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• Alan Patrick

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EJERCICIOS DE TRABAJO FINAL DE SEMESTRE Realizar los 4 ejercicios planteados en grupo de 2 personas. −

Entregar el día del examen:

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Realizar el diseño electromecánico (realizado en autocad)

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Realizar la programación del PLC (Autocad)

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Realizar el diseño de las conexiones Plano (Autocad)

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Realizar la simulación en el PLC S7-300

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Uno de los problemas planteados cargar en el PLC para su demostración

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Defender el ejercicio que lo cargue al PLC (el día de entrega de notas)

Ejercicio 1 Puente grúa Se trata de automatizar el funcionamiento del puente grúa para el ciclo descrito en la figura. Como se puede observar, se trata de un puente grúa que toma piezas de la cinta A, les aplica un baño en la cuba y, finalmente, las deposita en la cinta B. S4

S5

S6

S3

S2 S1

CINTA A

CUBA

CINTA B

La grúa dispone de un motor asíncrono para el desplazamiento vertical del electroimán, y de otro motor asíncrono para el desplazamiento horizontal del carro de la grúa. L as situaciones extremas del electroimán se detectan con los sensores S2 y S3 y las posiciones del carro frente a las dos cintas y la cuba con los sensores S4, S5 y S6. La presencia de pieza en la cinta A se detecta con el sensor S1. Dispone así mismo de un pulsador de marcha y un pulsador de paro (paro a fin de ciclo) para poner operativa la instalación. Las piezas se toman de la cinta A mediante la activación del electroimán y se depositan en la cinta B desactivando el electroimán. Las piezas tienen que estar introducidas en la cuba sin desprenderse del electroimán. Se considera posición de reposo de la grúa cuando el carro está en la posición izquierda (S4 accionado) y el electroimán en la posición superior (S3 accionado). A continuación se proporciona la tabla de símbolos con cada una de las direcciones empleadas: Símbolo Pulsador de Marcha Pulsador de Paro Sensor S1 Sensor S2 Sensor S3 Sensor S4 Sensor S5 Sensor S6 Electroimán Motor desp vertical descenso Motor desp. vertical ascenso Motor desp. horizontal derecha Motor desp. horizontal izquierda

Dirección I 0.0 I 0.1 I 1.1 I 1.2 I 1.3 I 1.4 I 1.5 I 1.6 Q 4.0 Q 5.0 Q 5.1 Q 5.2 Q 5.3

Tipo de Dato BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL

Comentario Pulsador de marcha del sistema Pulsador de paro a fin de ciclo Detección de pieza Electroimán abajo Electroimán arriba Carro posición izquierda Carro posición centro Carro posición derecha Sujeción de pieza Motor asíncrono desplazamiento verticalasíncrono desplazamiento Motor verticalasíncrono desplazamiento Motor horizontal Motor asíncrono desplazamiento horizontal

EJERCICIO 2 Llevar a cabo la automatización de una máquina que se dedica a reunir cajas de 4 en 4 para su posterior apilado. Para ello utilizaremos tres cilindros A, B y C. En la siguiente figura se muestra el proceso que posteriormente indicaremos su funcionamiento.

Como se ve en la figura, tendremos varios finales de carrera para cada cilindro: El cilindro A, tendrá 5 finales de carrera: FCA0, FCA1, FCA2, FCA3 Y FCA4. La motivación es para reunir 4 cajas una detrás de otra. El cilindro B, tiene 2 finales de carrera, FCB0 y FCB1. Se encarga de apilar las 4 cajas al contenedor. El cilindro C, tiene 2 finales de carrera también, FCC0 y FCC1. Se encarga de hacer de tope para el agrupamiento de las primeras 4 cajas. Tenemos un sensor de presencia de cajas (M). Antes de nada, el modo inicial en el que ha de estar dicha automatización es el siguiente: el cilindro A y B, han de estar retraídos y el C extendido.

El modo de funcionamiento es el siguiente: Cuando se detecte una caja (sensor M activo), el cilindro A se extenderá empujándola primeramente hasta el final de carrera FCA4. Después de esto retrocederá de nuevo el cilindro A. En una nueva detección de caja, el cilindro A la apilará también, lógicamente hasta FC3 (pues el hueco FC4 está ya ocupado y no se podrá empujar más allá gracias al tope que hace el cilindro C al estar extendido). Después nuevamente A se retrocederá. Análogamente con dos presencias de cajas más, se apilarán en

FCA2 y FCA1. Una vez q las 4 cajas estén agrupadas, el cilindro C retrocederá (pues no hace falta hacer tope, y para evitar una posible colisión con el cilindro B), y el cilindro B se extenderá para apilar las 4 cajas en el contenedor. Posteriormente el cilindro B retrocederá, y de nuevo el cilindro C se extenderá, pasando todo a estar en la situación inicial, listo para un nuevo ciclo.

Para su funcionamiento utilizar los cilindro A , B y C como muestra la figura.

CILINDROS A Y B

CILINDRO C

EJERCICIO 3 Cadena de desengrase Se dispone de una cadena de tratamiento y desengrase de chapas metálicas, constituida por los siguientes elementos: −

Un carro que permite desplazar las piezas lateralmente. El motor del carro es un actuador biestable, con dos posiciones: derecha (C+) e izquierda (C–).

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Unas pinzas, unidas a un cable, que permiten agarrar las chapas de metal. El cable se enrolla/desenrolla sobre un tambor solidario al eje de un motor situado en el carro.

−

Dicho motor de elevación posee dos posiciones: subir (ME+) y bajar (ME–).

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Tres finales de carrera (C1, C2 y C3) situados en una guía paralela a la guía por la que se desplaza el carro. Estos sensores permiten saber la posición del carro.

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Dos finales de carrera (h y b) que permiten saber la posición (arriba/abajo) de las pinzas.

En la figura siguiente se representa el sistema:

El funcionamiento del sistema es el siguiente: Carga: −

Cuando se pulsa Marcha (ON) comienza el ciclo. Si el sistema se encuentra en la posición inicial (carro en posición de carga (C1) y las pinzas arriba (h) y abiertas (S1)), entonces el motor de elevación provoca el descenso (ME–) de las pinzas.

−

Cuando las pinzas llegan abajo (b), se detecta la presencia de una chapa por medio de un sensor inductivo (p) integrado en las pinzas: •

Si existe una chapa metálica, el ciclo continúa.

•

Si no existe una chapa metálica, el motor de elevación sube otra

vez las pinzas, estando de nuevo preparado el sistema para comenzar el ciclo cuando el operador pulse Marcha. Si se detecta una chapa metálica, el ciclo continúa de la siguiente forma: -

Se cierran las pinzas (P+) para agarrar la chapa metálica.

-

Cuando las pinzas se han cerrado (S2), entonces el motor de elevación comienza a enrollar el cable (ME+), provocando el ascenso de la chapa.

-

Cuando las pinzas llegan a arriba (h), el motor del carro comienza a funcionar desplazándolo hacia la derecha (M+), hasta que este llega a la posición de baño (C2).

Baño: 1. En este momento el motor de descenso hace bajar (ME–) la chapa, sumergiéndola en el baño. 2. Cuando la chapa se encuentra sumergida, lo cual ocurre cuando el motor de descenso

llega a la posición

de abajo (b),

entonces

se conectan

simultáneamente un agitador (V) y una resistencia calefactora (R). 1. El agitador se encuentra funcionando durante 10 segundos, mientras que la resistencia actúa durante 5 segundos. 2. Una vez que haya terminado el proceso de agitación y calefacción, el motor de elevación sube la chapa (ME+) hasta la posición de arriba (h). 3. Nota: Observar que el proceso de calefacción termina antes, por lo que deberá esperar a que el agitador finalice. 4. El proceso de baño anterior (pasos 1, 2 y 3) debe repetirse 5 veces. Nota: Se debe utilizar un contador que nos permita saber cuántas veces se ha bañado la chapa. Dicho contador se incrementará cada vez que finalice un baño.

Además, recordar que el contador debe comenzar desde cero en cada ciclo, por lo que deberemos ponerlo a cero en la etapa inicial. Descarga: −

Una vez finalizados los 5 baños de la chapa, el carro debe desplazarse a la posición de carga (C3).

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En este momento el motor de descenso hace bajar (ME–) la chapa.

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Cuando la chapa se encuentra en la posición de abajo (b), las pinzas se abren (P–), dejando caer la chapa metálica sobre un palet.

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Una vez que las pinzas estén abiertas (S1), se esperará 3 segundos, tiempo suficiente para que el operador recoja el palet.

−

Transcurridos esos 3 segundos, el motor de elevación subirá las pinzas.

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Cuando las pinzas lleguen a la posición de arriba, el carro se desplazará hacia la izquierda (C–).

−

Cuando el carro llegue a la posición de carga (C1), se detendrá el sistema, estando de nuevo preparado para un nuevo ciclo cuando se pulse ON.

Los actuadores y sensores involucrados en el sistema son los siguientes:

EJERCICIO 4 Deseamos automatizar el proceso que se muestra en la siguiente figura:

Pasemos a describir el proceso: Un móvil se desliza por el eje movido por un motor de doble sentido de giro, que será movido por dos contactores (KM_IZQ, KM_DER). El móvil se deslizará de izquierda a derecha sin ninguna interrupción, al pulsar el pulsador de marcha, es decir, comienza su andadura y al llegar a un fin de carrera, automáticamente se invierte el sentido y así un vaivén continuado. Si pulsamos el pulsador de parada, debe detener el motor, pero no en el acto, sino al final del movimiento de vaivén ya iniciado. Si pulsamos el pulsador de emergencia, debe producir el retroceso inmediato del móvil a la posición de origen. Es decir, es igual que el de parada, pero en vez de terminar el movimiento hasta el siguiente fin de carrera, lo que hace es invertir el sentido para volver al fin de carrera pero de “origen”. La novedad en el funcionamiento respecto del pulsador de parada, es que aunque pulsemos de nuevo el pulsador de marcha, no funcionará hasta darle al pulsador.