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• Yordi Alvitrez

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SISTEMAS DE MANDOS ELÉCTRICOS Laboratorio 6 ``Diseño e implementación de un sistema de

automatización de transporte de materiales´´ INFORME Integrantes: Montalvo Astete, Ernesto Ospina Espinoza, Irvin Profesor: Vizarreta García , Luis Sección: C4-4-A Fecha de entrega: 4 de junio 2019 – I

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Índice Pág 3 .................................................................................................. Introducción Pág 3 ............................................................................... …………….Objetivos Pág 4 .....................................................................................................Marco teórico Pág 5 ........................................................................................................Equipos y materiales Pág 5 ........................................................................................................ Operaciones Pág 6 .............................................. Especificaciones del sistema para el transporte de materiales Pág 7 ......................................................................................... Condiciones de funcionamiento Pág. 8 ......................................................... Planificación del avance para el avance del proyecto Pág. 9.................................................................................... Cálculo justificativo Pág 12 ...................................................................................... Lista de ordenamiento Pág 13 .......................................................................Programación PLC Twido del proyecto Pág .15 ......................................................................................... Esquema de fuerza Pág 16 ................................................................. Esquema del sistema de transporte de materiales Pág 17 ........................................................................................... Esquema de emplzamiemto Pág 18 ....................................................................................Esquema de conexionado de bornas Pág 19 ....................................................................................... Esquema de conexionado de bornas Pág 20. ....................................................................................Esquema conexionado del PLC Pág 21 .................................................................................... Lista de equipos y materiales, costos Pág 22 .................................................................................Conclusiones Pág 23. .............................................................................. Anexos y fotos del proyecto culminado.

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1. Introducción: Conocer sobre los diversos procesos en una empresa o entidad es muy importante para estudiante de Electrotecnia, debido a que está ligado directamente al ámbito laboral a futuro, entonces por lo tanto detectamos dos puntos importantes como el diseño de un sistema de transporte de materiales trata también de la implementación y automatización, por ello en la presente documentación evidenciamos los esquemas eléctricos para el desarrollo del procedimiento de la siguiente guía.

2. Objetivos:  Evaluar alternativas de solución para el desarrollo de proyectos de automatización.  Diseñar creativamente y ejecutar proyectos de automatización en base a la lógica programada.  Gestionar los recursos materiales para la implementación de un tablero de automatización.  Realizar el montaje de equipos y cablear un tablero de automatización aplicando normas técnicas y reglamentos de seguridad.  Realiza pruebas y poner en servicio un tablero de automatización.  Trabajar eficazmente en equipo.

3

3. Marco Teórico: TwidoSuite es un equipo y a la vez un programa gráfico que sirve para poder crear proyectos o ponerlos en funcionamiento en una industria, se puede configurar,

y

mantener

aplicaciones

para

controladores

programables,

TwidoSuite permite introducir programas de control uilizando editores de programa de lista o Ladder Logic de TwidoSuite. Sus principales del TwidoSoft son: • Programación y configuración del autómata Twido. • Control y comunicaciones del autómata.

Esta versión del TwidoSoft trabaja en los sistemas operativos Windows 98 segunda edición, Windows 2000 Professional o Windows XP. Como en la mayoría de PLC, Twido funciona de manera cíclica, leyendo entradas, realizando la lógica del programa de control, y escribiendo salidas. Desarrollar un programa consiste en escribir una serie de instrucciones en uno de los lenguajes de que dispone el TwidoSoft, ya sea en lista de instrucciones, Ladder Logic o Grafcet.

Imagen 1. PLC Twido

4

4. Equipos y materiales:  Placa base.  Canaletas ranuradas.  Stove bolts con arandela y tuerca.  Riel simétrico.  Portafusibles.  Fusibles.  Controlador lógico programable.  Contactores principales.  Interruptor magneto térmico.  Relés térmicos.  Pulsadores.  Pilotos luminosos.  Electro válvulas.  Cilindros de doble efecto. Interruptores de posición.  Sensor fotoeléctrico.  Bornes.  Cordón unipolar.  Tubo plástico neumático.  Conectores de tubo plástico neumático.  Cintas de amarre.  Cinta helicoidal.  Motor eléctrico.  Horno.

5. Operaciones:  Interpretar las condiciones de funcionamiento del sistema para transporte

de materiales.  Dibujar los esquemas para el desarrollo del proyecto con lógica cableada.  Realizar cálculos justificativos para la selección de equipos y materiales.  Hacer la lista de equipos y materiales necesarios con su valorización para

desarrollar el proyecto con lógica cableada.  Dibujar los esquemas para el desarrollo del proyecto con lógica

programada.  Hacer la lista de equipos y materiales necesarios con su valorización para

desarrollar el proyecto con lógica programada.  Probar y montar los equipos de automatización. 5

 Realizar el cableado del circuito de fuerza.  Realizar el cableado del relé de control maestro.  Realizar el cableado del PLC.  Realizar el programa y simular su funcionamiento.  Transferir el programa al PLC y realizar pruebas preliminares.  Realizar el acabado del tablero.  Poner en operación el tablero.

6. ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA PARA EL TRANSPORTE DE MATERIALES 6.1 EQUIPOS A CONSIDERAR: En el Esquema N.º 1 se muestra el esquema técnico del sistema Para horneado de materia prima, para lo cual se deben considerar los siguientes equipos: A. Motor eléctrico: Motor trifásico asíncrono de rotor en cortocircuito para mover la faja transportadora, de: 6,7 kW. 380 V / 220 V, 17,2 A / 30 A, 8 polos, 60 Hz. B. Horno eléctrico: Horno eléctrico trifásico de: 20 kW, 380 V. C. Dispositivos de Mando:  Pulsador S2 para el arranque del sistema.  Pulsador S1 para la parada del sistema.  Pulsador S3 para la prueba de lámparas de señalización.  Sensor fotoeléctrico B1 para detectar la presencia de materiales en el

punto de alimentación a la faja transportadora.  Interruptor de posición S4 para detectar la llegada de materia prima a la

faja transportadora.  Interruptor de posición S5 para detectar la aproximación de materia prima

al horno y mandar la apertura de las puertas.  Interruptor de posición S6 para detectar la presencia del carro que

transportará el material horneado.

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D. Parada de emergencia: Pulsador S0 para detener todo el proceso en caso de emergencia.

E. Dispositivos de señalización: a) Lámpara H1 para señalizar que el sistema está energizado. b) Lámpara H2 para señalizar que el sistema está listo para operar. c) Lámpara H3 para señalizar el funcionamiento del motor. d) Lámpara H4 para señalizar el funcionamiento del horno. e) Lámpara H5 para señalizar una falla por sobrecarga en el motor.

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7. Condiciones de funcionamiento: 7.1 Descripción del funcionamiento del sistema:  Al energizarse el sistema debe señalizarse mediante la lámpara H1.  Al accionarse el pulsador de S2 el sistema quedará listo para su

funcionamiento y será señalizado mediante la lámpara H2.  El motor que mueve la faja transportadora comenzará a funcionar si se

detecta la presencia del carro que transportará el material horneado y se señalizará mediante la lámpara H3.  Si el sensor fotoeléctrico B1 detecta la presencia de material, se activará

la electro válvula Y1 quien mandará la operación del cilindro A para desplazar dicho material hacia la faja transportadora. Si existiera material en la faja transportadora, la activación de la electro válvula Y1 deberá esperar a que se cumpla el proceso de horneado.  Cuando la materia prima acciona el interruptor de posición S4, se activará

la electro válvula Y2 quién mandará la operación de los cilindros B y C para el cierre de las puertas del horno. También el horno entrará en funcionamiento y se señalizará mediante una lámpara H4.  Cuando la materia prima accione el interruptor de posición S5 se

desactivará la electro válvula Y2 para la apertura de las puertas del horno; 5 seg. después, el motor que mueve la faja transportadora dejará de funcionar y se frenará a contra corriente; también la electro válvula Y2 se activará para cerrar las puertas y se iniciará el proceso de horneado.  Después de 100 seg. de haberse iniciado el proceso de horneado, el horno

dejará de funcionar, se desactivará la electro válvula Y2 para la apertura de las puertas y el motor que acciona la faja transportadora entrará nuevamente en funcionamiento en forma automática hasta que se retire el carro que transporta el material horneado; luego se podrá iniciar la secuencia para un nuevo material.  El sistema se desconectará cuando se accione el pulsador de parada o

cuando se produzca una sobrecarga en el motor.  En caso de emergencia al accionar el pulsador de parada de emergencia S0, el sistema quedará desactivado. B. Fallas:  Una falla por sobrecarga en el motor desconectará el sistema y será señalizado mediante la lámpara H5. 8

8.

Planificación del avance para la implementación del proyecto: SEMANA N° 1

N°

ACTIVIDAD

DURACIÓN (min) 9:20 09:40

1

Charla introducctoria del proyecto

30 min.

2

Listado de equipos y materiales

20min.

3

Listado herramientas de la mesa de trabajo

20 min

4

Diseño del proyecto en el software TWIDO Suite Presentación del proyecto simulado en la PC Orden y Limpieza de las PC's del taller

20 min

5 6

PROGRAMACIÓN DEL TIEMPO - 09:40 10:20

- 11:20 12:10

- 12:10 12:50

- 12:50 01:00

-

150 min 10 min

SEMANA N° 2

N° 1

DURACIÓN (min) 9:20 09:40 Charla para iniciación del cableado del 20 min. proyecto ACTIVIDAD

2

Listado equipos y materiales para el inicio del proceso

10 min.

3

Listado herramientas de la mesa de trabajo para el inicio del proceso

10 min.

4

Ubicación e inicio del cableado en el tablero de fuerza y control

190 min.

5

Señalización de componentes para guardar el tablero

10 min

6

Orden y Limpieza del taller

10 min

PROGRAMACIÓN DEL TIEMPO – 09:40 - 11:20 - 12:10 - 12:50 10:20 12:10 12:50 01:00

-

SEMANA N° 3

N° 1

DURACIÓN (min) 9:20 09:40 Charla para iniciación del cableado del 20 min. proyecto ACTIVIDAD

2

Listado equipos y materiales para el inicio del proceso

10 min.

3

Listado herramientas de la mesa de trabajo para el inicio del proceso

10 min.

4

Ubicación e inicio del cableado en el tablero de fuerza y control

190 min.

5

Señalización de componentes para guardar el tablero

10 min

6

Orden y Limpieza del taller

10 min

9

PROGRAMACIÓN DEL TIEMPO – 09:40 10:20

- 11:20 12:10

- 12:10 12:50

- 12:50 01:00

-

9. Cálculos justificativos:

Motor 1 (Inversor de giro)

•

•

Potencia

6,7 kW

CosФ

0,95

A

17,2 amperios

n

0,85

Cálculo del conductor de circuito de fuerza

Eficiencia

6,7 x 1000/ √3 x 380 x 17,2 x 0,95)

0,92

In

6,7 x 1000/ √3 x 380 x 0,62 x 0,95)

17,2 A

Cálculo de fusibles del Motor 1

If

(1,3) (17,2 A)

3 fusibles, 25 A, 380 V AC, 60 Hz •

Contactor K1B

Ik

In

Ik

17,2 A

Contactor Ac 3, 20 A, 380 V AC, 60 Hz 10

22,36 A

•

Contactor K4A

Ik

In

Ik

17,2 A

Contactor Ac 3, 20 A, 380 V AC, 60 Hz

•

Cálculo de relé térmico

In 17,2 A (0.8 x 17,2 a 1,2 x 17,2)

13,76 – 20,64 Relé térmico 14 – 21 A, 380 V AC, 60 Hz

Motor2: Horno eléctrico

Motor 2 (arranque directo) Potencia

20 kW

V

380

11

•

Cálculo del conductor

In

•

20 x 1000 / (√3 x 380)

Cálculo de fusible del motor 2

In

(1,3) (30,39 A) 3 fusibles, 40 A, 380 V AC, 60 Hz

•

Cálculo del contactor K3M

Ik

In

Ik

30,39 A

Contactor Ac 3, 32 A, 380 V AC, 60 Hz

•

30,39 A

Cálculo del relé térmico

In 30,39 A (0.8 x 30,39 a 1,2 x 30,39) 24,31 – 36,46 A Relé térmico 25 - 40 A, 380 V AC, 60 Hz

12

39,5 A

10. Lista de ordenamiento: Dispositivo

De entrada

Dispositivo

De salida

Designación

Descripción

Dirección

F2F

Relé térmico motor

%I0.0

S1Q

Pulsador de parada

%I0.1

S2Q

Pulsador de arranque

%I0.2

S3Q

Pulsador de prueba de lámparas

%I0.3

S6Q

Pulsador de entrada de carrito

%I0.4

B1A

Sensor foto eléctrico

%I0.5

S4Q

Posición de llegada de material

%I0.6

S5Q

Posición aproximación de material

%I0.7

S0Q

Pulsador de emergencia

%I0.8

F3F

Relé térmico horno

%I0.9

Designación

Descripción

Dirección

K1B

Bobina del contacto principal

%Q0.0

Y1A

Electroválvula envía material

%Q0.1

Y2A

Activación puerta del horno

%Q0.2

K3M

Bobina del horno

%Q0.3

K2B

Bobina del freno

%Q0.4

H2H

Lámpara sistema activado

%Q0.5

H3H

Lámpara funcionamiento del motor

%Q0.6

H4H

Lámpara del horno

%Q0.7

H5H

Lámpara sobrecarga

%Q0.8

13

11. Programación PLC Twido del proyecto:

14

15

16

12. Esquema de fuerza:

15

13. Esquema del sistema de transporte de materiales:

16

14. Esquema de emplazamiento:

17

15. Esquema de conexionado de bornas:

18

16. Esquema del conexionado del PLC:

19

17. Lista de equipos y materiales, costos: Costos de Equipos y Materiales N. Cantidad

Descripción

Precio Uni.

Total

1

-

Cordon TWH-80 16AWG

$ 32.00

-

2

-

Cordon TWH-80 14AWG

$ 32.00

-

3

8

Fusible tipo cilindrico 30A/700 V

$ 10.00

$ 80.00

4

8

Portafusible para fusible tipo cilíndrico 30A/700 V

$ 20.00

$ 160.00

5

4

Contactor tripolar 32A/ 700V

$ 80.00

$ 320.00

6

1

Contactor auxiliar 10A/ 700V

$ 70.00

$ 70.00

7

2

Relé térmico tripolar 690 V/12A

$ 100.00

$ 200.00

8

1

PLCTWIDLCAA16DRF Schenider Electric

$ 3.500.00

$ 3500.00

9

2

Pulsaor rasante de cuerpo metálico (NA)

$ 20.00

$ 40.00

10

1

Pulsador rasante de cuerpo metálico (NC)

$ 20.00

$ 20.00

11

5

Piloto luminoso 220 V distintos colores

$ 10.00

$ 50.00

12

-

Borneras de 10mm2

$ 5.00

-

2

Motor trifásico asíncrono de rotor en corto circuito;24 HP, 220V/380V, 61 A

$ 800.00

$ 1600.00

2

Sensor foto eléctrico Temp. 0-15 segNA/NC 3A. 20-260 VAC

$ 200.00

$ 400.00

2

Final de carrera 20mm

$ 250.00

$ 500.00

Total:

$ 6940:00

13 14 15

20

18. Conclusiones:  Evaluamos diversas alternativas de solución para el desarrollo del proyecto, de entre

ellas podemos encontrar las miles de soluciones en el software TWIDO Suite programando de diversas maneras, siendo lo más eficiente ubicar cada salida en un renglón para poder tener más orden y se facilite la interpretación.  Diseñamos la ubicación de los componentes dentro del tablero, ubicando de manera

equitativa logramos un muy buen diseño estético a lo cual se complementó con un cableado ordenado para lograr un mejor acabado a base de una lógica prevista en ciclos anteriores. Para la ubicación y diseño de nuestro tablero nos basamos en la norma IEC61439 que nos brinda los lineamientos para la ubicación de componentes.  Gestionamos los recursos y materiales los cuales fueron especificados en el presente

documento para poder realizar un correcto desarrollo de la implementación del tablero. Este proceso se pudo llevar a cabo utilizando normas de cableado eléctrico como, IEC 60364-1:2005 Parte 1, principios fundamentales.  Realizamos el montaje de equipos y cableamos el tablero automatizado, el cual se

realizó en dos etapas, por la parte final tuvimos el inconveniente de no contar con el marcado y señalizado de componentes, para ello recurrimos a la norma IEC- 61117 de baja tensión, y para los esquemas eléctricos fueron dibujados en base a la terminología IEC.  Realizamos pruebas en vacío previa inspección de docente y pusimos en servicio el

tablero automatizado cumpliendo todas las expectativas esperadas y cumpliendo los lineamientos del esquema técnico anteriormente visualizado.

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19. Anexos y fotos proyecto realizado:

Fuente propia

Fuente propia

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Fuente propia

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