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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR ``CARLOS CISNEROS`` CARRERA DE ELECTROMECÁNICA

ANTEPROYECTO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCION DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN ELECTROMECÁNICA

TEMA: CONTROL DE UN MOTOR TRIFASICO MEDIANTE 4 PLC APLICANDO COMUNICACIÓN PROFINET

AUTOR: ORLANDO MAURICIO VALLEJO BAYAS

Riobamba – Ecuador 2019

CAPITULO I 1. ANTECEDENTES A lo largo de la trayectoria en la carrera de electromecánica, nos han brindado conocimientos cada vez más actualizados yendo a la par con los avances tecnológicos, actualmente existen proyectos en relación a los conocimientos de prototipos de puestos de trabajo controlados por mecanismos de mando para facilitar el trabajo del hombre. Gracias a los avances tecnológicos hoy en día podemos contar con la aplicación de los autómatas programables para el mando y control de motores trifásicos, siendo un gran complemento para las grandes empresas. Las ventajas de poseer un PLC para el control de un motor trifásico es que podemos controlar los tiempos y el sentido de giro en el que se necesita que trabaje el mismo. 1.1 BENEFICIARIOS 1.1.1 DIRECTOS Estudiantes y Docentes del Instituto Tecnológico Superior ``Carlos Cisneros`` 1.1.2 INDIRECTOS La comunidad en general 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1 EL PROBLEMA ¿De qué manera ayudaría la construcción de un control de un motor trifásico mediante 4 PLC con comunicación profinet para el aprendizaje de los estudiantes de la carrera de electromecánica del Instituto Tecnológico Superior “Carlos Cisneros”? 1.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA El instituto al ser parte del sistema de educación superior y ser uno de los más sobresalientes debe estar adecuadamente dotado de equipos de última tecnología, es por ello la importancia de la

construcción e implementación de un módulo didáctico

aplicando el Controlador Lógico Programable PLC (Logo 8 RC230) para el control de un motor trifásico con la finalidad que los estudiantes del instituto y específicamente de la carrera de electromecánica puedan adquirir un aprendizaje adecuado y completo.

Se realizara la construcción de un módulo didáctico para el área de control industrial con la finalidad de cubrir la demanda de estudiantes y por la falta de módulos en los laboratorios, con esto se pretende facilitar a los estudiantes los dispositivos eléctricos que necesitan para sus respectivas actividades, con equipos nuevos y así mejorar su nivel académico y facilitar las clases a los docentes. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 OBJETIVO GENERAL Construir un módulo didáctico aplicando 4 PLC (logo 8 RC230) y comunicación profinet para el control de un motor trifásico. 1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Determinar los elementos necesarios para la elaboración del módulo.



Comprobar el correcto funcionamiento de todos los elementos que comprenden el módulo, después de haber realizado sus respectivas instalaciones.



Elaborar un manual de instrucciones para el correcto manejo del módulo didáctico de control industrial.

CAPITULO II 2. MARCO TEORICO 2.1. DEFINICION Y CARACTERISTICAS DEL MODULO Un módulo didáctico es una propuesta organizada de la estructura, elementos o componentes instructivos para que el alumno desarrolle unos aprendizajes específicos entorno a un determinado tema. El Módulo Didáctico utiliza como cerebro un PLC (Controlador lógico Programable), para gestionar la tarea de monitoreo y control, así como también controlará la comunicación con distintos componentes, como por ejemplo la conexión de varios PLC mediante una red profinet. 2.1.2. Automatización. El término automatización se refiere a una amplia variedad de sistemas y procesos que operan con mínima o sin intervención del ser humano. Un sistema automatizado ajusta sus operaciones en respuesta a cambios en las condiciones externas en tres etapas: mediación, evaluación y control. La automatización industrial no es más que la utilización de técnicas y equipos para gobernar un proceso industrial en forma óptima y de manera automática lo cual aumenta la calidad del producto, la flexibilidad y a su vez la productividad. Las empresas de hoy, que piensan en el futuro, se encuentran provistas de modernos dispositivos electrónicos en sus máquinas y procesos de control. Hoy las fábricas automatizadas deben proporcionar en sus sistemas, alta confiabilidad, gran eficiencia y flexibilidad. Una de las bases principales de tales fábricas es un dispositivo electrónico llamado Controlador Lógico Programable. La gran diferencia con los controles por relevador fue su facilidad de instalación, ocupan menor espacio, costo reducido, y proporcionan auto diagnósticos sencillos. 2.2. Motor Trifásico Un motor trifásico es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada, en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el bobinado del estator lo que provoca que el arranque de estos motores no necesite circuito auxiliar, son más pequeños y livianos que uno monofásico de inducción de la misma potencia, debido a esto su fabricación representa un costo menor. Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas potencias, desde una fracción de caballo hasta varios miles de caballos de fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas las tensiones y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas.

2.2.1. Aplicaciones Por su variedad de potencia y tamaño son muy usados en la industria no siendo así en el sistema residencial y doméstico debido fundamentalmente a que en este sector no llega la corriente trifásica. En la industria se emplean para accionar máquinas, herramienta, bombas, ventiladores, extractores, elevadores. 2.2.2. Partes Estos motores constan de tres partes fundamentales como son el estator, el rotor y el escudo. El estator: está constituido por un enchapado de hierro al silicio de forma ranurado, generalmente es introducido a presión dentro de una de la carcasa. El rotor: es la parte móvil del motor. Está formado por el eje, el enchapado y unas barras de cobre o aluminio unidas en los extremos con tornillos. A este tipo de rotor se le llama de jaula de ardilla o en cortocircuito porque el anillo y las barras forman en realidad una jaula. Los escudos: por lo general se elaboran de hierro colado. En el centro tienen cavidades donde se incrustan cojinetes sobre los cuales descansa el eje del rotor. Los escudos deben estar siempre bien ajustados con respecto al estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que tenga "arrastres" o "fricciones". 2.2.3. Principio de funcionamiento Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se origina un campo magnético que induce corriente en las barras del rotor. Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo del campo magnético del estator, originará un par motor que pondrá en movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a las variaciones también continuas, de la corriente alterna trifásica. Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento. Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente. De esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo magnético giratorio. Es por lo cual recibe el nombre de

asíncrono o asincrónico. El deslizamiento puede ser mayor conforme aumenta la carga del motor y lógicamente, la velocidad se reduce en una proporción mayor. 2.3. PLC (Logo 8 RC230) El PLC (Logo 8) es un módulo lógico, es decir, un controlador programable que permite que sin intervención humana, las máquinas hagan un trabajo. Pero la palabra clave e importante es programable, porque si no hay una intervención humana para poder programarlo este dispositivo no podrá funcionar. Por tanto es necesario programar el LOGO para que este haga una tarea ya que de por sí, el no hace nada.

Básicamente funciona de la siguiente manera: al LOGO le vas a dar como datos de entrada una serie de señales, las cuales van a ser procesadas en el programa, y el LOGO va a dar unos datos de salida así se podrá controlar cualquier tipo de máquina. Esto en el mundo real se traduce en unos pulsadores, sensores etc. (datos de entrada), un procesamiento en el LOGO y una activación o no de salidas del motor (datos de salida).

2.3.1. Ventajas Son aparatos de precio accesible Su forma de programación es muy fácil Ahorra mucho cableado Se puede realizar modificaciones muy fácilmente

Se puede añadir más entradas y salidas según se necesiten Puede tener una pantalla asociada de mando 2.4. Red profinet La red profinet es el estándar abierto de Ethernet Industrial es uno de los estándares de comunicación más utilizados en redes de automatización. Profinet está basado en Ethernet Industrial, TCP/IP y algunos estándares de comunicación pertenecientes al mundo TI. Entre sus características destaca que es Ethernet en tiempo real, donde los dispositivos que se comunican por el bus de campo acuerdan cooperar en el procesamiento de solicitudes que se realizan dentro del bus.

Partiendo de una conectividad básica, como es el cable Ethernet, PROFINET va incorporando nuevas funcionalidades denominadas “perfiles” de utilidad como ProfiSafe o ProfiEnergy, mediante una interpretación específica para cada caso de los datos transmitidos En el caso de Profisafe, se transmiten datos de seguridad (safety), y en el caso de ProfiEnergy, datos y comandos para el ahorro y control energético. Con PROFINET es posible conectar dispositivos, sistemas y celdas (conjuntos de dispositivos aislados entre sí), mejorando tanto la velocidad como la seguridad de sus comunicaciones, reduciendo costes y optimizando la producción. Por sus características, PROFINET permite la compatibilidad con comunicaciones Ethernet más propias de entornos TI, aprovechando todas las características de éstas, salvo la diferencia de velocidad que posee una comunicación Ethernet situada en una red corporativa frente al rendimiento en tiempo real que necesita una red industrial. 2.4.1. Ventajas Mejora la escalabilidad de las infraestructuras Acceso a los dispositivos de campo a través de la red. PROFINET al ser un protocolo que utiliza Ethernet en su comunicación facilita acceder a dispositivos de campo desde otras redes de una forma más fácil. Ejecución de tareas de mantenimiento y prestación de servicio desde cualquier lugar. Es posible acceder a dispositivos de campo mediante conexiones seguras como por ejemplo VPN para realizar mantenimientos remotos.

2.4.2. Comunicación profinet Utiliza 3 servicios de comunicación que son: Estándar TCP/IP: Este servicio se utiliza para funciones no deterministas, como parametrización, transmisiones de vídeo/audio y transferencia de datos a sistemas TI de nivel superior.

Real Time: Las capas TCP/IP no son utilizadas para dar un rendimiento determinista a las aplicaciones de automatización, funcionando con unos tiempos de retardo en el rango 1-10ms. Este hecho representa una solución basada en software adecuada para aplicaciones típicas de E/S, incluyendo control de movimiento y requisitos de alto rendimiento.

Isochronous Real Time: La priorización de señal y la conmutación programada proporcionan una sincronización de alta precisión para aplicaciones como el control de movimiento. Las velocidades de ciclo en rangos de sub-milisegundos son posibles, con jitter (variabilidad temporal durante el envío de señales digitales) en el rango de sub-microsegundos.

CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1. Método de investigación Inductivo.- A través de este método, el problema va a ser estudiado de manera particular para llegar a establecer generalidades del mismo. Deductivo.- llegaremos a establecer las conclusiones y recomendaciones de este caso en particular. 3.2. Tipo de investigación Descriptivo.- Se utilizara durante toda la elaboración del trabajo de graduación, ya que describir los hechos como son observados y analizados a través de documentos. 3.3. Diseño de la investigación Por la naturaleza y complejidad del problema que se va a investigar, la investigación va a ser documental, porque en el proceso de la investigación no existe la manipulación de variables, es decir el problema a investigar va a ser estudiado tal cual se da en el contexto mediante el uso de textos, folletos, internet entre otros. 3.4. Estrategias Investigar las características de cada uno de los elementos necesarios en la ejecución del módulo. Realizar el procedimiento de las actividades en la elaboración del proyecto tal como está determinado en el cronograma.

3.5 CRONOGRAMA CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO ACTIVIDADES

Mes 1

Mes 2

Mes 3

Mes 4

Mes 5

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1.-Perfil del tema del proyecto

X X X

2.- Presentación del proyecto

X

3.- Revisión y Aprobación

X X

4.- Investigación sobre sistemas y temas

X X X

X X X

relacionados 5.-Diseño y planificación 6.- Adquisición de elementos 7.-Manteniminto e instalación del sistema 8.- Pruebas finales de funcionamiento 9.- Elaboración de la memoria final de

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

grado 10.- Certificación final del director del

X X

trabajo 11.- Solicitud del tribunal para la defensa 12.- Calificación del trabajo practico 13.- Defensa del Proyecto

X X X

PRESUPUESTO El proyecto realizado en el Instituto Tecnológico Superior “Carlos Cisneros" conto con la participación de 4 compañeros dividiéndonos los gastos de manera equitativa para todos y para lo cual se entrega el presupuesto, en un anexo aparte con sus respectivas facturas que genero la elaboración el presente proyecto de grado Costos directos # 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

P. UNITARIO

P. TOTAL

15 16 17 30 31 32 33 SUMA

DEL

SUBTOTAL DE FACTURAS SUMA TOTAL

DE

LAS FACTURAS DEL IVA 12% TOTAL

Costos Indirectos

ÍTEM Descripción

Cantidad

Valor Unitario

Valor Total

1

Anillados

1

1.20

1.20

2

Horas de internet

12

0.60

7.20

3

Impresiones

80

0.05

4.00

4

Empastados

2

8.00

16.00

Total

28.40

Ítem

Descripción

Presupuesto

1

Gastos Directos Divididos

852.00

2

Gastos Indirectos

28.40 Presupuesto Total $

880.40

Costos Totales Para La Elaboración Del Proyecto

FINANCIAMIENTO Los gastos para la elaboración del proyecto serán financiados en su totalidad por parte del proponente.

DESTINO El proyecto será donado al Instituto Tecnológico Superior “Carlos Cisneros”.