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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACAN

REPORTE TCNICO

ADAPTACIN DE UN APILADOR AUTOMTICO DE DISCOS COMPACTOS A

UNA LNEA DE PRODUCCIN MANUAL

CONTROL MODERNO APLICADO A MQUINAS ELCTRICAS ROTATORIAS Y A

SISTEMAS AUTOMATIZADOS

TRABAJO DE SEMINARIO QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECNICO

P R E S E N T A:

CRUZ JUREZ DANIEL ABDN

MXICO D.F. SEPTIEMBRE, 2008.

IPN

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA UNIDAD CULHUACAN

TESINA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO POR LA OPCION DE TITULACION: SEMINARIO CONTROL MODERNO APLICADO A MQUINAS ELCTRICAS ROTATORIAS Y A SISTEMAS

AUTOMATIZADOS

REG: FNS5122005/08/2008 PRESENTA:

DANIEL ABDN CRUZ JUREZ

TEMA

ADAPTACIN DE UN APILADOR AUTOMTICO DE DISCOS COMPACTOS A UNA LNEA DE PRODUCCIN MANUAL

OBJETIVO: Este proyecto tiene como finalidad desarrollar los ajustes necesarios para poder implementar un apilador de discos compactos en una lnea de produccin manual controlado mediante un PLC.

NDICE:

CAPTULO I. INTRODUCCIN CAPTULO II. GENERALIDADES CAPTULO III. DIAGRAMAS DE PROCESO CAPTULO IV. DESARROLLO CAPTULO V. CONCLUSIONES

COORDINADOR ASESOR ASESOR

M. EN C. LZARO EDUARDO CASTILLO BARRERA

ING. EDGAR MAYA PREZ

M. EN C. GUILLERMO TRINIDAD SNCHEZ

ASESOR

M. EN C. HCTOR BECERRIL MENDOZA

JEFE DEL DEPARTAMENTO DE I.C.E.

AGRADECIMIENTOS Gracias Dios, que me ha dado tanto en la vida, y que sin su luz yo no hubiera podido lograr nada. Gracias. A mi padre, cuyo amor y ejemplo forjaron mi personalidad. Siempre lo recordar como el gran hombre que fue, aunque s que nunca me ha dejado solo, incluso al escribir esto. Gracias pap. A mi madre que con su amor, esfuerzo y sacrificio me han mantenido siempre de pi. Le doy gracias por la libertad que me dio, ya que sin ella no hubiera conseguido, esto, an a costa de mucho sufrimiento. Gracias mam. A mi hermana mayor, que siempre busc lo mejor para m. Por haber estado ah desde el comienzo y en mi crecimiento para guiarme y apoyarme. Por la confianza que me tuvo y su ayuda en mis proyectos. Gracias Clara. A mi hermano el hombre, porque me entiende, siempre me ha apoyado y ayudado. Por haber sido esa figura a seguir cuando era nio. Tengo mucha de su influencia que me ha ayudado en mi vida. Gracias Carlos. A mi hermana menor, mi HER-MA-NI-TA, que me ha apoyado tanto, que siempre confi en m, y nunca me falt su cario y ternura. Gracias Lidia. A mis sobrinos cuya existencia y cario han servido tambin como motivacin. Gracias Armando y Violeta. A mis amigos, que sin su ayuda yo no hubiera podido conseguir este logro. Por haberme salvado la vida incontables veces, y tratarme como un hermano. Gracias a todos.

A las familias de mis amigos, que me han apoyado como a ellos mismos. Gracias. A mis parientes que me han apoyado. Gracias Al glorioso Instituto Politcnico Nacional, por ser una gran casa de estudio y forjarme en mi vida profesional. Una gran experiencia en la vida y un orgullo ser politcnico. A mis compaeros de trabajo y jefes que me han ayudado y dado facilidades lo largo de mi carrera y a los que actualmente ayudaron a la realizacin de este proyecto. Gracias. A toda persona que en algn momento me ha ayudado, y puedo olvidarlo, le agradezco lo que haya hecho por m. Gracias. Creo me han faltado palabras para expresar el sentir de agradecimiento a todos los que tuvieron que ver con mi preparacin. Espero poder ayudarles cuando me necesiten. Solo puedo decirles:

GRACIAS TOTALES!

SEMINARIO DE TITULACIN

NDICE

CAPITULO 1. INTRODUCCIN

1.1 INTRODUCCIN -------------------------------------------------------------------------------- 2

1.2 OBJETIVO DEL PROYECTO ---------------------------------------------------------------- 3

1.3 JUSTIFICACIN -------------------------------------------------------------------------------- 3

CAPTULO II. GENRALIDADES 2.1 AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL ------------------------------------------------------- 5

2.2 SISTEMAS DE CONTROL -------------------------------------------------------------------- 5

2.2.1 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL SEGN SU

COMPORTAMIENTO ---------------------------------------------------------------------------- 5

2.2.2 TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL --------------------------------------------------- 6

2.2.3 CARACTERSTICAS DE UN SISTEMA DE CONTROL ---------------------------- 6

2.3 MODELOS MATEMTICOS ---------------------------------------------------------------- 7

2.3.1 FUNCIONES DE TRANSFERENCIA ---------------------------------------------------- 9

2.3.2 DIAGRAMAS DE BLOQUES ------------------------------------------------------------- 10

2.4 INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL ---------------------------------------------------- 12

2.5 CONTROL A BASE DE RELEVADORES ----------------------------------------------- 12

2.5.1. CONTACTOS DEL RELEVADOR ----------------------------------------------------- 14

2.5.2 VENTAJAS DEL USO DE RELEVADORES ------------------------------------------ 14

2.5.3 RELEVADOR DE ESTADO SLIDO -------------------------------------------------- 14

2.6 CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES (PLCS) ---------------------- 14


2.6.1 VENTAJAS DE LOS PLCS --------------------------------------------------------------- 15

2.6.2 OPERACIN BSICA DE UN PLC ---------------------------------------------------- 16

2.6.3 SISTEMAS DE NUMERACIN DECIMAL Y BINARIO-------------------------- 18

2.6.4 VALOR LGICO 0 Y VALOR LGICO 1 -------------------------------------------- 18

2.6.5 SECUENCIA DEL PLC -------------------------------------------------------------------- 18

2.6.6 TIEMPO DE RESPUESTA ---------------------------------------------------------------- 19

2.6.7 SENSORES ------------------------------------------------------------------------------------ 20

2.6.7.1 TIPOS DE SENSORES ------------------------------------------------------------------- 21

2.6.7.2 CARACTERSTICAS DE LOS SENSORES ---------------------------------------- 23

2.6.7.3 RESOLUCIN Y PRECISIN DE LOS SENSORES ----------------------------- 23

2.6.8 ACTUADORES------------------------------------------------------------------------------- 24

2.6.9 ENTRADAS DISCRETAS ----------------------------------------------------------------- 24

2.6.10 ENTRADAS ANALGICAS------------------------------------------------------------- 26

2.6.11 SALIDAS DISCRETAS ------------------------------------------------------------------- 27

2.6.12 SALIDAS ANALGICAS ---------------------------------------------------------------- 28

2.6.13 CREACIN DE PROGRAMAS -------------------------------------------------------- 29

2.6.14 DIAGRAMA DE ESCALERA ----------------------------------------------------------- 29

2.6.15 LISTA DE INSTRUCCIONES ---------------------------------------------------------- 32

2.6.16 DIAGRAMA A BLOQUES --------------------------------------------------------------- 32

2.6.17 INSTRUCCIONES ------------------------------------------------------------------------- 33

2.6.18 ESTATUS DE FUNCIONES ------------------------------------------------------------- 35

2.6.19 FORZADO DE SEALES ---------------------------------------------------------------- 37

CAPTULO III. DIAGRAMAS DE PROCESO 3.1 PROCESO DE PRODUCCIN DE DISCOS COMPACTOS ------------------------ 39

3.2 ACTIVIDADES DE EMPAQUE ------------------------------------------------------------ 40


CAPTULO IV. DESARROLLO 4.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA -------------------------------------------------- 42

4.2 DESARROLLO DEL PROCESO ----------------------------------------------------------- 45

4.3 CONEXIN DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL PLC --------------------------------- 53

4.4 TABLA DE DIRECCIONAMIENTOS DEL PLC -------------------------------------- 54

4.5 PROGRAMA DEL PLC ---------------------------------------------------------------------- 55

CAPTULO V. CONCLUSIONES 5.1 CONCLUSIONES ------------------------------------------------------------------------------ 57

BIBLIOGRAFA ------------------------------------------------------------------------------------ 58


CAPTULO I

INTRODUCCIN



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CAPTULO I. INTRODUCCIN 1.1 INTRODUCCIN

El rea de la Automatizacin desarrolla actividades industriales, educativas, de investigacin y servicio en sistemas dinmicos y sus aplicaciones de control automtico. La apertura de mercados ha provocado que las industrias compitan en el mbito internacional, tanto en cantidad como en calidad. Al analizar la maquinaria y equipo empleados se puede saber qu tan desarrollada est una empresa, ya que su rendimiento es fundamental en los objetivos de produccin. Actualmente, los sistemas automatizados son referentes de industrializacin adems de ofrecer mejoras de costos y calidad, haciendo ms eficientes los procesos mediante el uso de sistemas de control y automatizacin. La automatizacin de procesos simplifica el trabajo y faculta a las mquinas para realizar operaciones de manera automtica. Al aumentar la eficiencia de la maquinaria, una empresa logra disminuir la produccin de piezas defectuosas, maximizando la calidad en sus productos y servicios gracias a la exactitud de sus mquinas automatizadas. Todo esto ayuda a las empresas a aumentar su competitividad para poder continuar vigente en el mercado, ya que por el contrario, las empresas sufren el riesgo de quedarse rezagadas. Es evidente la importancia de que los ingenieros actuales tengan conocimientos slidos acerca de las tcnicas de automatizacin para eficientar procesos dentro de su campo laboral y as contribuir al desarrollo de las empresas. Este seminario de Control Moderno Aplicado a Mquinas Elctricas Rotatorias y a Sistemas Automatizados, ofrece las bases para proyectar, disear e implantar mejoras en los procesos.



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1.2 OBJETIVO DEL PROYECTO Implementar un dispositivo apilador de discos compactos en una lnea de produccin manual, con el fin de hacer ms eficiente el proceso de empaque, gracias a la disminucin de tiempo requerido en realizar dicha tarea y la reduccin del personal operativo implicado en ello.

1.3 JUSTIFICACION Es de especial inters disminuir el tiempo que lleva el proceso de recolectar los estuches de discos de la banda transportadora. Es posible disminuir el nmero de operadores destinados a realizar esta actividad, reubicndolos en otra parte, disminuyendo el riesgo de que algn producto sea daado por el mal manejo que le pueda dar algn operador, evitando as las mermas y reprocesos que se originen de esos percances. Tomando en cuenta que dada la diversidad de tamaos de estuches para CD y DVD, casi la mitad de la produccin necesita ser procesada en estas lneas de produccin. Por tanto, este dispositivo apilador ofrece una mejora considerable en los tiempos de operacin de las rdenes fabricadas en estas lneas manuales. Considerando las caractersticas del dispositivo, no es necesario bastante capacitacin para que sea ajustado, y cualquier operador con poca experiencia puede hacerlo. El mantenimiento es resulta bastante sencillo, porque no tiene componentes de difcil acceso y su funcionamiento no es complicado.


CAPTULO II

GENERALIDADES


CAPITULO 2. GENERALIDADES

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CAPITULO II. GENERALIDADES 2.1 AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL Es el uso de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinarias y/o procesos industriales substituyendo a operadores humanos. El alcance va ms all que la simple mecanizacin de los procesos ya que sta provee a operadores humanos mecanismos para asistirlos en los esfuerzos fsicos del trabajo, la automatizacin reduce ampliamente la necesidad sensorial y mental del humano. La automatizacin como una disciplina de la ingeniera es ms amplia que un mero sistema de control, abarca la instrumentacin industrial, que incluye los sensores y transmisores de campo, los sistemas de control y supervisin, los sistema de transmisin y recoleccin de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales. 2.2 SISTEMAS DE CONTROL Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado. Un sistema se puede dividir en cinco componentes principales:

La entrada (o entradas al sistema). El controlador y los dispositivos de actuacin. La instalacin (mecanismo o proceso que se controla). La salida (variable controlada). Elementos de retroalimentacin (sensores).

Analizando los efectos que el controlador y la instalacin tienen sobre las entradas, se pueden predecir las salidas que se obtendrn como resultado bajo determinadas condiciones. Con el objeto de poder realizar este anlisis, se deber modelar el sistema por medios matemticos. 2.2.1 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL SEGN SU COMPORTAMIENTO

1. Sistema de control de lazo abierto. Es aquel sistema en que solo acta el proceso sobre la seal de entrada y da como resultado una seal de salida independiente. Estos sistemas se caracterizan por:

Sencillos y de fcil conceptos.



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Nada asegura su estabilidad ante una perturbacin. La salida no se compara con la entrada. Es afectado por las perturbaciones. La precisin depende de la previa calibracin del sistema

2. Sistema de control de lazo cerrado. Son los sistemas en los que la accin de control est en funcin de la seal de salida. Sus caractersticas son:

Complejos, pero amplios de parmetros. La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema. Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentacin. Ms estable a perturbaciones y variaciones internas.

2.2.2 TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL Los sistemas de control son agrupados en tres tipos bsicos: Hechos por el hombre. Como los sistemas elctricos o electrnicos que estn permanentemente capturando seales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviacin de los parmetros pre-establecidos del funcionamiento normal del sistema, actan la cibermania de la sala mediante sensores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones operacionales normales de funcionamiento. Naturales, incluyendo sistemas biolgicos. Por ejemplo los movimientos corporales humanos como el acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistema de control biolgico los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En la entrada se procesa el movimiento o no, la salida es la direccin hacia la cual se hace referencia. Cuyos componentes estn unos hechos por el hombre y los otros son naturales. Se encuentra el sistema de control de un hombre que conduce su vehculo, este sistema est compuesto por los ojos, las manos, el cerebro y el vehculo. La entrada se manifiesta en el rumbo que el conductor debe seguir sobre la va y la salida es la direccin actual del automvil. 2.2.3 CARACTERSTICAS DE UN SISTEMA DE CONTROL

Seal de Corriente de Entrada: Considerada como estmulo aplicado a un sistema desde una fuente de energa externa con el propsito de que el sistema produzca una respuesta especfica.



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Seal de Corriente de Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no

relacionarse con la respuesta que implicaba la entrada.

Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la

respuesta deseada.

Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. Conversin: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen

en la variable.

Variaciones Externas: Son los factores que influyen en la accin de producir un cambio de orden correctivo.

Fuente de Energa: Es la que entrega la energa necesaria para generar cualquier tipo de

actividad dentro del sistema.

Retroalimentacin: La retroalimentacin es una caracterstica importante de los sistemas de control de lazo cerrado. Es una relacin secuencial de causas y efectos entre las variables del sistema. Dependiendo de la accin correctiva que tome el sistema, este puede apoyar o no una decisin, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroalimentacin negativa; si el sistema apoya la decisin inicial se dice que hay una retroalimentacin positiva

2.3 MODELOS MATEMTICOS Los modelos matemticos son simplemente representaciones matemticas de sistemas del mundo real. Estos modelos se desarrollan a travs de la aplicacin, a los elementos de un sistema, de las reglas conocidas del comportamiento. La ley de Hooke para el funcionamiento de un muelle es un ejemplo:

xKF s= donde F es la fuerza aplicada al muelle, x es el desplazamiento debido a la aplicacin de la fuerza y sK es la constante de elasticidad del muelle. Empleando relaciones fsicas de este tipo se



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pueden desarrollar sistemas ms complicados que un muelle. En la figura se muestra una ilustracin del sistema, que consiste en un bloque con una determinada masa, suspendido de un amortiguador que est fijado a una pared. La masa est enganchada al muelle y en el otro extremo se produce el desplazamiento de la posicin de equilibrio. Se utilizarn los siguientes smbolos para representar los diversos parmetros del comportamiento del sistema: =y desplazamiento de la masa. =M masa del bloque. =sK constante del muelle. =dK coeficiente de amortiguacin del amortiguador. =x desplazamiento del extremo del muelle.

Figura 2.3.1. Diagrama esquemtico de un sistema amortiguador de masa de muelle.

La operacin del sistema se puede describir como la suma de fuerzas aplicadas a la masa. La fuerza debida a la aceleracin de la masa es:



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2

2

dtydM

La fuerza debida al amortiguador es:

dtdyKd

La fuerza debida al muelle es:

xKyK ss el resultado de sumar todas las fuerzas es:

xKyKdtdyK

dtydM ssd =++2

2

en este sistema, la entrada es x , que representa el desplazamiento del extremo del muelle y la salida del sistema es y , que representa el desplazamiento del bloque. El sistema ha sido descrito por una ecuacin lineal de segundo orden que relaciona la entrada y la salida. Esta descripcin matemtica del sistema permite analizar su comportamiento. Antes de comenzar el anlisis, sin embargo, se desarrollarn otras herramientas de utilidad para la construccin del modelo. 2.3.1 FUNCIONES DE TRANSFERENCIA Las ecuaciones diferenciales lineales se pueden rescribir utilizando el operador diferencial s . La variable s se utiliza para la representacin de la operacin matemtica de tomar la derivada de



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una variable dependiente con respecto al tiempo. De este modo, las funciones que son variables de tiempo (por ejemplo ( )tx e ( )ty ) se convierten en funciones de la variables (por ejemplo ( )sX e ( )sY ). Aplicando a s las transformadas de Laplace, las ecuaciones lineales diferenciales se pueden convertir en expresiones equivalentes que son funciones de s . Aplicando s a la ecuacin anterior, se puede escribir como: ( ) ( ) ( ) ( )sXKsXKssYKsYMs ssd =++2 la funcin de transferencia relaciona la salida del sistema con una entrada. La funcin de transferencia de la amortiguacin de la masa de un muelle se puede obtener rescribiendo de la ecuacin anterior como: ( )

( ) sds

KsKMsK

sXsY

++= 2 2.3.2 DIAGRAMAS DE BLOQUES Suele ser de utilidad proporcionar una representacin esquemtica del sistema junto con el modelo matemtico. El diagrama de bloques es un recurso frecuente de representacin grfica de las relaciones establecidas entre los componentes del sistema. Estos diagramas se construyen a partir de cuatro elementos bsicos:

Bloques de funcin. Flechas de seales. Uniones de suma. Puntos de despegue.

La Figura 2.3.2 ilustra estos cuatro componentes. El bloque de funcin, representa a cada uno de los componentes del sistema y contiene la funcin de transferencia para el componente. Las flechas de seales, indican el sentido de las seales y las variables del diagrama. Se utilizan para conectar los bloques funciones y otros componentes del sistema. Las uniones de suma (tambin llamadas puntos de suma) permiten aadir dos o ms seales (de forma algebraica), como se muestra en la figura.



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Los puntos de despegue permiten compartir las seales y variables entre ms de un solo componente

Figura 2.3.2.Elementos de los diagramas de bloques: a) bloque de funcin, b) flecha de seales,

c) unin de suma y d) punto de despegue. 1

Cualquier sistema lineal, mediante el ensamblaje de estos componentes se puede describir en forma de diagrama de bloques. Por convenio, los diagramas de bloques se suelen leer de izquierda a derecha, con entradas que aparecen por la izquierda y salidas que se dirigen hacia la derecha. Las uniones de suma pueden tener varias flechas de entrada, pero slo una flecha de salida. Los bucles de retroalimentacin, por norma general se desplazan de derecha (lado de salida) a derecha (lado de entrada).

Figura 2.3.3. Diagrama de bloque del ejemplo anterior.



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2.4 INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL Es el grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en ste. Las variables a medir o controlar pueden ser VARIABLES FSICAS

Caudal Caudal Msico Caudal Volumtrico Presin Nivel

Nivel de slidos Nivel de lquidos

Velocidad Peso Humedad Punto de roco

VARIABLES QUMICAS

Conductividad elctrica PH Redox

2.5 CONTROL A BASE DE RELEVADORES Anterior al uso de los PLCs muchas de las tareas de control fueron realizadas a base de contactores y relevadores de difcil alambrado. Un relevador es bsicamente un switch electromagntico. Aplicando un voltaje determinado a la bobina se genera un campo magntico que atrae al elemento de contacto a su posicin de cerrado. Esto permite cerrar un circuito, el que tiene una potencia determinada por la capacidad de los contactores del relevador, que puede ser mucho ms alta que las potencias utilizadas para accionar el circuito de la bobina. Por lo general, los voltajes y corrientes utilizados para accionar el circuito de la bobina del relevador se denominan seales, y permiten manejar las lgicas de control en rangos de voltajes que no involucran peligro, y son los adecuados para ser generados por circuitos electrnicos de control.



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Figura 2.5.1. Circuito del relevador En resumen, a travs de un relevador se pueden separar los circuitos de alta potencia, que entregan la energa casi sin restricciones, de los circuitos de baja potencia, generalmente orientados al control. Los circuitos primero tenan que ser diseados y dibujados. Luego se especificaban los componentes y se instalaban, se creaban listas de alambrado, se realizaba el alambrado y si algo estaba equivocado los diseadores en conjunto con los instaladores tenan que retrabajar la instalacin. Si era necesario realizar cambios posteriores, estos llevaban mucho tiempo y eran caros.

Figura 2.5.2. Conexiones del relevador.



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2.5.1 CONTACTOS DEL RELEVADOR Los contactos de un relevador pueden ser Normalmente Abiertos (NA o NO (Normally Open)), por sus siglas en ingls), Normalmente Cerrados (Normally Closed) (NC) o de conmutacin. Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el relevador es activado; el circuito se desconecta cuando el relevador est inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos. Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relevador es activado; el circuito se conecta cuando el relevador est inactivo. Estos contactos se utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el relevador sea activado. Los contactos de conmutacin controlan dos circuitos: un contacto Normalmente Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal comn. 2.5.2 VENTAJAS DEL USO DE RELEVADORES La gran ventaja de los relevadores es la completa separacin elctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimn) y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeas tensiones de control. Adems, es posible controlar un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeas seales de control. 2.5.3 RELEVADOR DE ESTADO SLIDO Se llama relevador de estado slido a un circuito hbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que asla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de lnea y un triac o dispositivo similar que acta de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relevador electromecnico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relevador que en comparacin con un relevador convencional generara un serio desgaste mecnico. 2.6 CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES (PLCs) Un PLC, denominado as por las siglas en ingls de Controlador Lgico Programable, es un aparato que fue inventado para reemplazar los circuitos secuenciales de relevadores utilizados en el control de mquinas de mquinas y procesos en aplicaciones tanto industriales como comerciales. El PLC trabaja revisando sus entradas, y dependiendo del estado de stas, manipula



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el estado de sus salidas, encendindolas o apagndolas. El usuario debe ingresar un programa, usualmente va software, que lleva a obtener los resultados de operacin deseados. Los Controladores Lgicos Programables o PLCs, se encuentran dentro de la familia de las computadoras. Los PLCs pueden realizar las mismas tareas que los controles a base de relevadores adems de funciones mas complejas. Las conexiones entre los dispositivos de campo y los contactos de los relevadores se realizan dentro del PLC en lugar de un alambrado externo. Aunque aun se requiere realizar el alambrado para conectar los dispositivos de campo, este es menos extenso y las instalaciones son mucho mas fciles de modificar, adems que los cambios requeridos regularmente son realizados nicamente en el programa del PLC.

Figura 2.6.1. Aplicaciones de los PLCs 2.6.1 VENTAJAS DE LOS PLCS Entre las ventajas de los PLCs se encuentran: Tamao Pequeo Cambios al sistema ms fcil y rpido Diagnsticos fciles de realizar Diagnsticos disponibles de forma centralizada

Lmparas

Sensores

Motores

Bombas

Pushbuttons de arranque / paro



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Documentacin inmediata Duplicacin de aplicaciones ms rpidas y menos costosas

Figura 2.6.2. Proceso controlado con un PLC. 2.6.2 OPERACIN BSICA DE UN PLC Las partes primarias de un PLC son los mdulos de entradas, el CPU y los mdulos de salidas como se muestra en el diagrama. Los mdulos de entradas aceptan una gran variedad de seales analgicas y digitales de una variedad de sensores y las convierten en seales lgicas que pueden ser utilizadas por el CPU. Un dispositivo de programacin es utilizado para instalar las instrucciones que determinan la secuencia que realizar el PLC en respuesta a entradas especficas. La interfase del operador permite desplegar la informacin del proceso as como ingresar nuevos valores a los parmetros de control. Los mdulos de salidas convierten las



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instrucciones de control del CPU en seales que pueden ser utilizadas para controlar diferentes tipos de dispositivos.

Figura 2.6.3. Diagrama de operacin de un PLC. En este ejemplo, los pushbuttons conectados a las entradas del PLC son utilizados para arrancar y parar el motor, el cul est conectado a una salida del PLC a travs de un contactor. Un pushbutton puede concebirse como un sensor que detecta la presin sobre un botn.

Figura 2.6.4. Entradas y salidas de los PLCs.

Contactor del motor

Motor

Salida

Entradas

Pushbuttons de arranque / paro (Sensores)

PLC



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2.6.3 SISTEMAS DE NUMERACIN DECIMAL Y BINARIO Como un PLC es una computadora, esta almacena informacin en forma de condiciones Encendido o Apagado (0 o 1), los cuales son conocidos como dgitos binarios o bits. En ocasiones, los bits son utilizados para representar condiciones de encendido (ON) o apagado (OFF) y otras veces son combinados para representar valores numricos. Existen varios sistemas de numeracin. Todos tienen tres caractersticas: Dgitos, base y peso. El sistema decimal basado en el nmero 10, tiene estas caractersticas: Diez dgitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Base: 10 Peso: 1, 10, 100, 1000 (potencia de base 10) El sistema binario que es utilizado en los PLCs tiene estas tres caractersticas: Dos dgitos: 0, 1 Base: 2 Peso: 1, 2, 4, 8, 16, 32 (potencia de base 2) 2.6.4 VALOR LGICO 0 Y VALOR LGICO 1 Mientras los controladores programables utilizan ambas seales digitales y analgicas, el CPU solo puede entender seales digitales. Estas seales son Encendido (ON) o Apagado (OFF). El sistema de numeracin binaria se utiliza para representar las seales digitales ya que los nmeros binarios pueden ser representados con dos dgitos, esto es 1 y 0. Estos dgitos corresponden a los estados ON y OFF o encendido y apagado. El 1 binario indica que la seal est presente o que el switch esta encendido (ON). El 0 binario indica que la seal no esta presente o que el switch esta apagado (OFF). 2.6.5 SECUENCIA DEL PLC Un PLC trabaja barriendo continuamente un programa. El programa del PLC es ejecutado como un proceso repetitivo conocido como escaneo. El escaneo de un PLC inicia con la lectura del estatus de las entradas. El PLC revisa cada una de las entradas para determinar si est encendida o apagada (entrada binaria o de dos estados). Al revisar las entradas, graba su estado en la memoria del PLC para ser utilizados en el siguiente paso. Basado en esta informacin, el PLC ejecuta su programa instruccin por instruccin y en el orden en que se determin. Como ya se ha revisado el estado de las entradas, el programa puede tomar



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decisiones basado en los valores que fueron guardados. Las decisiones que toma el programa, en ltima instancia, corresponden a los valores que van a tomar cada una de las salidas. Estos valores son almacenados en registros para ser utilizados en la etapa final. Una vez que el programa es completado, el PLC realiza un diagnstico interno y tareas de comunicacin. El ciclo de escaneo termina actualizando las salidas e inicia un nuevo ciclo. El PLC toma los resultados almacenados despus de la ejecucin del programa. Los resultados se van reflejando, uno a uno en cada una de las salidas, en el orden por defecto del equipo, o en el orden definido si se permite configurar el orden de actualizacin. El tiempo de ciclo del escaneo de un PLC depende de el tamao del programa, el nmero de entradas / salidas y la cantidad de tiempo requerido para comunicacin.

Figura 2.6.5. Ciclo del PLC. 2.6.6 TIEMPO DE RESPUESTA El tiempo de respuesta total de un PLC es lo que ms se ha de considerar en la compra de un equipo. As como nuestro cerebro, el PLC toma un cierto tiempo para reaccionar a los cambios. En muchas operaciones la velocidad del PLC no es importante, pero en otras es determinante la respuesta adecuada del PLC. El tiempo de respuesta del PLC considera el tiempo necesario hasta la salida de la seal, dejando de lado la consideracin del tiempo que toman los actuadores para realizar lo mandado por la seal. Esto es muy importante y no se debe de olvidar a la hora de determinar el tiempo de

Diagnstico de comunicacin

Lectura del status de las entradas

Escaneo del PLC

Ejecucin del programa

Actualizacin de las salidas



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respuesta requerido para el PLC. Desde el punto de vista del PLC existe una divisin de las acciones que consumen tiempo. Entrada Esta seccin necesita el tiempo que se invierte en revisar el estado de las entradas. El PLC puede realizar una accin a la vez, y el revisar una entrada constituye una, de esta forma para revisar el estado de todas las entradas se tiene una cantidad de tiempo considerable. El PLC toma el estado de la entrada y la guarda en un registro de memoria al que se puede acceder desde el programa. Ejecucin Es la accin que consume el tiempo que transcurre durante la ejecucin de las rutinas programadas en el PLC. Aqu se procesa la informacin del estado de las entradas y se toma decisiones de acuerdo a la lgica programada. Depende del nmero de lneas de programa, lo que a su vez depende de la eficiencia de las lgicas ingresadas al equipo. Salida Durante esta seccin se traspasan los estados de los registros de memoria reservados para la salida de nuestra rutina lgica a cada una de las salidas fsicas de nuestro equipo. En este caso el tiempo transcurrido es mayor mientras ms salidas se tenga que actualizar, que casi siempre corresponde a actualizar las salidas, an las no modificadas. De este modo, el tiempo de respuesta total de un PLC corresponde a la suma de los tiempos de entrada, ejecucin y salida. 2.6.7 SENSORES Un sensor es un dispositivo que convierte una condicin fsica o qumica, llamadas variables de instrumentacin, en una seal elctrica para ser utilizada por el PLC. Los sensores son conectados a las entradas de los PLCs. Un ejemplo de sensor puede ser un pushbutton, en el cul una seal elctrica es enviada desde este a la entrada del PLC indicando la condicin de los contactos del pushbutton.

Figura 2.6.6. Diferentes tipos de sensores.



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Los transductores son unos elementos capaces de transformar una variable fsica en otra diferente. Los sensores son un tipo concreto de transductores que se caracterizan porque son usados para medir la variable transformada. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est siempre en contacto con la variable a medir o a controlar. La magnitud fsica que suele ser empleada por los sensores como resultado suele ser la tensin elctrica, debido a la facilidad del trabajo con ella. 2.6.7.1 TIPOS DE SENSORES Desde el punto de vista de la forma de la variable de salida, podemos clasificar los sensores en dos grupos: analgicos, en los que la seal de salida es una seal continua, analgica; y digitales, que transforman la variable medida en una seal digital, a modo de pulsos o bits. En la actualidad los sensores ms empleados son los digitales, debido sobre todo a la compatibilidad de su uso con los ordenadores.

Figura 2.6.7. Seales de los sensores. En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrnicos. Magnitud Transductor Caracterstica

Posicin lineal o angular Potencimetro Analgica Encoder Digital

Desplazamiento y deformacin Transformador diferencial Analgica Galga extensiomtrica Analgica

Velocidad lineal y angular Dinamo tacomtrica Analgica Encoder Digital Detector inductivo Digital

Aceleracin Acelermetro Analgico Fuerza y par (deformacin) Galga extensiomtrica Analgico Presin Membranas Analgica



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Piezoelctricos Analgica

Caudal Turbina Analgica Magntico Analgica

Temperatura

Termopar Analgica RTD Analgica Termistor NTC Analgica Termistor PTC Analgica Bimetal I/0

Sensores de presencia Inductivos I/0 Capacitivos I/0 pticos I/0 y Analgica

Sensores tctiles Matriz de contactos I/0 Piel artificial Analgica

Visin artificial Cmaras de video Procesamiento digital Cmaras CCDo CMOS Procesamiento digital

Sensor de proximidad

Sensor final de carrera Sensor capacitivo Sensor inductivo Sensor fotoelctrico

Sensor acstico (presin sonora) Micrfono Sensores de acidez IsFET

Sensor de luz Fotodiodo Fotorresistencia Fototransistor

Sensores captura de movimiento Sensores inerciales Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medicin y clculo de otras, por ejemplo, la aceleracin de un mvil puede calcularse a partir de la integracin numrica de su velocidad. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre l en comparacin con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa conocida (patrn).



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2.6.7.2 CARACTERSTICAS DE LOS SENSORES A los sensores, se les debe exigir una serie de caractersticas, que pasamos ahora a enumerar y comentar: Exactitud. Hace referencia a que se debe poder detectar el valor verdadero de la variable sin errores sistemticos. Sobre varias mediciones, la media de los errores cometidos debe tender a cero. Precisin. Una medida ser ms precisa que otra si los posibles errores aleatorios en la medicin son menores. Debemos procurar la mxima precisin posible. Rango de funcionamiento. El sensor de be tener un amplio rango de funcionamiento, es decir, debe ser capaz de medir de manera exacta y precisa un amplio abanico de valores de la magnitud correspondiente. Velocidad de respuesta. El sensor debe responder a los cambios de la variable a medir en un tiempo mnimo. Lo ideal sera que la respuesta fuera instantnea. Calibracin. La calibracin es el proceso mediante el que se establece la relacin entre la variable medida y la seal de salida que produce el sensor. La calibracin debe poder realizarse de manera sencilla y adems el sensor no debe precisar una calibracin frecuente. Fiabilidad. El sensor debe ser fiable, es decir, no debe estar sujeto a fallos inesperados durante su funcionamiento. Coste. El coste para comprar, instalar y manejar el sensor debe ser lo ms bajo posible. Facilidad de funcionamiento. Por ltimo, sera ideal que la instalacin y uso del sensor no necesitara de un aprendizaje excesivo. Todas estas caractersticas son las deseables en los sensores. Sin embargo, en la mayora de los casos lo que se procurar ser un compromiso entre su cumplimiento y el coste que ello suponga a la hora del diseo y fabricacin. 2.6.7.3 RESOLUCIN Y PRECISIN DE LOS SENSORES La resolucin de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisin es el mximo error esperado en la medida. La resolucin puede ser de menor valor que la precisin. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolucin es de 0,01 mm, pero la precisin es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medicin menor a 1 mm. En la mayora de los casos este exceso de resolucin conlleva a un exceso



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innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribucin normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemticos, la repetitividad podra ser de un valor inferior a la precisin. Sin embargo, la precisin no puede ser de un valor inferior a la resolucin, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mnima variacin en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida. 2.6.8 ACTUADORES Los actuadores convierten las seales elctricas de las salidas de los PLCs a condiciones fsicas. Un contactor de un motor es un ejemplo. Dependiendo del estado de la salida del PLC el contactor arrancar o parar al motor.

Figura 2.6.8. Actuador el PLC. 2.6.9 ENTRADAS DISCRETAS Entradas discretas, tambin conocidas como entradas digitales, reconocen entre condiciones de encendido o apagado (ON OFF) de los sensores discretos como son pushbuttons, selectores, limit switchs, sensores de proximidad, y el cierre de contactores son algunos ejemplos de sensores discretos. Estos sensores discretos pueden ser conectados a las entradas discretas del PLC. En la condicin de encendido ON, el estado de la entrada discreta puede ser llamado como estado lgico 1 o alto. En la condicin apagado OFF este puede ser llamado estado lgico 0 o bajo.

Arrancador del motor(contactor)



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Figura 2.6.9. Distintos interruptores. Un pushbutton normalmente abierto es utilizado en el siguiente ejemplo. Una terminal del pushbutton est conectada a la entrada 1 del PLC, la otra terminal est conectada a una fuente de 24VDC. Cuando el switch no esta presionado, no hay voltaje presente en la terminal de entrada del PLC; esta es la condicin OFF. Cuando el pushbutton es presionado, 24VDC son aplicados a la entrada del PLC; esta es la condicin ON.

Pushbutton normalmenteabierto

Pushbutton normalmente cerrado

Switch normalmenteabierto

Switch normalmentecerrado

Contacto normalmenteabierto

Contacto normalmenteabierto



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Figura 2.6.7. Posiciones abierta y cerrada del interruptor. 2.6.10 ENTRADAS ANALGICAS Una entrada analgica puede aceptar seales que varan de una forma continua. Las entradas analgicas tpicas varan de 0 a 20mA, 4 a 20mA o 0 a 10V. En el siguiente ejemplo, un sensor de nivel monitorea el nivel del lquido en el tanque. Dependiendo del tipo de sensor de nivel el voltaje en la entrada del PLC se incrementar o decrementar conforme el nivel del lquido aumente.

PushbuttonOFF

Pushbutton

ON



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Figura 2.6.8. Entrada analgica. 2.6.11 SALIDAS DISCRETAS Una salida discreta, tambin llamada salida digital, nicamente toma valores de encendido o apagado ON / OFF. Algunos ejemplos de salidas discretas son Solenoides, la bobina de un contactor, lmparas indicadoras. En la figura, la lmpara puede ser encendida o apagada por una salida del PLC.

Figura 2.6.9. Ejemplo de salida discreta.



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2.6.12 SALIDAS ANALGICAS Una salida analgica cambia continuamente su valor. La salida puede ser un voltaje que vara de 0 a 10V que mueve un medidor analgico (galvanmetro). Las salidas analgicas son utilizadas en aplicaciones que requieren que el campo de control responda de manera continua variando los niveles de voltaje de la salida. Las salidas analgicas son utilizadas para controlar dispositivos como vlvulas de control, graficadores, drives de motores, medidores analgicos y transductores de presin. Estos son conectados a un dispositivo de control a travs de un transductor el cul tiene como entrada la seal del PLC y la amplifica, reduce o cambia a otro tipo de seal segn se requiera para acoplarlo a el dispositivo a controlar. Algunos ejemplos de salidas analgicas son medidores de velocidad, peso y temperatura. Las seales de salida en aplicaciones ms complejas puede ser un transductor de corriente a presin que controla una vlvula de control operada por aire.

Figura 2.6.10. Ejemplo de salida analgica. Los dispositivos de salida como luces indicadoras, relevadores, actuadores, etc. son conectados a las terminales de salida del PLC.



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Figura 2.6.11. Dispositivos de salida del PLC. 2.6.13 CREACIN DE PROGRAMAS El CPU o unidad central de procesamiento, es el corazn de un PLC y esta basado en un microprocesador que es la parte del PLC que toma las decisiones. El CPU monitorea las entradas y toma decisiones basada en las instrucciones almacenadas en la memoria. Este realiza funciones de relevadores, contadores, timers, comparacin de datos y secuenciar operaciones. El programa es ms que una instruccin que realiza una tarea. Programar un PLC es simplemente crear una serie de instrucciones. Existen varias tcnicas utilizadas para analizar y entender los programas; entre ellas estn el diagrama de escalera, la lista de instrucciones y los diagramas a bloques. El lenguaje de los programas de control de un PLC consiste de una serie de smbolos que representan componentes e instrucciones de control. 2.6.14 DIAGRAMA DE ESCALERA La programacin del diagrama de escalera utiliza componentes semejantes a los utilizados en diagramas esquemticos. El siguiente diagrama es un ejemplo de un programa en un diagrama de escalera.



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El lenguaje de los programas de control de un PLC consiste de una serie de smbolos que representan componentes e instrucciones de control. Dos de las funciones mas comnmente utilizadas son los contactos normalmente abiertos los contactos normalmente cerrados. Simblicamente la energa fluye a travs de ellos cuando se encuentran cerrados.

Figura 2.6.12. Contactos normalmente abierto y cerrado. Las bobinas de salida (Coils) representan relevadores que son energizados cuando se cierra el circuito de control. Cuando una bobina se energiza esta causa que la salida correspondiente cambie de estado cambiando el bit de estado que controla dicha salida a 1. Este mismo bit de estado puede ser utilizado para controlar otra parte del programa dentro de la misma escalera.

Figura 2.6.13. Representacin de una bobina de salida.

Los rectngulos representan diferentes instrucciones o funciones que son ejecutadas por el PLC cuando se cierra el circuito de control. Ejemplos tpicos de este tipo de cuadros de control son las funciones como temporizadores, contadores y operaciones matemticas.

Figura 2.6.14. Representacin de un cuadrado de funcin.

Normalmente abierto

Normalmente cerrado



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La lnea vertical representa la alimentacin o un conductor energizado. Los elementos de salida o bobinas estn conectados al neutro o lnea de retorno (la lnea de la derecha indica el retorno o neutro de la lnea de alimentacin). Los diagramas de escalera se leen de izquierda a derecha y de arriba abajo. Los renglones de la escalera son conocidos como redes y una red puede tener varios elementos de control pero solo una bobina de salida.

Figura 2.6.15. Ejemplo de diagrama de escalera. I0.0, I0.1 y Q0.0 son la primera combinacin de instrucciones. Si la entrada I0.0 Y la entrada I0.1 se energizan, el relevador Q0.0 se energizar. En la segunda combinacin o instruccin, si I0.4 O I0.5 se energizan, el relevador Q0.1 se energizar.



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Figura 2.6.16. Instrucciones en diagrama de escalera. 2.6.15 LISTA DE INSTRUCCIONES Una lista de instrucciones es otra forma de ver un programa. Las operaciones se muestran en la izquierda de la lista. Los operandos son mostrados en la derecha. Comparando la lista de instrucciones con el diagrama de escalera, se observa que tienen una estructura similar y definen el mismo programa.

Figura 2.6.17. Ejemplo de lista de instrucciones.

2.6.16 DIAGRAMA A BLOQUES Los diagramas a bloques proporcionan otra forma de ver los programas. Cada funcin tiene un nombre para designar una tarea especfica y es indicada por un rectngulo con el nombre de la funcin adentro.

PELDAO 1

PELDAO 2

Lista de instrucciones



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Las entradas se muestran en el lado izquierdo del bloque y las salidas al lado derecho. La funcin asignada al bloque realiza la misma funcin que el diagrama de escalera y la lista de instrucciones.

Figura 2.6.18. Ejemplo de diagrama de bloques

2.6.17 INSTRUCCIONES AND Cada rengln de la red en un diagrama de escalera representa una operacin lgica. El siguiente ejemplo muestra una operacin AND (Y). Dos contactos NO y una bobina son colocadas en la red 1. En donde ambos contactos I0.0 y I0.1 deben ser 1 para que la salida Q0.0 sea 1.

Figura 2.6.19.Instruccin AND en diagrama de escalera.



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En la lista de instrucciones, la representacin de el mismo ejemplo, se observa que la operacin lgica inicia con una instruccin de cargado (LD load). El valor de Q0.0 con el operador = determina si el resultado es verdadero (1).

Figura 2.6.20. Instruccin AND en lista de instrucciones. La representacin a bloques muestra que ambas entradas deben ser verdaderas para que la salida sea verdadera.

Figura 2.6.21. Instruccin AND en diagrama a bloques.



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OR En este ejemplo, la operacin OR es utilizada en la red 1. Si cualquiera de las dos entradas son verdaderas, entonces la salida Q0.1 ser verdadera. Esto tambin puede ser representado tanto en la lista de instrucciones como en diagrama a bloques.

Figura 2.6.22. Instruccin OR en diagrama de escalera, lista de instrucciones y diagrama a bloques.

2.6.18 ESTATUS DE FUNCIONES Una vez que el programa ha sido cargado y se encuentra corriendo en el PLC, el estatus de los elementos de la escalera pueden ser monitoreados. El mtodo estndar para mostrar los elementos



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de la escalera cuando estos se encuentran ya sea energizados o desenergizados es cuando se encuentra sombreado es que est energizado y desenergizado sin sombrear.

Figura 2.6.23. Cuando el interruptor est abierto, los elementos se encuentran desenergizados.

Figura 2.6.24. Cuando el interruptor est cerrado, los elementos se encuentran energizados y la

salida se lleva a cabo.



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2.6.19 FORZADO DE SEALES Cuando una seal se encuentra forzada, esta se mantiene energizada aun cuando la entrada no lo est como en el siguiente ejemplo. Esto es muy til para la identificacin y solucin de problemas.

Figura 2.6.25. Sistema con seales forzadas.


CAPTULO III

DIAGRAMAS DE PROCESO


CAPITULO 3. DIAGRAMAS DE PROCESO

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CAPITULO III. DIAGRAMAS DE PROCESO 3. 1 PROCESO DE PRODUCCIN DE DISCOS COMPACTOS En el proceso productivo de discos compactos, se distinguen tres principales departamentos en los cuales est involucrado el proceso de apilamiento de estuches de discos compactos que es objeto de este proyecto. A continuacin se muestra un diagrama de flujo de las actividades que se realizan en estos departamentos. ACTIVIDADES DE PRODUCCIN DE DISCOS COMPACTOS

Figura 3.1.1. Diagrama de flujo del proceso productivo de discos compactos.


CAPITULO 3. DIAGRAMAS DE PROCESO

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3.2 ACTIVIDADES DE EMPAQUE A continuacin se muestra de manera general el proceso de empaque que envuelve al apilamiento de estuches de discos compactos. ACTIVIDADES DE EMPAQUE

Figura 3.1.2. Diagrama de flujo del rea de Empaque.


CAPTULO IV

DESARROLLO


CAPITULO 4. DESARROLLO

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CAPTULO IV. DESARROLLO 4.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Dada la gran diversidad de propuestas, gneros e intrpretes musicales, tambin existe una gran variedad de formas de estuches para discos compactos. En un proceso de produccin de dichos discos compactos se desea implementar un dispositivo apilador de discos compactos en estuches de diferentes tamaos cuando van en una banda transportadora despus de que salen de un horno que sella su envoltura de plstico. Es necesario que se pueda ajustar el mecanismo debido a la gran variedad de estuches que se producen. Se requiere tambin que dichos ajustes no sean complicados y los pueda hacer cualquier operador con la mnima capacitacin en el puesto.

Figura 4.1.1. Variedad de estuches de discos compactos en el mercado.



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Actualmente, dicha banda no contiene ningn elemento que recolecte la cantidad deseada de discos, como se aprecia en la Figura 4.1.2. , donde se puede apreciar que al terminar la banda, los estuches llegan a una mesa donde se realiza el siguiente proceso, que consiste en una inspeccin visual.

Figura 4.1.2. Banda transportadora sin elementos de apilamiento.



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Para no generar retrasos en la produccin, y debido a la velocidad de produccin de la banda, se deben emplear varios operadores para el proceso de inspeccin visual (Figura 4.1.3). Despus, los estuches son colocados en cajas para su posterior almacenamiento.

Figura 4.1.3. Proceso de produccin de produccin de los discos compactos. Por el contrario, las lneas automticas de produccin de discos compactos en estuche convencional, poseen un dispositivo apilador capaz de recolectar los discos cuando salen del horno, y solo se utiliza el operador que realiza la inspeccin visual en su proceso y que despus se encarga de colocarlos en la caja de cartn correspondiente para su posterior almacenamiento. El problema con estos dispositivos es que solo se pueden utilizar para estuches de discos compactos convencionales.



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Figura 4.1.4. Apilador de discos compactos convencionales.

4.2 DESARROLLO DEL PROCESO A continuacin se detallar paso a paso en qu consiste el proceso de apilar los estuches de discos compactos. Al salir del horno, son sacados en una banda transportadora, hasta llegar al apilador. Al entrar totalmente en este activan dos sensores (S1, S2) colocados en la parte inferior, hasta el fondo del dispositivo. Dichos sensores se activan solo cuando el estuche est completamente adentro, de tal manera que se evita el riesgo de que un estuche quede mal colocado, ocasionando problemas al sistema.



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Figura 4.2.1. Esquema del sistema horno-apilador.

Figura 4.2.2. Elementos del apilador de discos.



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Cuando detectan los sensores, estos envan su seal y activan al actuador A, colocado en la parte inferior, el cual sube el estuche donde un mecanismo lo retiene. Cada vez que llega un estuche y activa los sensores, dicho actuador lo va subiendo hasta alcanzar la altura de la mesa, para mantenerse en esa posicin. El dispositivo de sujecin consiste en unas piezas de nylamid sujetadas por unos resortes a los soportes laterales del apilador, que por su forma, permiten que suban los estuches, pero ya no puedan bajar, de tal manera que queden a la altura de la mesa donde sern inspeccionados.

Figura 4.2.3. Apilador con sujetadores permitiendo el paso del estuche en turno.



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Figura 4.2.4. Apilador con sujetadores en posicin de cerrado. Una vez que se tiene el nmero requerido de estuches, se activa un segundo actuador (B), colocado paralelamente a la banda y sujeto a una placa que empuja la columna de estuches hasta



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la mesa de inspeccin, para luego regresar a su posicin normal. Entonces, el proceso vuelve a comenzar hasta alcanzar nuevamente la cantidad deseada de estuches.

Figura 4.2.5. Actuador B empujando los discos apilados a la mesa.

Por si llegara a existir un retraso en la inspeccin de los discos despus de ser colocados en la mesa, un tercer actuador (C), colocado sobre la mesa y perpendicular a la banda se encarga de empujar transversalmente los discos apilados, para que no se interrumpa el proceso. Este actuador es activado por medio de otros dos sensores (S3, S4), que indican que la mesa est llena de estuches apilados. Dichos sensores se encuentran alineados verticalmente en el final de una placa que le sirve al actuador C de pala para poder empujar los estuches apilados. El actuador C



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tambin est programado para regresar inmediatamente despus de realizar su tarea, para que no interfiera con la secuencia del sistema.

Figura 4.2.6. Actuador C removiendo los discos apilados de la mesa. El ajuste del apilador se realiza aflojando los tornillos de unas correderas, los cuales permiten fijar las guas de los discos, de tal manera que queden al tamao del estuche que se est procesando en ese momento en la banda de produccin. Como se ha visto con anterioridad, los estuches pueden ser de distintos tamaos.



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Figura 4.2.6. Apilador con el espacio de almacenamiento reducido.



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Figura 4.2.7. Apilador con el espacio de almacenamiento reducido.



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4.3 CONEXIN DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL P.L.C. Se seleccion para el control de este proyecto un P.L.C. marca Allen Bradley SLC 500/2. La siguiente figura muestra un esquema de dicho P.L.C.

FUENTE PROCESADOR SLOT1 SLOT2 SLOT3SLC500/2

Figura 4.3.1. Estructura del P.L.C. Allen Bradley SLC 500/2. El SLOT 1 cuenta con diecisis entradas digitales, de las cuales solo ocuparemos cuatro, para los cuatro sensores que activan el programa. El SLOT 2 cuenta con ocho entradas analgicas, que no necesitamos para esta aplicacin. El SLOT 3 cuenta con diecisis salidas digitales, de las cuales solo ocupamos tres, activando los tres actuadores que se necesitan en este proyecto.



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4.4 TABLA DE DIRECCIONAMIENTOS DEL P.L.C. A continuacin se muestra las tablas de direccionamiento para los diferentes slots del P.L.C. Tabla 4.1. Direccionamiento del SLOT 1

ENTRADASPUNTO IDENTIFICACIN COMENTARIO

I:1/0 I1 Sensor1,quedetectalaentradadeldiscoI:1/1 I2 Sensor2,quedetectalaentradadeldiscoI:1/2 I3 Sensor3,quedetectaexcesodediscosI:1/3 I4 Sensor4,quedetectaexcesodediscos Tabla 4.2. Direccionamiento del SLOT 3

SALIDASPUNTO IDENTIFICACIN COMENTARIO

O:3.0 O1 ActuadorA,quelevantalosdiscosO:3.1 O2 ActuadorB,queempujalosdiscosalamesaO:3.2 O3 ActuadorC,queremueveelexcesode discosenlamesa



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4.5 PROGRAMA DE P.L.C.

END

RUNG1

TON1.EN

TONTimer ON-DelayTimer T2:1Time BasePresetAccum

0.1s 5 0

CTUCount UPCounter C5:1PresetAccum

10 0

O-1

O-1

CTU1.RESCTU1.DN

CTU1.DN

TON1.DN O-1


0.1s 7 0

O-2

TON2.DN O-2

O-2

I-4 O-3I-3


0.1s 5 0

O-3

TON3.DN C+

I-1 I-2


CAPTULO V

CONCLUSIONES


CAPITULO 5. CONCLUSIONES

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CAPTULO V. CONCLUSIONES

5.1 CONCLUSIONES El desarrollo de proyectos de proyectos de automatizacin es de gran utilidad para poder mejorar procesos incrementando la calidad y la productividad. En el desarrollo de este Seminario de Control Moderno aplicado a Mquinas Elctricas Rotatorias y a Sistemas Automatizados, se conocieron distintas tcnicas de control que pueden ser aplicadas a procesos como el expuesto en esta tesina. Una mejora en un proceso que aparentemente es muy simple, puede resultar muy estratgica. La temtica impartida en el Seminario dio pauta al estudio de un problema real para mejorar la situacin de una empresa manufacturera de discos compactos. El estudio de los procesos y de la programacin de PLCs fue muy importante en el desarrollo del mismo. El dispositivo analizado en esta tesina ofrece grandes ventajas para la empresa para la que fue pensada, pues le permite reducir permanentemente su costo de operacin, ya que el mantenimiento necesario en este dispositivo es muy poco, y muy grande su funcionalidad. Tambin ofrece posibilidad de poder reducir tiempo en el proceso, adems que se necesita menos personal operativo en dicha tarea, ya que por cargas de trabajo, la empresa llega a solicitar empleados temporales. Estas tcnicas, resultan una ventaja competitiva en el campo laboral, ya que son herramientas muy tiles cuyos beneficios interesan bastante a las empresas. Tambin pueden ser una fuente de empleo, pues puede generarse una empresa dedicada a desarrollar sistemas automatizados, y tendra una demanda considerable. Se concluye entonces, que dicho Seminario fue muy benfico y ser de gran utilidad en el desarrollo de la profesin de Ingeniero Mecnico, pues deja una base slida de los principios de la automatizacin y el control.


CAPITULO 5. CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFA GROOVER Mikell P., Weiss Michell, Robtica Industrial. Mc Graw Hill, 1989, 1a. Ed.

600pp. Mc CLOY, Robtica una introduccin, Ed. Limusa 1993 1a Ed., 389pp.

K.S.Fu., R.C. Gonzlez, Robtica, control, deteccin, visin e inteligencia. Mc Graw Hill,

1988, 1 Ed. 598pp. PALLS Ramn, Sensores y acondicionadores de seal. Alfaomega 3 Ed. 496pp.

BOLTON, Mecatrnica, Sistemas de control electrnico. Alfaomega 2 Ed. 550pp.

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