, cuando se desactive el sensor B, se abrirá la barrera 2 y el tren continuara su recorrido por el riel inferior derecho hasta activar el sensor E (estado 5), al final del riel, el semáforo 2 cambia de rojo a verde, lo que nos deja de nuevo en el estado inicial. Ahora cuando presionamos el pulsador de derecha, quiere decir que vendrá un tren sobre el riel superior derecho con dirección de derecha a izquierda (estado 6), cuando pasa por el sensor de ese riel, sensor C, se cerrará la barrera 1 y además el semáforo 1 cambiara de verde a rojo (estado 7), su recorrido continua por el riel central (estado 8), lo que activa el sensor B, cuando sale de este riel se abre la

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barrera 1, y al terminar su recorrido (por el riel superior izquierdo) y activar el sensor F el semáforo 1 conmuta de rojo a verde (estado 9). Se vuelve a quedar en el estado inicial.

Del párrafo anterior podemos extraer una secuencia de nueve estados que componen a nuestro ejercicio (proceso). Entonces nuestra tabla de estados quedaría así:

Tabla 3.- Etapas del proceso

Nombre EtiquetaEstado Inicial E1

Viene tren de izquierda a derecha (tren 1)

E2

Tren 1 entrando al riel central E3

Tren 1 atravesando riel central E4

Tren 1 sale del riel central E5

Viene tren de derecha a izquierda (tren 2)

E6

Tren 2 entrando al riel central E7

Tren 2 atravesando riel central E8

Tren 2 sale del riel central E9

Por último hay que identificar las transiciones del proceso y hacer una tabla. De la misma descripción del proceso encontramos las transiciones.

Tabla 4.- Transiciones del proceso

Nombre EtiquetaPulsador Izquierda PI

Se activa sensor A SA

Se activa sensor B SB

Se desactiva el sensor B SB

Se activa sensor E SE

Pulsador Derecha PD

Se activa sensor C SC

Se activa sensor B SB

Se desactiva el sensor B SB

Se activa sensor F SF

Ahora, con ayuda de la tabla 3 y la tabla 4, ya se puede realizar el diagrama de estados, que quedaría de la siguiente forma:

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Figura 2.- Diagrama de estados del proceso.

Ya teniendo el diagrama de estados procedemos a realizar el diagrama de escalera.

Debido a que simularemos el programa (en diagrama de escalera) con el software LogixPro, será necesario saber dónde ubicar nuestras entradas (ver tabla 1) y salidas (ver tabla 2) en el simulador.

Tabla 5.- Entradas y Salidas a usar en LogixPro

Entradas Dirección en LogixProPI I:1/0PD I:1/1SA I:1/2SB I:1/3SC I:1/4SE I:1/5SF I:1/6

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SalidasS1V O:2/0S1R O:2/1S2V O:2/2S2R O:2/3MA1 O:2/4MC1 O:2/5MA2 O:2/6MC2 O:2/7

DIAGRAMA DE ESCALERA A PARTIR DEL DIAGRAMA DE ESTADOS

El primer paso del diagrama de escalera es el escalón de inicialización, este escalón se compone de contactos N/C de cada estado (en este caso de acuerdo a la tabla 3 tenemos nueve estados) colocados en serie, los cuales activan una bobina Latch (de enclavamiento) del estado inicial (E1).

Figura 3.- Escalón de inicialización.

En la figura anterior B3:1/15 es la dirección de memoria que tiene la bobina (es una bobina interna) en LogixPro.

Ahora hay que obtener los escalones de cada estado.

Estado 1:

Para comenzar con un escalón de cualquier estado lo primero es colocar un contacto N/A con del estado (colocando su dirección de memoria, en este caso B3:1/15) que estamos analizando, después en serie con este contacto se coloca otro contacto (puede ser N/A o N/C) de la transición que nos mueve hacia otro estado. Por último, en el extremo derecho del escalon se colocan en paralelo una bobina Latch (con la dirección del estado al que nos mueve la transición) con una bobina UnLatch (con la dirección del estado en el que nos encontramos, con el fin de desactivarlo y solo tener 1 estado activo).

De acuerdo a lo anterior, para E1 tendremos dos escalones (rungs), uno para la transición PI y otro para la transición PD.

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El primer escalón tendrá la siguiente forma:

Figura 4.- Escalón estado E1 transición PI.

El segundo escalón, similar al primero será así:

Figura 5.- Escalón estado E1 transición PD.

Estado 2:

Según el diagrama de estados del proceso (figura 2), E2 solo tiene una transición (SA) que al cumplirse nos mueve al estado E3. Y siguiendo la misma metodología descrita en el estado 1 (E1) obtenemos lo siguiente:

Figura 6.- Escalón estado E2 transición SA.

Estado 3:

Para E3 también tenemos una sola transición (SB). En este caso cuando se activa el sensor B se activa el estado 4 y se desactiva el estado 3 (el estado actual). Por lo tanto su escalón queda de la siguiente forma:

Figura 7.- Escalón estado E3 para la transición SB.

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Estado 4:

En este estado, de acuerdo a la figura 2, vemos que se debe cumplir SB, es decir que cuando se desactive el sensor B nos vamos a trasladar al estado siguiente (E5), por lo tanto en este caso el contacto que irá en serie con el contacto de E4 (siguiendo la metodología descrita en el estado 1) será N/C. El escalón de este estado se muestra a continuación:


Estado 5:

En E5, al activarse el sensor E, el estado siguiente es E1.

Figura 9.- Escalón estado E5 para la transición SE.

Estado 6:

Siguiendo la misma metodología con la que hasta ahora se ha obtenido los escalones de los estados anteriores, el escalón para E6 se muestra en la siguiente figura.

Figura 10.- Escalón estado E6 para la transición SC.

Estado 7:

De igual forma que como hasta ahora se ha hecho, el escalón para esta estado es el siguiente:

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Estado 8:

Para este estado haremos lo mismo que en E4, ya que también se necesita cumplir la condición SB.


Estado 9:

Por último, el escalón para E9 es:

Figura 13.- Escalón estado E9 para la transición SC.

Ya terminamos la parte del programa que se encarga de hacer la secuencia del proceso, pero ahora todavía falta la parte de la activación de salidas de cada estado.

La siguiente tabla muestra que salidas deben estar activas dependiendo del estado en el que nos encontremos.

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Tabla 6.- Salidas activadas por estado.

Estado Salidas a activarE1 S1V, S2V, MA1, MA2

E2 S1V, S2V, MA1, MA2

E3 S1V, S2R, MA1, MC2

E4 S1V, S2R, MA1, MC2

E5 S1V, S2R, MA1, MA2

E6 S1V, S2V, MA1, MA2

E7 S1R, S2V, MC1, MA2

E8 S1R, S2V, MC1, MA2

E9 S1R, S2V, MA1, MA2

Como varios estados activan la misma salida, para evitar errores será mejor poner escalones pero por cada salida que hay (en este caso 8 salidas, ver tabla 2).

Una vez que ya sabemos que salidas activa cada estado ahora en otra tabla haremos lo contrario, para ver que estados activan las salidas.

Tabla 7.- Estados que activan cada salida.

Salida Estado que activa la salidaS1V E1, E2, E3, E4, E5, E6

S1R E7, E8, E9

S2V E1, E2, E6, E7, E8, E9

S2R E3, E4, E5

MA1 E1, E2, E3, E4, E5, E6, E9

MC1 E7, E8

MA2 E1, E2, E5, E6, E7, E8, E9

MC2 E3, E4

Ahora si con ayuda de la tabla anterior procedemos a realizar los escalones para cada salida.

En el caso de la primera salida (S1V) es posible que cualquiera de los seis estados mostrados en la tabla 7 active esta salida, por lo tanto su escalón tendrá en paralelo seis contactos N/A pertenecientes a estos seis estados.

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Figura 14.- Escalón para activar la salida S1V.

De la misma forma se obtienen los escalones para las demás salidas.

Figura 15.- Escalón para activar la salida S1R.

Figura 16.- Escalón para activar la salida S2V.

Figura 17.- Escalón para activar la salida S2R.

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Figura 18.- Escalón para activar la salida MA1.

Figura 19.- Escalón para activar la salida MC1.

Figura 20.- Escalón para activar la salida MA2.

Figura 21.- Escalón para activar la salida MC2.

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Resultados

Juntando todas las partes de código anteriores, podremos simular el programa en LogixPro.1

Figura 22.- Simulación en LogixPro del diagrama de escalera del proceso.

La simulación funciono de acuerdo a lo esperado (al enunciado en la introducción).

En el diseño de este ejercicio se considero que las barreras poseen otro circuito de tal forma que cuando están completamente cerradas o completamente abiertas no importa que las salidas que van a los motores continúen activas (como en la simulación). Aunque también se pudo considerar en el diseño otras entradas (de sensores que indiquen cuando las barreras están abiertas o cerradas), para que las salidas que activan los motores solo los activen hasta que se abren o se cierran por completo las barreras. Esto depende del diseñador.

1 Para ver personalmente el funcionamiento del programa abrir el archivo adjunto: ProgramaTarea10.rsl

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Conclusiones

Para poder obtener las tablas de estados y de transiciones es necesario leer una y otra vez el enunciado del problema para entender el funcionamiento del proceso, y describirlo paso a paso.

Cuando se hace el diseño de un proceso hay veces que no se dan todos los detalles, tomando de ejemplo el caso de la activación de las barreras, de cómo controlar todo el proceso, por lo que el diseñador será quien se encargue de establecer como funcionaran las partes que no se especifican.

El pasar del diagrama de estados al diagrama de escalera resulto fácil porque no se necesito de instrucciones como: contadores, temporizadores o comparadores. Simplemente se usaron contactos N/A y N/C.

Referencias

[1] “Problemas resueltos contactos”,

http://ocw.uc3m.es/ingenieria-de-sistemas-y-automatica/automatizacion-industrial/ejercicios/Problemas_resueltos_contactos.pdf

Consultado el 26 de octubre de 2014

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