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PLC - Controladores Lógicos Programables Sena Virtual Distrito Capital 2005

Lección 10 Migración a LADDER Mando Convencional Mando con PLC Alistamiento Proceso de Programación

Lección 11 Aplicaciones básicas de Migración Eléctrica a LADDER Mando con Electroválvulas Monoestables Mando con Electroválvulas Biestables

Lección 12 Método LADDER Simplificado Método LADDER Simplificado Ejemplo de Aplicación

Semana 4 - Módulo 1

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Módulo 1 - Semana 4

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Lección 10 Migración Eléctrica a LADDER Mando Convencional y Mando con PLC Existen en la industria una gran cantidad de máquinas industriales que utilizan mandos convencionales basados en lógica cableada, algunas de las cuales no requieren cambiar a un mando programado. Sin embargo, en otros casos este es un procedimiento que necesario, siguiendo las especificaciones de optimización de los procesos para mejorar la producción de una empresa. En esta lección se pretenden dos cosas, en primer lugar, mostrar la importancia y la tradición que tienen los mandos convencionales con lógica cableada usando un gran repertorio de técnicas y métodos de soluciones Eléctricas, Eléctrico Neumáticas y Eléctrico Hidráulicas. Y por otro, a partir de estas soluciones mostrar que se puede migrar a soluciones programadas aprovechando sus ventajas en comparación con el mando convencional y tomando como punto de partida algunas técnicas de programación básica utilizando diagramas LADDER. A continuación se presenta la comparación entre un mando convencional con lógica cableada y un mando programado con PLC.

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Pasos para utilizar el PLC a partir de una solución eléctrica cableada Cuando se requiere migrar una solución funcional de control eléctrico a PLC son necesarios una serie de pasos que dependiendo del PLC a utilizar, pueden variar en algunos detalles. A continuación se ilustra a modo de sugerencia un esquema general:

Alistamiento Pasos para utilizar el PLC a partir de una solución eléctrica cableada. Cuando se requiere migrar una solución funcional de control eléctrico a PLC son necesarios una serie de pasos que depen-diendo del PLC a utilizar, pueden variar en algunos detalles. A continuación se ilustra a modo de sugerencia un esquema general: Diagrama de la solución de control eléctrico Efectúa el diseño del control secuencial con solución convencional cableada, si tienes fortaleza en este campo o si lo entiendes mejor así. Después te darás cuenta que las habilidades y destrezas adquiridas a lo largo del curso, te pueden encaminar a soluciones directas en el PLC. Ten presente que en algunos de éstos esquemas se desarrollan métodos y técnicas para la eliminación de cruces de señal. Hay que tener en cuenta que en este paso es importante resaltar donde se presentan cruces de señal para el caso en el que el PLC requiere saber de la eliminación. Lista de asignaciones con base en la sintaxis del PLC a utilizar Cada PLC posee una sintaxis propia dada por el fabricante. La sintaxis hace referencia a los símbolos absolutos que reconoce el PLC y que se encuentran en el programa. En el diagrama de la solución eléctrica - cableada o en los tableros de controles de las máquinas se encuentran unos símbolos relativos a la operación o mando a realizar. La lista de asignaciones consiste en la relación de los símbolos relativos con los símbolos absolutos. A cada símbolo relativo se le asigna un símbolo absoluto para que lo entienda el PLC durante la interpretación del programa.

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Layout de cableado con base en el PLC a utilizar Los PLCs pueden ser compactos o modulares, de pocas o muchas entradas, con pocas o muchas salidas, con fuente de alimentación interna, con módulos de entradas tipo NPN o PNP, entre otros. Lo que se busca con este paso es mostrar en un diagrama de conexionado o Layout de cableado, la conexión de las entradas (como sensores, finales de carrera, etc.) y la conexión de las salidas (como solenoides, lámparas, pantallas, motores, relés, contactores, entre otros) al PLC. Nota: Antes de empezar a trabajar con el PLC es necesario haber estudiado el catálogo brindado por el fabricante. pueden ser compactos o modulares, de pocas o muchas entradas, con pocas o muchas salidas, con fuente de alimentación interna, con módulos de entradas tipo NPN o PNP, entre otros. Lo que se busca con este paso es mostrar en un diagrama de conexionado o Layout de cableado, la conexión de las entradas (como sensores, finales de carrera, etc.) y la conexión de las salidas (como solenoides, lámparas, pantallas, motores, relés, contactores, entre otros) al PLC.

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Proceso de Programación Cuando la etapa de alistamiento se ha cumplido nos queda la etapa de proceso de programación en donde se encuentran las fases de edición del programa o realización del diagrama LADDER. Por ejemplo, el traslado del programa del cargador de programa o consola de programación, o del PC a la memoria del PLC y la ejecución del programa en el PLC. El resultado de esta última fase permite la prueba del programa en el PLC, para saber si cumple o no con los objetivos propuestos, en el caso que no sea así, hay que entrar a la fase de depuración o corrección del programa.

Edición de Programación Para realizar la edición o depuración del programa el PLC debe estar en MODO STOP. Esta operación MODO STOP se logra mediante la activación de un interruptor (hardware en el PLC o en la consola de programación si la tiene) o por el software desde un PC. La transferencia del programa realizado en el cargador de programa (program loader) o PC al PLC se realiza siguiendo los procedimientos expuestos en los manuales de los fabricantes. Un ejemplo: Para el PLC MICRO 1 IDEC IZUMI la transferencia se realiza activando la tecla TRS (transfer), después la tecla ENT (Enter) en la pantalla aparece la opción para autorizar transferir el programa del Loador Program al PLC, y luego se activa la tecla ENT para confirmar la decisión de transferir el programa de la memoria de Loador program a la memoria del PLC Para correr el programa y ejecutarlo, el PLC debe ser llevado a MODO RUN. Esta operación MODO RUN se logra de la misma manera que como se realiza el MODO STOP. 8 Traslade su proceso al lenguaje de programación del PLC a utilizar. 8 Cárguelo en la memoria del PLC y llévelo al modo RUN 8 Realice pruebas y verifique el funcionamiento.

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Debido a las limitaciones que nos surgen al no contar con un PLC en el ciberespacio, nos queda únicamente efectuar la etapa completa de alistamiento y la etapa de programación en la fase de ejecución la cual la realizamos a través de la simulación. Módulo 1 - Semana 4

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Para la edición del programa con diagrama LADDER utilizaremos WINSPS versión 3.22 de licencia gratuita para el PLC CL150 en español, éste lo puedes descargar en la siguiente dirección electrónica: http://193.108.217.183/ATProducts/plcwebsite/englisch/default.htm También esta el TRILogi versión Educacional, que se puede descargar de la dirección: http://www.tri-plc.com/trilogi.htm. Con este software gratuito de libre distribución se pueden realizar edición con diagrama LADDER y simulaciones de los programas que se realicen en el curso. En la siguiente sección realizaremos algunas migraciones de la lógica cableada a la lógica programada.

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Lección 11 Aplicaciones básicas de Migración Eléctrica a LADDER Dispositivo Expulsador Automático de piezas La aplicación básica consiste en un actuador neumático, Cilindro de doble efecto, con Electroválvula monoestable Y1, realizando un proceso automático de avance y retroceso del vástago del cilindro, utilizando un pulsador S Normalmente Abierto NA para dar inicio a la secuencia y los finales de carrera FC S1 para detectar la posición atrás del vástago siendo importante al iniciar la secuencia, su presencia como condición de inicio y S2 para detectar la posición delante del vástago del cilindro. En esta lección se presentan dos soluciones. La primera solución utilizando un relé auxiliar y la segunda solución, simplificando el relé auxiliar. La solución Eléctrico-Neumática para esta aplicación es la siguiente: Solución con relés auxiliares: Diagrama Neumático

Solución Eléctrica Cableada

Esta es una solución típica en Electro neumática y es representada en sus diagramas Neumático y Eléctrico – Cableado.

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Recuerda que en la carga, en este caso, el solenoide de una válvula monoestable no posee contactos y no posee memoria neumática, por eso se hace necesario utilizar Relé auxiliar K1 para crear la memoria eléctrica y de esta forma mantener activado el solenoide hasta que llegue al final de carrera S2 debido a un simple impulso del pulsador de inicio S1. Este esquema de solución generalmente la recordamos con el nombre de Paro prioritario en lógica cableada.

¿Qué hacemos ahora? Primero: Identificamos cuáles serían las entradas a nuestro PLC, así como también las salidas y Relés auxiliares. Para nuestra aplicación así: Descripción Entradas S1 Pulsador de Inicio S2 Final de Carrera Vástago afuera Salidas Y1 Solenoide Electro válvula Monoestable Relés Auxiliares K1 Relé para memoria eléctrica de Y1

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Segundo: Buscamos en el manual del PLC los símbolos que entiende el PLC, es decir, su sintaxis y se la asignamos a los símbolos que encontramos en el Diagrama Eléctrico, mediante la utilización de una lista de asignaciones. Miremos como quedaría la lista de asignaciones: Símbolo Asignación Entradas S1 I0.0 S2 I0.1 Salidas Y1 Q0.0 Relés Auxiliares K1 M0.0

Descripción Pulsador de Inicio Final de Carrera Vástago afuera Solenoide Electroválvula Monoestable Relé para memoria eléctrica de Y1

Recuerda que puedes descargar el manual del PLC CL 150 de Documentos del Curso y si estas utilizando otro PLC no importa el fabricante, es probable que puedas conseguir estos símbolos en el manual en una sección generalmente denominada Allocation Numbers. Para el PLC CL 150 lo encontramos en Direcciones de bit y módulo página 104 del manual. En esta aplicación 1, sólo necesitamos dos bits imagen de entrada. Aunque p odemos utilizar imágenes de entrada desde I 0.0 hasta 47.7 es decir que este PLC tiene 48 bytes (de 0 a 47) o 484 bits de entrada disponibles. De la misma manera para nuestra aplicación sólo necesitamos 1 bit imagen de salida. Aunque p odemos utilizar imágenes de salida desde Q 0.0 hasta 31.7 es decir que el PLC tiene 32 bytes (de 0 a 31) ó 256 bits de salida disponibles. Y para terminar esta migración necesitamos un relé interno (también llamado bit o Marca). En nuestro PLC CL 150 tenemos Marcas desde M 0.0-151.7. Lo cual quiere decir que nos ahorramos el Relé Auxiliar físico que utilizamos en la Solución Eléctrica en la lógica Cableada.

¿Cómo se edita el Diagrama LADDER? Sigue las instrucciones que se encuentran en los documentos del curso sobre Ambientes de Programación. Allí también están estos pasos detallados. Vamos a nuestro Editor en WinSPS: Encontramos la siguiente ventana, que se denomina Editor de WinSPS, en la cual activamos el icono Dado que vamos a trabajar en lenguaje de diagrama de contactos LADDER.

Y damos clic sobre el ícono

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Donde nos aparece una pantalla en la cual, al final, se recomienda digitar la lista de asignaciones como sigue:

El; es para que el compilador no tenga en cuenta lo que está después de él. Después damos clic al icono

Y estamos listos para empezar nuestro programa, hacemos clic al icono

Ubícate después del encabezado y antes de la directiva EM (End Module). No vayas a borrar a EM. Luego activamos la función insertar rama con un clic donde aparece lo siguiente:

y damos clic adelante, permitiéndonos insertar una rama o peldaño del diagrama LADDER. De esta forma se encuentra activado el Editor de LADDER. Como aparecen en la siguiente imagen… Módulo 1 - Semana 4

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El signo de interrogación avisa que hay que asignar un símbolo con la sintaxis del PLC. Hay que tener presente que en este software solo se puede editar rama por rama. Así que vamos a editar la primera rama de la aplicación. Escribimos en la parte azul donde está el interrogante, la asignación para el pulsador de inicio en nuestro caso I0.0 y la asignación para el solenoide (carga o salida del circuito) en nuestro caso Q0.0 e insertamos un contacto NA en paralelo con I0.0 y después insertamos un contacto NC en serie con el paralelo. Luego se sigue el mismo procedimiento de asignar símbolos con la sintaxis del PLC. Observa la siguiente imagen para guiarte

Observa que aunque digites la asignación como I0.0, I0, 1 y, M0, 0 el software te la cambia según lo que escribiste en el fichero de símbolos llamado también lista de asignaciones.

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Ahora si das clic al icono

Se desactiva el editor LADDER o KOP quedando la primera rama editada. Ahora hay que hacer lo mismo para la segunda rama. Ubica al cursor debajo de la rama que editaste Mira la siguiente figura para mostrarte donde

Inserta una nueva rama y realiza el procedimiento anterior. Compara tu diagrama con el que sigue:

Desactiva el editor de LADDER o KOP y ya editaste tu programa de Diagrama de Contactos para esta sencilla aplicación. Ya migraste una solución Eléctrica a una Solución programada con Lenguaje de contactos. Felicitaciones!!! Ahora te vamos a mostrar los pasos para cargar este programa al PLC y como ejecutarlo.

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En el Editor WinSPS has clic en el icono Y verás el siguiente combo

Y has clic en Cargar y aparecerá la siguiente pantalla:

Y hasta aquí nos puedes acompañar porque no tienes Conectada interfaz ni el PLC.

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¿Qué sigue? El PLC se pasa a MODO STOP, transfiere el programa al PLC y pregunta al usuario si quiere pasar a MODO RUN y empieza a correr el programa en el PLC. Y eso es todo. Ahora veamos una solución donde el PLC empieza a tener ventaja sobre las soluciones con la lógica cableada.

Solución sin relés auxiliares: Diagrama Neumático

Solución Eléctrica Cableada

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Explicación: Recuerda que el PLC posee una memoria imagen de salidas, eso quiere decir que se puede usar la imagen de la salida Y1 y crear los contactos asociados con esa imagen de la salida. Para la solución programada sin la utilización de marcas y utilizando la memoria imagen de la salida Y1, te mostramos a continuación la lista de asignaciones: Símbolo Entradas S1 S2 Salidas

Asignación

Descripción

I0.0 I0.1

Pulsador de Inicio Final de Carrera Vástago afuera

Y1

Q0.0

Solenoide Electro válvula Monoestable

Ya suprimimos el uso del relé auxiliar K1. A continuación mostramos la Solución sin relés internos.

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Dispositivo Estampador Semi-Automático de piezas Esta aplicación busca mostrar una Solución con Electro válvulas Biestables para migrarla a una solución programada. Condiciones para el automatismo: 8 No se detecta pieza 8 No hay temporización de ninguna clase 8 El mando es semiautomático por no tener detección de pieza 8 Las tres Electro válvulas son Biestables 8 Los tres cilindros son de doble efecto

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Descripción de los movimientos presentados en la Ecuación de secuencia: Movimientos A+ AB+ BC+ C-

Descripción Avance a sujetar pieza. Salida del Vástago del Cilindro A Retorno del cilindro Sujetador. Entrada del Vástago del Cilindro A Avance a estampar pieza. Salida del Vástago del Cilindro B Retorno del cilindro estampador. Entrada del Vástago del Cilindro B Avance a expulsar pieza estampada. Salida del Vástago del Cilindro C Retorno del cilindro expulsador. Entrada del Vástago del Cilindro C

Diagrama Neumático

Ecuación de Secuencia

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Descripción de la solución: La solución planteada a continuación utiliza la técnica denominada Paso a Paso Biestable, la cual la puedes recordar consultándola en los Documentos del curso. Antes de iniciar la secuencia: El final de carrera S1, el sensor S3 y el sensor S5 se encuentran activados por el vástago de los tres cilindros respectivamente. El último grupo o paso debe estar energizado. Si no es así, se acciona el pulsador de RESE, para energizar el último paso el seis, confirmando el movimiento C-, des-energizando el paso anterior, el cinco y preparando el primer paso, paso uno. Al accionar el pulsador de inicio S, estar presente el sensor S5 y el contacto del paso seis; 8 Se energiza el relé K1 del primer paso, paso uno. Los contactos de este relé: 8 Retienen la alimentación de la bobina de K1, 8 Preparan el siguiente paso, paso dos, 8 Elimina el paso anterior, paso seis, 8 Activa el solenoide Y1, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Sujetador A (sujeta la pieza) Al activarse el final de carrera S2 y estar presente el contacto del Paso uno; 8 Se energiza el relé K2 del segundo paso, paso dos. Los contactos de este relé: 8 Retienen la alimentación de la bobina de K2, 8 Preparan el siguiente paso, paso tres, 8 Eliminan el paso anterior, paso uno, 8 Activa el solenoide Y3, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Estampador B (estampa la pieza)

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Al activarse el sensor S4 y estar presente el contacto del Paso dos; 8 Se energiza el relé K3 del tercer paso, paso tres. Los contactos de este relé: 8 Retiene la alimentación de la bobina de K3, 8 Prepara el siguiente paso, paso cuatro, 8 Elimina el paso anterior paso dos, 8 Activa el solenoide Y4, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Estampador B (se retira el dispositivo estampador) Al activarse el sensor S3 y estar presente el contacto del paso tres; 8 Se energiza el relé K4 del cuarto paso, paso cuatro. Los contactos de este relé: 8 Retiene la alimentación de la bobina de K4, 8 Prepara el siguiente paso, paso cinco, 8 Elimina el paso anterior paso tres, 8 Activa el solenoide Y2, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Sujetador A (se retira el dispositivo sujetador) Al activarse el final de carrera S1 y estar presente el contacto del Paso 4; 8 Se energiza el relé K5 del segundo paso, paso cuatro. Los contactos de este relé: 8 Retiene la alimentación de la bobina de K5, 8 Prepara el siguiente paso, paso seis, 8 Elimina el paso anterior, paso cuatro, 8 Activa el solenoide Y5, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Expulsador C (expulsa la pieza estampada) Al activarse el sensor S6 y estar presente el contacto del Paso 2; 8 Se energiza el relé K6 del sexto paso, paso seis. Los contactos de este relé: 8 Retiene la alimentación de la bobina de K6, Semana 4 - Módulo 1

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8 Prepara el siguiente paso, paso uno, 8 Elimina el paso anterior paso cinco, 8 Activa el solenoide Y6, de la Electro válvula Biestable del Cilindro Estampador C (se retira el dispositivo expulsador) Realicemos la migración de esta solución a una solución programada con PLC: Empecemos por realizar la lista de asignaciones identificando las entradas, las salidas y los relés auxiliares, que se utilizan en la solución Eléctrica – Cableada. Símbolo Asignación ENTRADAS S I0.0 S1 I0.1 S2 I0.2 S3 I0.3 S4 I0.4 S5 I0.5 S6 I0.6 SALIDAS Y1 Q0.0 Y2 Q0.1 Y3 Q0.2 Y4 Q0.3 Y5 Q0.4 Y6 Q0.5 RELE AUXILIAR K1 M0.0 K2 M0.1 K3 M0.2 K4 M0.3 K5 M0.4 K6 M0.5

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Descripción Pulsador de Inicio Final de Carrera Vástago de cilindro A, Adentro Final de Carrera Vástago de cilindro A, Afuera Sensor, Final de Carrera Vástago de cilindro B, Adentro Sensor, Final de Carrera Vástago de cilindro B, Afuera Sensor, Final de Carrera Vástago de cilindro C, Adentro Sensor, Final de Carrera Vástago de cilindro C, Afuera Solenoide Electro válvula del cilindro, Para avance de A Solenoide Electro válvula del cilindro, Para retorno de A Solenoide Electro válvula del cilindro, Para avance de B Solenoide Electro válvula del cilindro, Para retorno de B Solenoide Electro válvula del cilindro, Para avance de C Solenoide Electro válvula del cilindro, Para retorno de C Relé para memoria eléctrica de Y1 Relé para memoria eléctrica de Y3 Relé para memoria eléctrica de Y4 Relé para memoria eléctrica de Y2 Relé para memoria eléctrica de Y5 Relé para memoria eléctrica de Y6

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Solución Cableada Eléctrica

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A continuación presentaremos la Solución programada con Diagrama LADDER… realizada en el editor de Diagrama de contactos KOP O LADDER Rama por Rama:

Realiza la Solución programada ahora sin relés internos o marcas. Aprovechando la memoria IMAGEN de salidas en el PLC Módulo 1 - Semana 4

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Lección 12 Método LADDER Simplificado Método LADDER simplificado El siguiente método consiste en una técnica secuencial utilizando Marcas en las Etapas o pasos acordados en la ecuación de secuencia y de la utilización de bobinas de enganche SET-RESET. Las siguientes son las características de estas bobinas: Actúan como relés de memoria tipo Flip – Flop, con doble bobina y no necesitan auto mantenimiento. La lógica de la función SET se conoce como LATCH, y la lógica de la función RESET como UNLATCH. Puesto que se trata de relés que se configuran como salidas de doble bobina, se omite la instrucción OUT y en su reemplazo se emplean las instrucciones SET y RESET. No se pueden utilizar para temporizadores, contadores y registros en forma directa, se deben utilizar bobinas auxiliares. Para realizar la puesta a uno de una Marca o Salida, se necesita la instrucción SET y para realizar la puesta a cero de una Marca o Salida, se requiere la instrucción RESET.

Marcas: Cada relé interno o Marca que se utiliza en cada Etapa, se entra con SET y al final de todas las etapas se tumba con RESET.

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Salidas: En este método es necesario conocer si los actuadores son Monoestables o Biestables. De esto depende la cantidad de acciones SET–RESET que se deben ejecutar en cada etapa, para cada salida, sin olvidar que también dependen de la ecuación de secuencia.

Primera Etapa:

Segunda Etapa:

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Última Etapa:

Este método no es camisa de fuerza para utilizar SET RESET en las aplicaciones, pero si le da la iniciación a los que no han programado PLC Observa la aplicación del método en el control secuencial con movimientos simultáneos para un manipulador básico.

Dispositivo Manipulador Esta aplicación busca aplicar las instrucciones de SET y RESET directamente en una solución programada con PLC. Diagrama Neumático

Ecuación de Secuencia

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En la siguiente ecuación de secuencia se presentan movimientos simultáneos en algunos pasos que optimizan la solución: Descripción de los movimientos presentados en la Ecuación de secuencia: Movimientos A+ AB+ BC+ CCoff D+ D-

Descripción Avance lateral a la derecha. Cilindro A Retorno Lateral a la Izquierda. Cilindro A Avance hacia abajo. Cilindro B Retorno hacia arriba. Cilindro B Avance de la unidad adelante, que tiene el cilindro B. Motor activado hacia la derecha. Motor C Retorno de la unidad atrás, que tiene el cilindro B. Motor activado hacia la izquierda. Motor C Apagado del Motor Activación de Vacío, para agarre de pieza con la ventosa Desactivación de Vacío, suelta la pieza

Veamos la lista de asignaciones… La siguiente figura te ubica para encontrar en el Editor WinSPS la salida de puesta a uno SET y salida de puesta a cero RESET. Símbolo Asignación Descripción ENTRADAS S I0.0 Pulsador de Inicio Sensor. Final de Carrera Lateral Izquierda. Cilindro S1 I0.1 A Sensor. Final de Carrera Lateral Derecha. Cilindro S2 I0.2 A Sensor. Final de Carrera Vástago de cilindro B, S3 I0.3 Arriba Sensor. Final de Carrera Vástago de cilindro B, S4 I0.4 Abajo Sensor. Final de Carrera Unidad atrás, movida por S5 I0.5 Motor C Sensor. Final de Carrera Unidad adelante, movida S6 I0.6 por Motor C S7 I0.7 Detector de agarre de la pieza. Vacuóstato

SALIDAS Y1

Q0.0

Y2

Q0.1

Y3

Q0.2

Y4

Q0.3

K1

Q0.4

K2

Q0.5

Solenoide. Electroválvula del cilindro, avance derecha de A Solenoide. Electroválvula del cilindro, retorno de A Solenoide. Electroválvula Monoestable del cilindro. Para movimiento abajo y arriba de B Solenoide. Electro válvula Monoestable del cilindro. Para Válvula Generadora de vacío D, agarrar pieza y soltar la pieza Solenoide. Electro válvula del cilindro. Para avance unidad adelante de C Solenoide Electro válvula del cilindro. Para retorno unidad atrás de C

La siguiente figura te ubica para encontrar en el Editor WinSPS la salida de puesta a uno SET y salida de puesta a cero RESET.

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Solución Programada:

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Edita este programa en el ambiente WinSPS. Te invitamos a realizar la práctica en vivo…en el Centro Metalcánico Regional Distrito Capital. Participa en el foro y vota sobre qué prácticas de las que editamos en el curso quieres desarrollar.

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