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OBJETIVO GENERAL SOFWARE: FACTORY I/O: 

El objetivo principal parte de la necesidad de la realización de una instalación industrial, a partir de la cual se ha desarrollado una solución en base a los conocimientos y técnicas recibidos en clases el modelado y la simulación de una planta real, en el software Factory I/O.

CADE SIMU: 

Realizar el reconocimiento de distintos mandos eléctricos con ayuda del software CADE SIMU, para conocer la función de diferentes elementos de control que pueden ser utilizados y automatizados en la práctica.

OBJETIVOS ESPECIFICOS SOFWARE: FACTORY I/O:  Permitir el control automático de la instalación en simulación mediante el desarrollo un programa de autómata simplificado capaz de simular alguno de los funcionamientos de la instalación real.  Capturar la información de la instalación y sus sistemas para su tratamiento, con posibilidad de tratamiento remoto.  Efectuar un análisis de los diferentes eventos que surjan durante la simulación CADE SIMU:   

Establecer información sobre funcionamiento del simulador CADe_SIMU. Desarrollar la simulación de circuitos diferentemente estructurados, pero con el mismo propósito en el software CADe_SIMU. Accionar de forma adecuada el control en las dos modalidades requeridas. Demostrar el correcto accionamiento del arranque de forma práctica aprendiendo a invertir el giro de un motor AC.

EQUIPOS Y MATERIALES  Una PC prestada  Software: Factory I/O, CADE SIMU

FACTORY I/O Es una simulación de fábrica 3D para la formación programación PLC Siemens. Practica de tareas de control del mundo real con más de 20 escenas inspiradas en aplicaciones industriales comunes. El ser creativo y cuyo diseño con propios escenarios de automatización usando una paleta de partes industriales. El escenario más común es usar Factory I / O como plataforma de capacitación de PLC, ya que los PLC son los controladores más comunes que se encuentran en aplicaciones industriales. Sin embargo, también se puede usar con microcontroladores, SoftPLC, Modbus, entre muchas otras tecnologías.

Fig.1. Elementos o componentes básicos utilizados en el entorno de simulación NAVEGACIÓN EN FACTORY Una de las habilidades más importantes para aprender en Factory I / O es cómo usar cámaras. Las cámaras se utilizan para navegar en el espacio 3D y son la clave para interactuar con partes o construir nuevas escenas. Puede usar tres tipos de cámaras: Orbit (1) , Fly (2) y First Person (3)

Acostúmbrese a cada tipo probando las acciones como se describe a continuación. Tenga en cuenta que cada cámara fue diseñada para un propósito funcional específico.

Fig.2. Diferentes tipos de desplazamientos utilizados en el entorno de simulación. ENTORNO DE TRABAJO ABRIR UNA ESCENA Para abrir una escena, elija Abrir en el menú Archivo (Ctrl + O) y selecciónela de la lista haciendo clic izquierdo. Factory I / O viene con 21 escenas, a las que se puede acceder en la pestaña Escenas. También puede usar cualquiera de estas escenas como punto de partida para una nueva abriéndola y guardándola con un nombre personalizado.

Fig.3. Diferentes tipos de escenarios utilizados en el entorno de simulación. Creación de una escena

Factory I / O incluye una gran selección de piezas inspiradas en los equipos industriales más comunes. Puede crear una fábrica virtual colocando y organizando estas partes juntas. Siguiendo los siguientes pasos, aprenderá a crear un sistema de clasificación simple.

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Haga clic en Archivo, elija Nuevo ( Ctrl + N ) para crear una escena vacía.

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Si la paleta no está visible, haga clic en el icono de la paleta.

En la barra de herramientas, seleccione la cámara Orbit ; debe usar la cámara Orbit al editar.

Elija la categoría de piezas de carga pesada de la paleta y haga clic con el botón izquierdo y arrastre un transportador de rodillos a la escena. Establezca el punto de interés de la cámara en el borde del transportador haciendo doble clic izquierdo sobre él. Luego, acerque con la rueda del mouse para obtener una vista más cercana. La mayoría de las piezas se crearán a la altura del punto de interés, excepto aquellas que generalmente se colocan en el piso, como cintas transportadoras, bastidores, escaleras, etc. En la paleta, seleccione la categoría Sensores y haga clic izquierdo y arrastre un sensor difuso. Haga clic derecho en el sensor difuso y seleccione Duplicar en el menú contextual. Seleccionar todas las piezas con la herramienta de selección rectangular por el botón izquierdo del ratón sobre el fondo de la escena y dibujar un rectángulo intersección de todas las piezas que se incluirán en la selección. Haga clic derecho en la parte superior de la selección y elija Grupo. En cualquier momento, puede desagrupar haciendo clic derecho en un grupo y seleccionando Desagrupar. Puede seleccionar una parte dentro de un grupo manteniendo presionada la tecla Ctrl y haciendo clic izquierdo. Con el grupo anterior seleccionado, haga clic derecho en cualquier parte y elija Duplicar.Mueva el grupo recién creado a una posición válida y repita el proceso, de modo que termine con tres grupos de transportadores y sensores. Cuando un cuadro rojo rodea grupos o partes, significa que se cruzan con otras partes y se destruirán al cambiar del modo Edición al modo Ejecutar. Haga clic derecho en un transportador y haga clic en el botón Yaw o - para rotarlo. La mayoría de las partes solo permiten rotaciones de 90º; Los sensores pueden girar libremente alrededor del eje local superior.

Fig.4. Selección de los distintos componentes para la simulación.

PROPUESTA DE INSTALACIÓN Y SIMULACIÓN En este momento se hace una propuesta de forma lógica del modelo para la instalación y se explicará cual es el procedimiento seguido en la simulación. Se comentan cual son las restricciones que hay que tener en cuenta para crear el modelo de simulación, y cuál es mi propuesta de modelo y de simulación. DESCRIPCION DEL ESCENARIO Y PROBLEMA PLANTEADO Realice un escenario para el transporte de carga de paquetes mediante el control de pulsadores con su respectiva programación, y mediante un potenciómetro. CONTADOR DE PAQUETES (CAJAS) ECENARIO DE CONTROL FACTORY I/O Lo primero que tenemos que hacer es identificar los actuadores que intervienen en el sistema así como los sensores que se ocuparán para activar dichos actuadores tenemos primeramente el emisor de cajas tenemos la banda transportadora de entrada una cuchilla que se activará cuando detengamos el sistema y funcionará como un tope o una detención de las cajas tenemos también la segunda banda transportadora que será la banda de salida y el removedor los sensores que ocuparemos además de los botones del tablero de control y el potenciómetro será también este sensor que se encuentra a la mitad del sistema de transportación o entre ambas bandas transportadoras y el sensor que se encuentra en la salida el sensor del medio irá asociado al contador que se mostrará en este display y el sensor de salida a la activación o desactivación del removedor.

Fig.5. Descripción del área de trabajo para la simulación. PROGRAMACION ENPLEADA EN EL ESENARIO CONTADOR DE PAQUETES (CAJAS) Vamos a file drivers y seleccionamos control i/o nos vamos a dar empezamos con el botón de start el cual activara el emisor de cajas no funciones funciones lógicas agregamos una función de ser y reaser para englobar esta señal la cual se desenclavar a con el botón de stop al cual se le agregará la función de nota indicando el cambio de estado de 1 a 0 para desenclavar esta señal de igual manera vamos a agregar la activación de los leds indicadores de cada uno de los botones el botón de stern y el del botón de stop de igual manera con un enclavamiento el cual se desea que se

enclavará con el botón de start y también vamos a asociar la cuchilla de detención para detener las cajas que se encuentren en la banda transportadora . Ahora también tenemos que asociar el potenciómetro ya que la configuración de ambas bandas transportadoras es de tipo análoga esta velocidad estará controlada por medio de un potenciómetro el cual tendrá efecto sobre la velocidad de ambas bandas transportadoras por eso van en serie ahora vamos a asociar el sensor de salida con la activación y desactivación del removedor para ello vamos a ocupar dos funciones una función llamada fuel y la cual indicará cuando el sensor deje de ser continuo o se interrumpa es decir que la señal cambie de 1 a 0 de positivo a negativo a esto se va a referir con increíble esta señal cada vez que cambie de 1 a 0 activara el removedor y de igual manera cuando cambien nuevamente a su estado original de 1 desactivará el removedor. Ahora asociaremos la señal el sensor que se encuentra a la mitad de ambas bandas o que divide a ambas bandas justo antes de la cuchilla de detención este sensor irá asociado con una función rising greger es decir cada vez que cambie de su estado 1 a 0 y regrese nuevamente al estado 1 contar a un objeto ya que irá asociado con un contador un contador de incremento 7 y el cual tendrá una salida en la señal de activación o el indicador de luz que agregamos a este escenario y desplegará la cuenta actual en el contador que se encuentra en el tablero de control esta señal se desee enclavará con el botón de reset y tendrá un valor de prisa. Nos vamos a veces en valor numérico o tipo de dato numérico lo configuramos para que tenga un número de número máximo de 10 piezas o 10 cajas y nos llevamos a su máximo número lo que hará el sistema o el programa será que cada vez que este sensor cambia su estado de 1 a 0 y regrese nuevamente a su estado 1 contra un objeto el cual desplegará en el contador o en el display que tenemos colocado en el tablero de control una vez que este contador llegue al número 10 activará una luz indicadora y sirena que podrá servirle como indicador al operador que se encuentre en frente de esa estación de trabajo para indicarle que ya el lote se cumplió o ya llegó al número máximo de piezas que eran requeridas y de esta manera podrá ir al botón de stop y detener el proceso por último agregamos el indicador led del botón de reset con una función de set la cual será des enclavada también con el botón start verificamos que no haya ninguna función que no esté que no halla funciones que no estén asociadas a su entrada o a su salida.

Fig.6. Descripción de la programación lógica empleada para la simulación. CONTADOR DE PAQUETES (CAJAS) ECENARIO DE CONTROL FACTORY I/O FUNCIONAMIENTO GENERAL Asignamos una velocidad por medio del potenciómetro y vemos que empieza a contar si detenemos el proceso activa la cuchilla detiene las cajas y de igual manera se detiene el emisor el trabajo del operador tendría que ser separar estas cajas o retirarlas de lo contrario ya no contarán estas cajas ya que al estar unidas contaría nada más como un objeto podemos resetear el contador y reiniciar el proceso y una vez que llegue al número 10 activara el emisor de luz y la sirena el operador en ese momento puede venir y detener el proceso. DESCRIPCION POR PARTES: 1. Damos play a la simulación, vemos el tablero de control no se mueve nada a menos que se encienda el pulsador 1 de color verde seguidamente activamos el potenciómetro el cual regulara la velocidad de la banda transportadora de paquetes. 2. Llegado a cierto tiempo contara mediante el display que se observa llegado a un total de 10 cajas, dará aviso mediante un luz y sirena, que se tenga que detener mediante la cuchilla de

3. 4. 5. 6.

detención. Activamos el pulsador de color rojo el cual accionara la cuchilla de detención para que no se de el transporte de paquetes. Con el pulsador de color amarrillo pasamos a resetear la luz y sirena, y se observa que continúa detenido el sistema. Con el pulsador 1 reseteamos todo, y vuelve a dar comienzo otra vez el sistema Con el botón de emergencia de paro se detiene todo en su totalidad.

Fig.8. Funcionamiento de la simulación. CADe_SIMU Es un software de diseño y simulación de circuitos eléctricos y automáticos con carácter exclusivamente educacional. Es responsabilidad de cada uno el utilizarlo con un propósito diferente al mencionado, en especial al profesional (por ejemplo, proyectos laborales…). Este software está en continuo desarrollo y puede tener carencias y/o fallos de diseño y/o simulación. Cabe decir que el diseño e implementación de circuitos debe cumplir con la normativa vigente de cada país, especialmente el relativo a seguridad, técnico y legal. CONCEPTOS GENERALES DE USO: A continuación, se describen unas características de uso del software:  En principio la última versión de programa puede abrir y simular archivos de versiones anteriores, aunque la compatibilidad 100% es abrir el archivo con la versión de programa con el cual se ha diseñado.  Los elementos que tienen el mismo nombre se activan al unísono, pues se consideran partes de una misma paramenta. Por ejemplo, añadimos una bobina y tras esta añadimos un contacto auxiliar NA y otro NC. En pantalla veremos 3 elementos diferentes. Si les ponemos el mismo nombre, cuando se active la bobina actúan los contactos auxiliares.  Cuando se insertan elementos es obligatorio cambiar el nombre que tienen por defecto para una correcta simulación.

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En modo “Simulación”, para accionar los elementos hacemos click izquierdo encima del elemento concreto. Hay elementos que al soltar el click retornan a su posición de reposo (por ejemplo, pulsador, detectores…). Para mantener su accionamiento activo hacemos click izquierdo encima y sin soltar arrastramos puntero de ratón un poco, y veremos que queda accionado el elemento. Hay 2 elementos (conmutador I-II-III y conmutador I-0-II) que para que gire en un sentido u otro hacemos click encima del elemento con botón izquierdo o derecho.  Se pueden usar varias ventanas para la creación de un mismo circuito. Para simular todas a la vez seleccionamos “simular todos los documentos” y después en “Simulación”. El uso de esta característica puede ser: a. Separar circuitos de fuerza, maniobra, señalización y/o seguridad. b. El circuito es bastante extenso. c. Separación de procesos concretos de un mismo circuito. d. Creación de “bloques estándar de función” de trabajo, y luego asociamos o enlazamos cualquier circuito en la otra ventana. Se enlazan de dos maneras diferentes:  en la librería “cables y conexiones” tenemos los elementos llamados “conexión de salida” y “conexión de entrada”, y 2) con contactos auxiliares. En una ventana tenemos la paramenta principal (por ejemplo, bobina) y en la otra ventana contactos auxiliares de esta bobina.

Fig. 9. Creación de circuitos en ventanas diferente.

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Se pueden copiar y pegar elementos y partes de circuitos entre ventanas.

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Podemos “combinar” en un mismo circuito elementos de diferentes lenguajes de programación: ladder (KOP o diagrama de escalera), lógica (FBD o FUP) y esquema eléctrico (contactos eléctricos). Aunque esto no es correcto, en CADe_SIMU funciona

perfectamente. Un ejemplo sería la puerta NOT, que está disponible en la librería de lógica. Sólo hay que tener presente si trabajas con DC o AC. 

Impresión de documentos. Siempre que creamos un documento, independiente del programa que sea se debe configurar unas opciones iniciales. Para configurar vamos a “Archivo > configuración” y configuramos lo deseado. Cade_Simu tiene poquitas opciones, pero una muy importante es nuestra presentación en pantalla: vertical u horizontal. En función de la selección, en el documento veremos un contorno que será nuestra área de trabajo. La parte del circuito que esté fuera de esta área no se imprimirá (podéis comprobarlo haciendo “presentación preliminar”), aunque si permite la simulación y diseño.

En “Archivo > configuración” hay opciones sencillas, así explicaré “opciones de impresión”: 1. Escala es un zoom del documento. Se suele poner 2. 2. Desplazamiento X desplazar vista en horizontal hacia la derecha. 3. Desplazamiento Y desplazar vista en vertical hacia abajo. En cada modificación hacer uso de presentación preliminar para ver los resultados. Y no olvidaros de “Archivo > configurar impresora” para seleccionar impresora y enviar vuestro archivo correctamente a la impresora.  Se puede enlazar CADe_SIMU con PC_Simu (software básico de SCADA/HMI). En este aspecto decir que para comunicarse entre los programas utiliza el portapapeles de Windows, por lo que hay que abstenerse de utilizar otros programas cuando estemos simulando con PC_Simu. Para comenzar la simulación guardamos los documentos primero. Vamos a PC_Simu y seleccionamos “Modo > Simulación” y tras esto “Modo > Inicio”. A partir de ahora el portapapeles de Windows lo está usando este programa. Y tras esto vamos a CADe_SIMU y seleccionar “Modo > simulación”. Ahora podréis ver el estado de los elementos en las tablas. Para salir del enlace: en PC_Simu vamos a “Modo > fin” y “Modo > edición”, y para CADe_SIMU PROCEDIMIENTOS: Se puede evidenciar que cada quien tiene su manera específica de crear circuitos lógicos con diferente manera de diseño, pero con el mismo fin e funcionamiento. En el presente trabajo se busca diseñar el sistema de control requerido para realizar el arranque directo de un motor trifásico.

1. Análisis de las herramientas del simulador.

Fig. 10. Análisis de las herramientas del simulador. 2. Selección de un formato de hoja adecuado para la presentación de las simulaciones.

Fig.11. Selección de un formato de hoja adecuado para la presentación de las simulaciones.

INVERSION DE GIRO DE MOTOR TRIFASICO 6 TERMINALES

Fig. 12. Inversión de giro de motor 6terminales en CADE-SIMU 1.- Identificar la línea y el neutro en nuestro tablero didáctico para proceder a iniciar la conexión, esto es muy importante que se tenga en claro de donde poder conectar y sacar la alimentación ya que si no lo hacemos correctamente corremos el riesgo de dañar nuestros elementos y dañarnos a nosotros mismos del ser el caso. 2.- A partir de la línea se saca un cable que ira conectado a un pulsador NC que será utilizado como pulsador de paro para este circuito, lo utilizamos como un elemento de protección en el circuito de mando posea al menos uno de ellos para evitar inconvenientes cuando exista una falla. 3.- De la salida del pulsador NC de emergencia procedemos a sacar un cable para conectarlo en la entrada de un pulsador NA que nos servirá como pulsador de marcha para activar nuestro circuito, de la salida del este pulsador ira conectado un alambre al contacto NC del contactor K1, esto permitirá que cuando se accione el contactor uno el contactor K2 no pueda funcionar, seguidamente en paralelo realizamos el mismo procedimiento con el contactor K2 4.- De la salida del contacto NC del contactor K1 procedemos a conectar en la bobina A1 del contactor K1, de la salida A2 de la bobina del contactor K1 se conecta al neutro, seguidamente realizamos en paralelo el mismo procedimiento con el contactor K2 5.- Procedemos a conectar en paralelo un contacto NA del contactor K1 al pulsador S1 de marcha, esto hará que cuando se energice el circuito mediante el pulsador de marcha se enclave el contactor. 6.- Una vez conectado el circuito de mando, procedemos a conectar el circuito de potencia Partiendo de los terminales del motor trifásico conectándolos a U, V, W que irán conectadas a las salidas del contactor K1 y sus entradas a las líneas 1,2,3 para energizar el motor a momento del arranque, en paralelos se conecta un segundo contactor invirtiendo un de sus fases esto para que al momento de activar el motor pueda girar en sentido horario y al

pulsar el par de emergencia y al activar el segundo pulsador el motor pueda girar en sentido anti horario.

Fig. 13. Simulación inversión de giro de motor 6terminales en CADE-SIM ANALISIS INTERRUPTORES.  Un interruptor (simple), permite abrir o cerrar un circuito y permanece en la misma posición hasta que volvemos a presionar.  Un interruptor doble o bipolar es un interruptor que abre y cierra dos circuitos al mismo tiempo PULSADORES.  Un pulsador permite abrir o cerrar el circuito solo mientras estemos actuando sobre él. Cuando dejamos de presionar vuelve a su posición inicial.

PULSADOR NORMALMENTE ABIERTO (NA):  En el estado de reposo el circuito está abierto, y se cierra cuándo se presiona. PULSADOR NORMALMENTE CERRADO (NC):  En el estado de reposo el circuito permanece cerrado, y se abre cuándo se presiona. RELÉS. Uno relé es un interruptor automático controlado por la electricidad. Los relees permiten abrir o cerrar circuitos eléctricos sin la intervención humana. El relé es el elemento que da la orden de que funcione el motor de una puerta automática, las luces de un semáforo, el motor de un ascensor, y multitud de sistemas automáticos. Su funcionamiento es el siguiente: Cuando se hace pasar corriente eléctrica a través de la bobina o electroimán, este genera un campo magnético a su redor, y atrae la armadura que, con su movimiento, hace que los contactos cambien de posición. De esta manera estamos actuando sobre un conmutador por medio de la corriente eléctrica, sin contacto físico. El símbolo del relé varía en función del número de contactos que tenga. Puede ser un interruptor, un conmutador unipolar, un conmutador doble o bipolar. MOTOR TRIFÁSICO 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 y muy a menudo, están equipados para trabajar a dos tensiones nominales distintas. RESULTADOS EN CADE SIMU Manejo del programa y funcionamiento del circuito: CORECTO RESULTADOS FACTORY I/O Para la implementación del modelo físico se ha usado el software Factory I/O (Factory I/O s.f.) que nos permite la simulación de instalaciones industriales. Es un software muy completo ya que cuenta con un gran interfaz gráfico además de poder establecer conexión con autómatas reales de diversas marcas como con la simulación software.

CONCLUSIONES EN CADE SIMU  Para cualquier conexión de 210 v se puede utilizar el mismo circuito de control sin necesidad de realizar ningún cambio alguno, para conseguir un cambio de giro únicamente cambiar sus fases  En las configuraciones del motor para que funcione a diferentes voltajes hay que saber fijarse bien en la placa del motor para no tener ningún problema y así evitar dañarlo  Es muy importante tener una luz piloto en todos los circuitos de control para poder saber si está conectado o no, para poder invertir el giro de un motor solo se invierte una de sus fases. CONCLUSIONES FACTORY I/O

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Se ha conseguido realizar una copia digital de una instalación real, lo que nos permite realizar modificaciones sobre la misma, muy útil cuando se quieren realizar modificaciones en la misma o añadir modos de funcionamiento.

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Este modelo de instalación se ha desarrollado en base a conocimientos adquiridos.

RECOMENDACIONES FACTORY I/O  Implementar la funcionalidad completa de la instalación real.  Simular fallos en los sensores y actuadores, para ver cómo reacciona el modelo ante estos fallos.  Mejora del rendimiento, evitando tiempos muertos, en la lectura de una PC de pocos recursos RECOMENDACIONES EN CADE SIMU  Se recomienda a cada estudiante que tenga muy en claro la función de cada elemento que se puede llegar a utilizar en todo lo que es control industrial ya que, si no se conoce adecuadamente su simbología, su clase y su función podemos llegar a tener inconvenientes al momento de accionar cualquier artefacto. BIBLIOGRAFIA EN CADE SIMU  INTRUMENTACION Y CONTROL. NET José Villa Julca  MANUAL ELECTRICO SCHNEIDER ELECTRIC BIBLIOGRAFÍA FACTORY I/O  Factory I/O. Formación PLC de Próxima Generación con Factory I/O. s.f. https://factoryio.com/es/ (último acceso: 20 de 06 de 2017).  Foundation, OPC. OPC Standard. s.f. https://opcfoundation.org/about/what-is-opc/ (último acceso: 20 de 06 de 2017).

ANEXOS