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LABORATORIO N° 6 CURSO: Sistemas de Accionamiento Electrico PROFESOR: Ing. Carlos Dorival Grupo Horario : 93G INTEGRANTES: Quispe Gonzales, Juan Alberto

1713100017

SEMESTRE ACADEMICO: 2020A

Callao-Perú Julio – 2020

INDICE 1.- OBJETIVOS 2.-MARCO TEORICO 3.-EQUIPOS Y MATERIALES 4.- CONCLUSIONES

1.- Objetivos •

•

Al finalizar el estudiante tendrá la capacidad de desarrollarse en el diseño y/o mantenimiento de pequeños proyectos de automatización que contengan controladores lógicos, sensores, actuadores, redes de comunicación y sistemas de adquisición de datos. Reconocer los diferentes tipos de Controladores Lógicos Programables que existe , sin error.

2.- Marco Terorico El término de sensor es muy genérico, y suele agrupar varios elementos. Un elemento que recibe la señal es un captador, y un transductor es un elemento que transforma una magnitud en otra. Pero es corriente que los tres términos se usen indistintamente. Un sensor tiene tres parámetros fundamentales, el rango (valores entre los que puede medir), la resolución (la variación mínima que puede detectar) y la sensibilidad (lo que varía la magnitud de salida en relación con la variación de la magnitud medida). Los sensores se clasifican atendiendo a varios criterios, como: •

Por la señal que emiten, tenemos analógicos y digitales (o discretos)

•

Por la influencia que tienen sobre el proceso, tenemos sensores pasivos cuando no influyen, o activos cuando absorben energía

•

Por los parámetros que pueden variar en el sensor pueden ser mecánicos, eléctricos, electromagnéticos, ópticos, ...

Tipos de sensores Así, encontramos diferentes tipos de sensores, según el tipo de variable que deban medir o detectar.

1. Sensor de temperatura El sensor de temperatura nos proporciona información de la temperatura del exterior (es decir, del medio), mediante impulsos eléctricos. Estos sensores permiten controlar la temperatura de ambiente. Los sensores de temperatura son en realidad resistencias, cuyo valor asciende con la temperatura, o disminuye con ella. En el primer caso, lo denominamos termistor PTC, y en el segundo, termistor NTC. A su vez, los sensores de temperatura pueden ser de diferentes tipos: de contacto, de no-contacto, mecánicos y eléctricos. Un ejemplo de sensor de temperatura es un termómetro (el clásico, de mercurio) (en este caso, se trata de un sensor mecánico). Este tipo de sensores son especialmente utilizados en el sector industrial; su objetivo es controlar la temperatura de las diferentes máquinas, entre otros.

2. Sensores de luz Otros tipos de sensores son los de la luz; en este caso, se trata de dispositivos electrónicos que responden al cambio en la intensidad de la luz. Es decir, permiten determinar la presencia de luz. Así, este tipo de sensores detectan la luz visible (es decir, la que percibimos con el ojo), y además, responden en función de su intensidad. Un ejemplo de sensor de luz es la célula fotoeléctrica, un dispositivo que transforma la energía lumínica en energía eléctrica, a través de un efecto denominado “efecto fotoeléctrico”. Este dispositivo permite generar energía solar fotovoltaica.

3. Sensores de distancia Los sensores de distancia son dispositivos que permiten medir distancias; además, dependiendo del tipo, también pueden utilizarse como sensores de presencia o movimiento. Un ejemplo de sensor de distancia es el infrarrojo, basado en un sistema de emisión y recepción de radiación. También encontramos, como ejemplo de sensor de distancia, el sensor ultrasónico, que envía pulsos haciendo que las ondas reboten en la superficie.

4. Sensores de proximidad Los siguientes tipos de sensores, los de proximidad, consisten en transductores que detectan la presencia de objetos (obstáculos, personas…) sin necesidad de un contacto. En algunos casos también se pueden configurar para que midan la distancia.

5. Sensores de posición Los sensores de posición nos permiten determinar qué ubicación tiene un determinado objeto. Como característica de los mismos, encontramos que generalmente disponen de un sistema electrónico particular, a fin de que puedan determinar la ubicación con la máxima precisión.

6. Sensores de color Los sensores de color convierten la luz en frecuencia, a fin de poder detectar los colores de determinados objetos a partir de su radiación reflejada; lo que hacen es comparar estas radiaciones con los valores de referencia guardados.

Estos tipos de sensores emiten tres tipos de luz: roja, verde y azul, y lo hacen sobre los objetos que pretenden analizar. Finalmente, estos dispositivos generan una señal de salida (una respuesta).

7. Sensores de la humedad Estos tipos de sensores lo que hacen es medir la humedad relativa, así como la temperatura del ambiente. Concretamente, actúan emitiendo una señal acondicionada, gracias a una serie de circuitos integrados de que disponen. Los sensores de humedad captan las señales del ambiente para detectar estos parámetros (humedad y temperatura). Además, el margen de error que tienen suele ser muy pequeño. Por otro lado, a modo de ejemplo, este tipo de sensores se pueden aplicar para detectar el nivel de líquido en un depósito; también se utilizan en sistemas de riego de jardines, con el objetivo de determinar cuándo las plantas necesitan riego y cuándo no.

8. Sensores de velocidad También conocidos como “velocímetros”, los sensores de velocidad permiten detectar la velocidad de un objeto (generalmente un vehículo). Un ejemplo de ellos son los radares, que detectan si un vehículo iba a una velocidad superior a la permitida.

9. Sensores de sonido Los siguientes tipos de sensores son los de sonido; se encargan de captar los sonidos del exterior (ambiente), a través de un micrófono o de un sistema de sonar.

Las ondas de sonido que reciben estos sensores se propagan por el aire del medio y después son detectadas por los sensores. Se utilizan normalmente para recibir estímulos del exterior en forma de órdenes (provenientes de personas), de forma remota.

10. Sensores de contacto Los sensores de contacto tienen la finalidad de detectar el final del recorrido de componentes mecánicos (o en otras palabras, su posición límite). Un ejemplo de ellos son: puertas que se abren de forma automática, que cuando ya están completamente abiertas, el motor que las acciona “sabe” que debe detenerse.

11. Sensores ópticos En este caso, estos tipos de sensores permiten detectar la presencia de un objeto (o de una persona) que interrumpe un haz de luz que llega hasta el sensor. Un ejemplo de ellos (y los principales) son las llamadas “fotorresistencias” (también denominadas LDR). Las LDR se utilizan especialmente en robótica, con el objetivo de regular el movimiento de los robots y de detener su movimiento en el momento en el que estén a punto de tropezar con algún otro objeto.

12. Sensores magnéticos Los sensores magnéticos actúan detectando los campos magnéticos que provocan las corrientes eléctricas o los imanes. Un ejemplo de estos tipos de sensores es el interruptor Reed, que consiste en dos láminas metálicas introducidas en el interior de una cápsula; dichas láminas están en presencia de un campo magnético, y se atraen entre ellas (es decir, cierran el circuito).

SEGÚN TRATAMIENTO DE SEÑAL: SEÑAL DIGITAL: • También llamado binario, Todo o Nada, On Off, • 1 u 0. Si es digital puede ser +5V o 0V. TIPOS DE SEÑALES DIGITAL:

ANALOGICA:

TIPOS DE SENSORES SEGÚN LA NATURALEZA DE LA SEÑAL:

SENSORES ACTIVOS Son aquellos que generan señales representativas de las agnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación. Ejemplo: sensores piezoeléctricos, fotovoltaícos, termoeléctricos, electroquímicos, magnetoeléctricos.

SENSORES PASIVOS Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por intermedio de una fuente auxiliar. Ejemplo: sensores de parámetros variables (de resistencia variable, de capacidad variable, de inductancia variable).

SIMBOLOGIA DEL SENSOR

EL MÓDULO LÓGICO PROGRAMABLE. DEFINICIÓN. Controlador Lógico Programable o PLC por sus siglas en Inglés de Programmable Logic Controller, es un dispositivo electrónico de control de procesos y se basa en una lógica, definida a través de un programa de computación.

TIPOS. Debido a la gran variedad de tipos distintos de PLC, tanto en sus funciones, en su capacidad, en el número de I/O, en su tamaño de memoria, en su aspecto fisico y otros, es que es posible clasificar los distintos tipos en varias categorías.

PLC tipo Nano: Generalmente PLC de tipo compacto ( Fuente, CPU e 1/O integradas ) que puede manejar un conjunto reducido de I/O, generalmente en un número inferior a 100. Permiten manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.

PLC tipo Compactos: Estos PLC tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y módulos de I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos (alrededor de 500 I/0 ) , su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como: • • • •

Entradas y salidas análogas Módulos contadores rápidos Módulos de comunicaciones Interfaces de operador Expansiones de I/O.

PLC tipo Modular Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final, estos son: • • • •

Rack Fuente de Alimentación CPU Módulos de YO

REPORT THIS AD De estos tipos de PLC existen desde les denominados Micro-PLC que soportan gran cantidad de entradas y salida, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles de entradas y salidas.

CONEXIÓN. El manual proporcionado por el fabricante indica la forma de conectar el PLC, para el caso del Módulo LOGO 230 RC de Siemens, la conexion seria:

REPORT THIS AD

PROGRAMACIÓN. La programación de los PLC puede ser por bloques, por lista de instrucciones o por lenguaje escalera (ladder) entre otros.

INSTRUCCIONES DE PROGRAMACIÓN:

Circuito Serie (Compuerta AND)

Circuito Paralelo (Compuerta OR)

Circuito Mixto

Uso de Memorias Internas

REPORT THIS AD

ESQUEMA DE ARRANQUE DIRECTO DE MOTOR 30 POR MÓDULO LÓGICO PROGRAMABLE:

Lista de las principales partes de todo controlador lógico programable (PLC) Fuente de alimentación Es el elemento por el cual se obtiene la tensión eléctrica de manera continua, de acuerdo a las especificaciones que tiene un PLC para brindarle a la CPU un correcto funcionamiento.

Unidad de procesamiento central La Unidad de Procesamiento Central es la parte que dirige todo el sistema es la que lee las instrucciones y ejecuta las mismas, consultando estado de entradas y de salidas de acuerdo a las especificaciones precisas que otorga el usuario.

Módulo de entradas Estas interfaces se dedican a conectar el CPU con las tarjetas electrónicas y los demás dispositivos que existen a su alrededor. Gracias a estos equipamientos electrónicos, es posible realizar el intercambio de los datos para poder controlar a todas las máquinas que están dedicadas al proceso de manufactura y ensamblaje.

Módulo de salidas Son los encargados de llevar desde la CPU hacia el exterior todas las indicaciones y los resultados de control que realizó en la Unidad de Procesamiento Central. Gracias a esta parte del PLC podemos obtener las correcciones y llevarlas de una manera real a la práctica.

Módulo de memorias Como su nombre lo indica, son dispositivos electrónicos que se conectan a la CPU y su finalidad es almacenar la información o los datos que se producen en el PLC.

Terminal de programación La terminal de programación es el medio por el cual van ingresando las instrucciones que se van generando de manera constante cuando el usuario realiza el control de lo programado. Gracias a este componente se puede corregir y volver a programar todas las operaciones que puede hacer un PLC.

Periféricos Son aquellos elementos de entrada que permiten realizar una conexión entre el usuario y la CPU, por la cual se ingresan diferentes informaciones. Un ejemplo de esto puede ser el disco duro, el teclado, el ratón, etcétera.

TIPOS DE PLC •

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El PLC compacto se conforman de una sola unidad. Se usa en aplicaciones pequeñas, y en un mismo equipo están integrados el CPU, las entradas y salidas, la batería, la memoria y a veces hasta la fuente de alimentación, el cableado y el software. El PLC modular, como su nombre lo indica, está compuesto por elementos agrupados, y es ideal para aplicaciones más amplias. Los módulos que lo conforman pueden ser los de: tarjeta madre, CPU, memoria, módulo de entradas, módulo de salidas (o mixto). Las entradas y salidas, según la necesidad, serán digitales o análogas.

CONEXIÓN COMPACTO:

Conexionado PLC modular: INPUT

OUTPUT:

ESPECIFICACIONES: - Alimentación - Tensión de entrada: 24Vdc ± 10% - Entradas digitales 6 - Nivel lógico bajo: 0 a 5V. - Nivel lógico alto: 10 a 35V. - Entradas adicionales - 5 de termocuplas. - Resolución: 1 oC

- Salidas digitales 7 a relé NA. - Comunicación - 1 puerto RS-485. - Protocolo: ModBus RTU

OUTPUT del PLC • • •

Cuando la salida es a transistor es de corriente continua Cuando la salida es de triac es de corriente alterna Cuando la salida es de tipo relé es para corriente continua o corriente alterna.

Aplicaciones del PLC en la industria moderna Maniobras de maquinaria: Comenzamos con las maniobras de maquinaria. En este caso encontramos muchas aplicaciones interesantes: •

Máquinas de procesado de gravas, cementos y arenas.

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Máquinas industriales para la madera y los muebles.

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Maquinaria industrial del plástico.

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Máquinas – herramientas complejas.

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Máquinas de ensamblaje.

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Maquinaria de transferencia.

Maniobra de instalaciones: En el campo de la maniobra de instalaciones, también encontramos aplicaciones interesantes para el PLC: •

Instalaciones de seguridad.

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Instalaciones de calefacción y aire acondicionado.

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Instalaciones de plantas para el embotellado.

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Instalaciones de transporte y almacenaje.

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Instalaciones para tratamientos térmicos.

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Instalaciones de la industria de la automoción.

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Instalaciones industriales azucareras.

Industria del automóvil Hemos comentado la importancia de las aplicaciones de los PLC en la industria de la automoción. Y efectivamente, sus usos son muchos y muy variados e importantes: •

Aplicaciones en cadenas de montaje para soldaduras, cabinas de pintura, ensamblaje, etc.

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Uso en máquinas de herramientas como fresadoras, taladradoras, tornos, etc.

Fabricación de neumáticos Muy emparentado con la industria automotriz, encontramos aplicaciones importantes para la fabricación de neumáticos: •

Control de maquinaria para la extrusión de gomas, el armado de cubiertas…

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Control de sistemas de refrigeración, calderas, prensas de vulcanizado.

Plantas petroquímicas y químicas En el sector de la industria química también descubrimos una serie de usos importantes para el PLC: •

Aplicación en oleoductos, refinados, baños electrolíticos, tratamientos de aguas residuales y fecales, etc.

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Control de procesos como el pesaje, la dosificación, la mezcla, etc.

Otros sectores industriales Y por último, también observamos más aplicaciones en sectores diversos de la industria moderna: •

Metalurgia: control de hornos, fundiciones, laminado, grúas, forjas, soldadura, etc.

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Alimentación: empaquetado, envasado, almacenaje, llenado de botellas, embotellado, etc.

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Madereras y papeleras: serradoras, control de procesos, laminados, producción de conglomerados…

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Producción de energía: turbinas, transporte de combustibles, centrales eléctricas, energía solar…

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Tráfico: ferrocarriles, control y regulación del tráfico…

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Domótica: temperatura ambiente, sistemas anti robo, iluminación, etc.

PROGRAMACIÓN: Lenguaje de programación: Diagrama escalera o ladder Este lenguaje fue uno de los pioneros ya que fue uno de los primeros en ser utilizados, ya que se asemeja mucho a los diagramas con relevadores. Se le llama de escalera por que es muy similar a la estructura de una escalera, ya que contiene dos rieles verticales, y varios rieles horizontales (en este caso serian los escalones).

Características principales: • Los 2 rieles verticales son de alimentación (en el caso de VCD uno es voltaje y otro tierra y en VCA son L1 y L2) • Las instrucciones se colocan del lado izquierdo • Las salidas siempre se colocan del lado derecho. • Se pueden colocar varias instrucciones o varias salida en paralelo. • El procesador del plc interpreta los datos de arriba hacia a abajo y de izquierda a derecha

Diagrama de bloques En este tipo de programación se utilizan bloques de símbolo lógicos. Las salidas no se requieren incorporar a una bobina de salida, por que la salida esta asignada en las salidas de los bloques lógicos. Estos diagramas en su mayoría son preferidos por personas acostumbrados a trabajar con circuitos de compuertas lógicas, ya que la simbología utilizada es equivalente. Características principales: • Las salidas de los bloques no se conectarán entre si. • La evaluación de una red se termina antes de iniciar la siguiente

Diagrama a bloques

Lista de instrucciones Este tipo de lenguaje es el más antiguo y es la base para todos los lenguajes de programación que existen, este lenguaje es el precursor del diagrama escalera ya que este se utilizaba cuando las computadoras aun no tenían capacidad gráfica. Todos los lenguajes son traducidos a lista de instrucciones. Características principales: • Todos los lenguajes pueden ser traducidos a lista de instrucciones, pero no al revés. • La programación es más compacta. • Este lenguaje es el mas completo de todos.

Texto estructurado El texto estructurado se compone de una serie de instrucciones que se pueden ejecutar, como sucede con los lenguajes superiores, de forma condicionada. Este lenguaje es muy similar al lenguaje C y sobre todo a PASCAL (“IF..THEN..ELSE”) o en bucles secuenciales (WHILE..DO). Características principales: • Trata indistintamente las mayúsculas y las minúsculas • Soporta instrucciones aritméticas complejas. • Soporta ciclos de iteración (repeat – until, while – do)

INSTRUCCIONES DE PROGRAMACIÓN •

Lógicas ( And, or, not……)

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Temporización ( A la conexión, Ala desconexión….)

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Contadores ( ascendente, Descendente,…..)

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Operaciones ( Adición, resta, multiplicación,…..)

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Igualdades ( = )

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Desigualdades (no igual)

DIRECCIONAMIENTO:

Reglas para programar: 1) El físico (elemento captor) manda al virtual. 2) En realimentaciones y enclavamientos , se dibuja igual las entradas como en el plano eléctrico de lógica cableada el NA se dibuja abierto en el virtual, y el NC se dibuja cerrado en virtual

FUNCIONES LÓGICAS AND, OR, NOT.

III. MATERIALES Y EQUIPOS Virtual •

Computadora personal o Laptot

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Software con licencia o gratuito con sus limitaciones.

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Internet

-Físico HERRAMIENTAS: •

-Alicate de electricista universal de 1/8 x 4 pulg.

•

-Alicate de electricista punta semi redonda de 1/8 x 6 pulg.

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-Cuchilla de electricista.

•

-Destornillador de electricista punta plana ¼ x 4 pulg. y 1/8 x 4 pulg. MÁQUINAS Y MÓDULO

•

-Motor eléctrico trifásico rotor cortocircuitado 3 kw 220v 60 Hz.

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- Módulo de logo Siemens. INSTRUMENTOS:

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-Pinza volt amperimétrica 0- 600V; 0- 30A

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- Mego metro 0- 500V.

IV. CONCLUSIONES •

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Siempre que se habla de control de procesos industriales, los PLC son los dispositivos más adecuados para el desarrollo de sistemas de este tipo, incluyendo la automatización en la industria automotriz en aplicaciones como el overhead, donde el uso de un PLC facilita la automatización del proceso por las altas prestaciones que brinda en cuanto a comunicaciones y flexibilidad. Se diseñó un sistema de control utilizando PLCs CompactLogix y MicroLogix de Allen Bradley, los cuales por su capacidad cubren los

requerimientos del overhead y soportan comunicación Ethernet IP inalámbrica así como de la red de campo DeviceNet; este diseño se puede adaptar a determinadas especificaciones dependiendo de los clientes

•

El diseño de los programas de los PLCs del tablero principal y de cada cargobus se basa en una lógica de control secuencial que funciona de acuerdo al estado de cada cargobus, de las estaciones, de los sensores, y de los distintos elementos que componen el sistema. La información que se maneja es procesada por los controladores para luego ser trasmitida a través de una función de mensajería, que es una de las principales herramientas proporcionadas por las plataformas Rockwell Software y Allen Bradley.

TRABAJO MODULO 1 SIEMENS:

I:1.3 I:1.5 O:2.2 O:2.10 O:2.15 I:3.0 I: 3.15

O:4.2 O:4.12 I:5.0 I:5.7

ALLEN BRADLEY

I:1/3 I:1/6 O:2/2 O:2/10 O:2/15 I:3/0 I:3/15 O:4/2 O:4/12 I:5/0

I:5/7

MODULO 2:

OUT 1 OUT 5 OUT 9 OUT 13

MODELO 3

IN 0 IN4 IN 8 IN 12 IN DC COM