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Curso de PLC Ejercicio 1 Objetivo Diseñar un circuito para el control de llenado de un tanque. En cierta empresa, se desea controlar el llenado de un tanque con las siguientes características: Cuando el tanque se encuentra completamente vacío, una motobomba se encarga de impulsar el combustible para efectuar el llenado hasta que el sensor de límite superior indique que debe detenerse dicha operación. La electroválvula de salida del líquido es independiente del proceso. Sin embargo, cuando ésta se abre, esporádicamente, el tanque empieza a vaciarse nuevamente. Cuando el sensor de límite inferior detecte que el tanque ya está en un punto crítico de nivel bajo, se debe encender nuevamente la motobomba para llenar el tanque, hasta que el sensor de nivel superior nuevamente envíe la orden para detener el proceso de llenado.

Representación esquemática de la instalación

Sensor de límite superior

Sensor de límite inferior Motobomba de llenado

Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3 X4

Función Sensor de límite superior Sensor de límite inferior Relé térmico motobomba Pulsador de paro de emergencia

Estado inicial Normalmente abierto Normalmente abierto Normalmente cerrado Normalmente cerrado

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y0 Y1 Y2 Y3

Función Motobomba Piloto para indicar el límite superior Piloto para indicar el límite inferior Piloto para indicar una parada de emergencia

Ejercicio 2 Objetivo Diseñar un circuito para una instalación de llenado de botellas. En una cinta transportadora accionada por un motor trifásico con arranque directo, son depositadas botellas que deben ser llenadas con un determinado líquido. Un interruptor de posición mecánico detecta la entrada de la botella en una zona, en cuyo momento se detiene la cinta anterior que transporta las botellas vacías. A los 0.5 segundos de la acción anterior se abre una electroválvula y se inicia el llenado de la botella. Un detector de proximidad fotoeléctrico detecta que se ha llenado la botella, y al cabo de 0.5 segundos se vuelve a poner en marcha la cinta anterior. La cinta que transporta las botellas llenas siempre estará en marca durante el proceso. El proceso se debe repetir 12 veces Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3 X4 X5 X6

Función Pulsador de marcha Pulsador de paro Interruptor de posición mecánico Detector fotoeléctrico Relé térmico motor cinta de botellas llenas Relé térmico motor cinta de botellas vacías

Estado inicial Normalmente abierto Normalmente cerrado Normalmente cerrado Normalmente cerrado Normalmente cerrado Normalmente cerrado

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y0 Y1 Y2

Función Motor cinta de botellas vacías Motor cinta de botellas llenas Electroválvula de llenado

Representación esquemática de la instalación

MARCHA PARO

Líquido

Interruptor de posición mecánica

Válvula de llenado Sensor fotoeléctrico

IPM

Cinta de botellas vacías

Cinta de botellas llenas

Ejercicio 3 Objetivo Diseñar un circuito para el control de una puerta corrediza. Este circuito está diseñado para controlar una puerta corrediza por medio de un motor. El movimiento de apertura de la puerta se controla por medio del contactor K3, y el movimiento de cierre de la puerta se controla por medio del contactor K1. Los dos contactores deben estar enclavados. El interruptor S3 de fin de carrera se opera cuando la puerta está completamente abierta, y el interruptor S2 de fin de carrera se acciona cuando la puerta está completamente cerrada. La puerta se abre al aplicar presión sobre una alfombra por medio del interruptor S1 ubicado al frente de la puerta. Si no se acciona S1, la puerta se cierra automáticamente después de 5 segundos. Si se acciona S1, se cierra el contactor K3 y se mantiene cerrado hasta que alcance la posición “ABRIR” y el interruptor S3 de fin de carrera de desconecte el contactor K3. En la posición “ABRIR” el interruptor de fin de carrera también inicia el temporizador de 5 segundos al cabo del cual se debe cerrar el contactor K1 para cerrar la puerta. K1 se mantiene cerrado hasta que sea desconectado por medio del interruptor S2 de fin de carrera. Si el contacto S1 de la alfombra se activa nuevamente mientras la puerta se esté cerrando, se debe interrumpir inmediatamente la operación de cierre y la puerta corrediza se abre nuevamente por medio del contactor K3. Las lámparas H1 y H2 de señalización deben indicar cuando se está cerrando o abriendo la puerta. Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3

Función S1 = Pulsador de la alfombra S2 = Interruptor de límite (de la puerta corrediza cerrada) S3 = Interruptor de límite (de la puerta corrediza abierta)

Estado inicial Normalmente abierto Normalmente abierto Normalmente abierto

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y0 Y1

Función K1 = Contactor (cierre de la puerta corrediza) K3 = Contactor (apertura de la puerta corrediza)

Y2 Y3

H1 = Lámpara indicadora de cierre de la puerta corrediza H2 = Lámpara indicadora de apertura de la puerta corrediza

Ejercicio 4 Objetivo Automatizar el proceso de fabricación de un mezclador para que realice el ciclo que se describe a continuación. Condiciones de marcha Para que se inicie el ciclo, deben estar: las electro válvulas EV1, EV2 y EV3 cerradas, P1 y P2 bajo presión y por tanto fluido. Una vez todo esté dispuesto, se pulsará el botón de marcha. 1. Entrará el fluido A y al mismo tiempo empezará a girar M1. 2. Después de 5 minutos (5 s para el ejercicio), entrará el fluido B. 3. Transcurridos 8 minutos (8 s para el ejercicio), se para el agitado durante 4 minutos (4 s para el ejercicio) y se apagan EV1 y EV2. 4. Se vuelve a poner el agitado en marcha durante 10 minutos (10 s para el ejercicio). 5. Concluido el tiempo anterior, se vacía la cuba. 6. Después de 1 minuto de iniciado el vaciado (5 s para el ejercicio), se da por concluido el proceso y el ciclo debe volver a ejecutarse automáticamente 4 veces. Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC I0 I1 I2 I3 I4

Función Pulsador de marcha Pulsador de paro Presostato 1 Presostato 2 Relé térmico de M1

Estado inicial Normalmente abierto Normalmente cerrado Normalmente abierto Normalmente abierto Normalmente cerrado

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC

Función

O0 O1 O2 O3

Motor del agitador (M1) Electro válvula 1 (EV1) Electro válvula 2 (EV2) Electro válvula 3 (EV3)

Representación esquemática de la instalación

Trabajo a realizar: 1. Grafcet del funcionamiento. 2. Diagrama ladder del programa de control. 3. Conexión de entradas y salidas al autómata.

Ejercicio 6 Objetivo Diseñar el circuito para el control de un motor de dos velocidades con inversión de sentido de giro. Se desea que dicho motor se atenga al siguiente ciclo de funcionamiento: 1. Arranque a velocidad baja (conexión en estrella) durante 10 s a la izquierda. 2. Paro de 2 s. 3. Giro a derecha a velocidad baja durante 8 s. 4. Paro de 2 s. 5. Giro a derecha a velocidad alta (conexión en triángulo) durante 15 s. 6. Paro de 2 s. 7. Giro a izquierda a velocidad alta durante 12 s. 8. Paro de 3 s. 9. Repetición del ciclo automáticamente. Elaborar: a) Diagrama de potencia. b) Diagrama de contactos. c) Lista de asignaciones de entradas y salidas. d) Programa. e) Diagrama de tiempos. f) Esquema de conexiones de sensores y actuadotes al PLC. g) Diagrama de flujo secuencial.

Ejercicio 7 Objetivo Diseñar el circuito para el control de una máquina perfiladora de materiales planos. Gráficos del proceso

Descripción del proceso Una máquina perfila materiales planos. Con ese fin, el material tiene que ser introducido a mano en la máquina. El sensor B1 detecta la posición correcta de la pieza. Una barrera de luz controla si el operario ha retirado su mano de la máquina. En caso afirmativo, la máquina se pone en funcionamiento. El material es trabajado según las siguientes secuencias: una vez que el operario haya retirado su mano del sector controlado por la barrera de luz, baja el cilindro A. A continuación, avanzan simultáneamente los cilindros B y C. Al llegar al final de carrera, esos cilindros recuperan su posición inicial. Entonces A, también recupera su posición inicial. Los sensores B3 a B8 detectan la posición de los cilindros A, B y C. Se debe: a) Realizar la carta de flujo secuencial o diagrama de etapas del proceso. b) Esquema de conexiones de entradas y salidas al PLC. c) Realizar el programa de control. Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

Función B1 = Sensor inductivo B2 = Sensor fotoeléctrico B3 = Final de carrera Cilindro A atrás B4 = Final de carrera Cilindro A adelante B5 = Final de carrera Cilindro B atrás B6 = Final de carrera Cilindro B adelante B7 = Final de carrera Cilindro C atrás B8 = Final de carrera Cilindro C adelante

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y0 Y1 Y2 Y3

Función Y1 = Electroválvula de avance Cilindro A Y2 = Electroválvula de avance Cilindro B Y3 = Electroválvula de avance Cilindro C Y4 = Electroválvula de retroceso Cilindro C

Estado inicial NA NA NA NA NA NA NA NA

Ejercicio 8 Objetivo Diseñar un circuito para una instalación de mezclado de productos que está compuesta y debe funcionar de la siguiente forma:     

Tres silos S1, S2 y S3 que contienen distintos productos. Una cinta transportadora T1 que es accionada por un motor trifásico con arranque estrella – triángulo. El tiempo de arranque en estrella es de 4 segundos. Un carro C1 situado en un extremo de la cinta que recibe las mezclas transportadas por la cinta. Las mezclas a realizar con los silos afectados son los siguientes:

Mezcla 1: S1 + S2   

   

Mezcla 2: S1 + S3

Mezcla 3: S2 + S3

Mezcla 4: S1 + S2 + S3

La apertura y cierre de cada compuerta de cada silo se efectúa con cilindros de simple efecto con retorno por muelle controlado, cada uno de ellos por una electroválvula 3/2 vías de una bobina. La selección de la mezcla se realizará mediante 4 pulsadores (entradas X1, X2, X3 y X4). Una vez depositado el carro al final de la cinta y controlada su posición (entrada X5) se podrá realizar la puesta en marcha de la cinta mediante cualquiera de los pulsadores indicados para las mezclas, es decir que cada pulsador realizará la selección de la correspondiente mezcla y el arranque del motor. Un pulsador (entrada X6) se utilizará como PARO, mientras que un relé térmico de sobrecarga (entrada X7) protegerá al motor contra sobrecargas moderadas. La compuerta de cada silo debe permanecer abierta durante un tiempo de 15 segundos (utilizar 5 s para la práctica en laboratorio), desde que se da la orden a través del pulsador correspondiente. Una vez cerradas las compuertas de los silos, la cinta debe permanecer en funcionamiento durante un tiempo de 10 segundos (utilizar 5 s para la práctica en laboratorio), para evacuar el producto hacia el carro. Si se produce un corte de tensión todo el sistema se detiene, y el producto que pueda encontrarse encima de la cinta, o en el carro, es retirado manualmente, debiendo iniciarse nuevamente el ciclo.

Representación gráfica de la instalación

Silo 1

Silo 2

1Y1

Silo 3

1Y2

1Y3

Carro

Motor

Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

Función Pulsador de mezcla 1 Pulsador de mezcla 2 Pulsador de mezcla 3 Pulsador de mezcla 4 Control de posición de carro Pulsador de paro Relé térmico

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y1 Y2 Y3 Y5 Y6

Función Electroválvula Silo 1 Electroválvula Silo 2 Electroválvula Silo 3 Contactor estrella motor cinta Contactor triángulo motor cinta

Realizar: 

La carta de flujo secuencial (diagrama Grafcet) del proceso.

Estado inicial NA NA NA NA NA NC NC

 El programa de control utilizando instrucciones Step Ladder.  El programa de control utilizando instrucciones normales.  Diagrama de potencia.  Conexión de entradas y salidas al PLC. Ejercicio 9 Se desea controlar el nivel de un calderín, mediante tres bombas, tal como se muestra en la siguiente figura.

El valor del nivel es proporcionado por un transmisor, el cual entrega una señal de 4 mA para el valor de nivel del 0% y 20 mA para un nivel del 100%. Se desea mantener el valor de nivel al 75% de su capacidad máxima. Las tres bombas son ajustadas para que operen cuando el nivel del calderín caiga por debajo del valor indicado en el parámetro MIN. Cualquier bomba también tiene que poder ser operada, de forma manual.

Si el nivel en el calderín, excede un 2.5% del valor ajustado como Set Point, debe abrirse la válvula de retorno para vaciar el agua hacia el tanque 3. El tanque 3 junto con el 1, proporcionan el agua hacia el calderín. Nota: Cuando se seleccione la operación manual para cualquiera de las bombas, se debe cancelar el control automático para dicha bomba. Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 XA DT0

Función Pulsador start bomba 1 – modo manual Pulsador stop bomba 1 – modo manual Switch bomba 1 manual / automático Pulsador start bomba 2 – modo manual Pulsador stop bomba 2 – modo manual Switch bomba 2 manual / automático Pulsador start bomba 3 – modo manual Pulsador stop bomba 3 – modo manual Switch bomba 3 manual / automático Pulsador de de emergencia Palabra del valor de la entrada analógica del nivel.

Estado inicial NA NC NA NA NC NA NA NC NA NC

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y1 Y2 Y3 Y5 DT2

Función Contactor bomba 1 Contactor bomba 2 Contactor bomba 3 Electroválvula de retorno Electroválvula de control de nivel

Realizar:    

El programa de control utilizando instrucciones de escalamiento y de comparación. Diagrama de potencia. Conexión de entradas y salidas al PLC. Sistema de supervisión y control en Lookout para todo el sistema.

Ejercicio 10 Se desea realizar el programa de control para una inyectora de plástico como la mostrada en la figura de la página siguiente. Las condiciones son las siguientes:    

Debe tener la capacidad de operar en modo manual o automático. Debe contar con un pulsador de parada de emergencia. Debe ser capaz de operar por un número de ciclos determinado, dependiendo de la programación deseada por el operario. El ciclo automático se inicia, siempre y cuando la temperatura haya alcanzado un valor de 250ºC. A pesar de que el control de temperatura no lo hace el PLC, éste recibe una señal de tres contactos en serie de los controladores de temperatura cuando se alcanza el valor de consigna deseado.

El proceso consiste en lo siguiente: Una vez que se pulsa el botón de inicio (en automático), se inicia el cierre del molde (electroválvula Y2) hasta que el sensor S1 indique que ya llegó a su final de carrera. En este instante, comienza el acercamiento de la unidad de inyección (electroválvula Y8), hasta que el presostato S5 indique que ya llegó a su límite. Comienza entonces el acercamiento del tornillo de inyección (electroválvula Y5), el cual empuja el material plástico semifundido hacia la cavidad del molde durante un tiempo T1. Una vez termina T1, se inicia un proceso llamado Post-Presión mediante la activación de la electroválvula Y9 (no presente en el gráfico), durante un tiempo T2. Una vez culminado este tiempo, se apagan Y5 y Y9, y se da paso al proceso de dosificación, que consiste en hacer girar el tornillo de inyección (electroválvula Y4), para la carga de material, para el ciclo siguiente. La dosificación hace que el tornillo retroceda hasta la posición indicada por S3. Junto con el proceso de dosificación, también arranca el tiempo T3 que es el tiempo de enfriamiento que, como su nombre lo indica, da el tiempo necesario para que la pieza se enfríe dentro de la cavidad del molde y se solidifique. La activación de S3 también inicia el retroceso del tornillo de inyección (electroválvula Y6), hasta el límite de carrera S4. Ahora se apaga Y6 e inicia el retroceso de la unidad de inyección (electroválvula Y7), durante un tiempo T4. Al culminar T4, se da espera hasta que culmine el tiempo de enfriamiento (T3). Al terminar T3, se abre el molde (electroválvula Y3), hasta el límite de carrera S2 y se inicia el proceso de expulsión (electroválvula Y1) hasta el límite de carrera S6. Una vez activado S6, Y1 se apaga haciendo que el expulsor se devuelva hasta el límite

S7 y se vuelve a repetir el proceso de expulsión, tantas veces como se haya programado en el contador C1. Terminado el proceso de expulsión, la máquina espera un tiempo de pausa T5, al cabo del cual se repite todo el proceso, tantas veces, dependiendo del valor de C2 (contador de ciclos). Tabla de distribución de entradas Entrada del PLC X1 X2 X3 X4 X5

Función Pulsador de inicio – modo automático Selector manual / automático Pulsador de paro de emergencia Final de carrera de cierre de molde (S1) Final de carrera de apertura de molde (S2) Final de carrera de dosificación (S3) Final de carrera de retroceso del tornillo de inyección (S4) Presostato para el avance de la unidad de inyección (S5) Final de carrera de avance del expulsor (S6) Final de carrera de retroceso del expulsor (S7) Contacto de temperatura alcanzada

X6 X7 X8 X9 XA XB

Estado inicial NA NA NC NA NA NA NA NA NA NA NA

Tabla de distribución de salidas Salida del PLC Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9

Función Electroválvula del expulsor Electroválvula de cierre del molde Electroválvula de apertura del molde Electroválvula de dosificación (giro del tornillo) Electroválvula de avance del tornillo de inyección Electroválvula de retroceso del tornillo de inyección Electroválvula de retroceso de la unidad de inyección Electroválvula de avance de la unidad de inyección Electroválvula de post-presión

Tabla de distribución de tiempos y contadores Salida del PLC T1 T2

Función Tiempo de inyección Tiempo de post-presión

T3 T4 T5 C1 C2

Tiempo de enfriamiento Tiempo de retroceso de la unidad de inyección Tiempo de pausa Contador de expulsiones Contador de ciclos