parki

PROYECTO FINAL DE CARRERA

AUTOMATIZACIN PARKING CON TRANSELEVADORES MEDIANTE S7 300 DE

SIEMENS

TITULACIN: Ingeniera Tcnica Industrial en Electrnica Industrial

AUTOR: Xavier Vall Canosa.

DIRECTOR: Jos Ramon Lpez Lpez.

FECHA: Mayo 2007.

AUTOMATIZACIN Y CONTROL DE UN PARKING

ndice general Pg.: 1

AUTOMATIZACIN Y CONTROL DE UN PARKING CON

TRANSELEVADORES MEDIANTE S7 300 DE SIEMENS

NDICE GENERAL Hoja de identificacin.................................................................................... 8 ndice de la memoria...................................................................................... 9 1.0 Introduccin............................................................................................... 12 1.1 Antecedentes............................................................................................... 12-13 1.2 Objeto............................................................................................................ 13 1.3 Alcance.......................................................................................................... 13 1.4 Normas y referencias............................................................................... 13

1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas......................................... 13-14 1.4.2 Bibliografa....................................................................................... 14 1.4.3 Programas de clculo....................................................................... 15 1.4.4 Plan de gestin de calidad durante la redaccin del proyecto..... 15

1.5 Definiciones y abreviaturas................................................................... 15 1.6 Descripcin general.................................................................................. 16

1.6.1 Descripcin de la instalacin........................................................... 16-17

1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehculos............ 17-19 1.6.1.1.1 Descripcin de las sensores y actuadores........ 19-20

1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehculos................ 20-22 1.6.1.2.1 Descripcin de las sensores y actuadores........ 22-23

1.6.1.3 Cabinas de control............................................................ 23-25 1.6.1.3.1 Descripcin de los sensores y actuadores......... 25-27

1.6.1.4 Plataformas....................................................................... 27 1.6.1.5 Transelevadores................................................................ 27

1.6.1.5.1 Mando del Transelevador................................. 27 1.6.1.5.2 Precisin de las paradas.................................... 28

1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo......................... 28 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento........... 28-29

1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento.............................. 29 1.6.1.5.6 Descripcin mecnica........................................ 29-34

1.6.1.5.7 Elementos mecnicos externos.......................... 35



1.6.1.5.8 Mando elctrico del transelevador................. 35-36 1.6.1.5.9 Descripcin de los sensores y actuadores....... 36-39

1.6.1.6 Horquilla Telescpica....................................................... 40 1.6.1.6.1 Descripcin de los sensores y actuadores......... 40-41

1.6.1.7 Plazas de aparcamiento.................................................... 41 1.6.1.8 Sala de Control.................................................................. 41-42

1.6.2 Descripcin del PLC........................................................................ 42 1.6.2.1 Tabla de asignacin de Entradas y salidas...................... 42 1.6.2.2 Definicin de PLC............................................................. 43-44 1.6.2.3 Caractersticas PLC elegido............................................. 44-50 1.6.2.4 Elementos del bastidor del PLC S7-300.......................... 50

1.6.2.4.1 Caractersticas de la fuente de alimentacin elegida................................................................. 50-52

1.6.2.4.2 Caractersticas principales de la CPU elegida................................................................ 52-54 1.6.2.4.2.1 Mdulo entradas digitales elegido...... 55 1.6.2.4.2.2 Mdulo salidas digitales elegido......... 56

1.6.2.4.3 Unidades perifricas descentralizadas elegida................................. 57 1.6.2.4.3.1 Mdulo entradas y salidas digitales elegido................... 58 1.6.2.4.3.2 Mdulo de entrada SM 338

POS-INPUT.......................................... 59 1.6.3 ProfiBus............................................................................................ 60

1.6.3.1 Funciones de comunicacin............................................. 60-61 1.6.3.2 Tipos de dispositivos DP................................................... 61 1.6.3.3 Red Elctrica..................................................................... 61-62

1.6.3.3.1 Cable de bus para ProfiBus FC Standard cable.................................................................... 62-63

1.6.3.3.2 Conector de bus RS 485 para PROFIBUS....... 63-64 1.6.4 Instalacin......................................................................................... 64-65 1.6.5 Posibilidad de ampliacin............................................................... 65-66 1.6.6 Cables................................................................................................ 66-69 1.6.7 Prensaestopas................................................................................... 69-70 1.6.8 Cajas interconexin......................................................................... 70

1.6.8.1 Bornes de paso para las cajas interconexin.................. 71 1.6.8.2 Gua soporte....................................................................... 71

1.6.9 Armario de control.......................................................................... 72 1.6.9.1 Bornes de paso para el armario...................................... 72 1.6.9.2 Gua soporte...................................................................... 72

1.7 Grafcet......................................................................................................... 73

1.7.1 Introduccin histrica.................................................................... 73 1.7.2 Sistemas combinacionales y secuenciales..................................... 73 1.7.3 Principios del GRAFCET.............................................................. 73-74 1.7.4 Los tres niveles del GRAFCET..................................................... 74

1.7.4.1 GRAFCET de nivel 1: Descripcin funcional.............. 74-75 1.7.4.2 GRAFCET de nivel 2: Descripcin tecnolgica........... 75



1.7.4.3 GRAFCET de nivel 3: Descripcin operativa.............. 75-76 1.7.5 Estructuras bsicas......................................................................... 76-79 1.7.6 Macroetapas.................................................................................... 79 1.7.7 Reglas de evolucin......................................................................... 80

1.7.7.1 Regla 1: Inicializacin...................................................... 80 1.7.7.2 Regla 2: Evolucin de las transiciones........................... 80-81 1.7.7.3 Regla 3: Evolucin de las etapas activas......................... 81-82 1.7.7.4 Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones....................................................................... 82-83 1.7.7.5 Regla 5: Prioridad de la activacin................................ 83-84

1.8 Presentacin de la gua GEMMA.................................................... 84

1.8.1 Descripcin de la gua GEMMA.................................................. 85 1.8.1.1 Grupo F: Procedimientos de funcionamiento.............. 86 1.8.1.2 Grupo A: Procedimientos de parada............................ 86-87 1.8.1.3 Grupo D: Procedimientos de defecto............................ 87

1.8.2 Utilizacin de la gua GEMMA.................................................... 88 1.9 Lenguaje de programacin S7-Graph V5.3.................................. 88-89 1.10 Planificacin........................................................................................... 90-91 1.11 Orden de prioridad entre los documentos bsicos.................... 91 ndice de los Anexos........................................................................................ 92 2.1 Proyecto en el Administrador SIMATIC STEP7 V5.3.............. 94

2.1.1 Crear el proyecto con el Administrador........................................ 94 2.1.2 Configuracin del hardware en el Administrador....................... 94-95 2.1.3 Configuracin de la periferia descentralizada (DP) en nuestro equipo............................................................................................... 96

2.1.3.1 Crear un sistema maestro DP.......................................... 96 2.1.3.2 Seleccionar los esclavos DP en la ventana....................... 97 2.1.3.3 Configuracin hardware de las unidades

perifricas...................................................................... 98 2.1.3.4 Guardar la configuracin................................................ 98

2.2 Gua Gemma automatizacin del parking..................................... 99

2.2.1 Proceso de funcionamiento............................................................ 99 2.2.2 Proceso de parada........................................................................... 100 2.2.3 Defecto o anomala en el proceso................................................... 100

2.3 Programar mediante de Simatic S7-GRAPH V5.3.................... 101 2.3.1 Lista de seales ordenada por direcciones................................... 101-122

2.3.2 Organigrama de los mdulos programados................................. 123-124



2.3.3 Bloque de organizacin OB1......................................................... 125 2.3.4 Bloque de funcin FB1.................................................................. 126 2.3.5 Bloque de funcin FB2.................................................................. 127-128 2.3.6 Bloque de funcin FB3.................................................................. 129-130 2.3.7 Bloque de funcin FB4.................................................................. 131-133 2.3.8 Bloque de funcin FB5.................................................................. 134-137 2.3.9 Bloque de funcin FB6.................................................................. 138-144

2.3.9.1 Bloque de funcin FC1................................................... 145 2.3.9.2 Bloque de funcin FC2................................................... 146 2.3.9.3 Bloque de funcin FC3................................................... 147 2.3.9.4 Bloque de funcin FC4................................................... 148 2.3.10 Bloque de funcin FB7.................................................................. 149 2.3.11 Bloque de funcin FB8.................................................................. 150-154 2.3.12 Bloque de funcin FB9................................................................. 155-156 2.3.13 Bloque de funcin FB10................................................................ 157-158 2.3.14 Bloque de funcin FB11................................................................ 159-160 2.3.15 Bloque de funcin FB12................................................................ 161-163 2.3.16 Bloque de funcin FB13................................................................ 164-166 2.3.17 Bloque de funcin FB14. .............................................................. 167-168 2.3.18 Bloque de funcin FB15................................................................ 169-172 2.3.18.1 Bloque de funcin FC5................................................... 173 2.3.18.2 Bloque de funcin FC6................................................... 174 2.3.18.3 Bloque de funcin FC7................................................... 175 2.3.18.4 Bloque de funcin FC8................................................... 176 2.3.19 Bloque de funcin FB16................................................................ 177-179 2.3.20 Bloque de funcin FB17................................................................ 180-184 2.3.21 Bloque de funcin FB18, FB19 y FB20........................................ 185 2.3.22 Bloque de funcin FB21................................................................ 186-187 2.3.23 Bloque de funcin FB22, FB23 y FB24........................................ 188 2.3.24 Bloque de funcin FB25................................................................ 189-192 2.3.25 Bloque de funcin FB26, FB27 y FB28........................................ 193 2.3.26 Bloque de funcin FB29................................................................ 194-197

2.3.26.1 Bloque de funcin FC9................................................. 198-200 2.3.26.2 Bloque de funcin FC10.................................................. 201-203 2.3.26.3 Bloque de funcin FC11.................................................. 204-205

2.3.27 Bloque de funcin FB30 y FB31.................................................... 205 2.3.28 Bloque de funcin FB32................................................................ 206-208 2.3.29 Bloque de funcin FB33, FB34 y FB35........................................ 209 2.3.30 Bloque de funcin FB36................................................................ 209 2.3.31 Bloque de funcin FB37, FB38 y FB39........................................ 209 2.3.32 Bloque de funcin FB40................................................................ 209 2.3.33 Bloque de funcin FB41, FB42 y FB43........................................ 209-210 2.3.34 Bloque de funcin FB44................................................................ 210 2.3.35 Descripcin detallada de cada bloque de funcin....................... 211-371

2.4 Parametrizacin de los variadores de frecuencia......................... 372

2.4.1 Calculo del tiempo de aceleracin.................................................. 372-373



2.4.2 Velocidad constante......................................................................... 373

2.4.3 Calculo del tiempo de desaceleracin............................................ 373-374 2.5 Clculo de la potencia de los motores para plena carga............. 374

2.5.1 Clculo de la potencia de los motores de elevacin...................... 374 2.5.2 Clculo de la potencia de los motores de traslacin..................... 375

ndice de los Planos........................................................................................ 376 3.1 Situacin............................................................................................... 377 3.2 Emplazamiento.......................................................................................... 378 3.3 Dimensiones generales del parking.................................................. 379 3.4 Entradas/Salidas Equipos Control Entrada.................................. 380 3.5 Entradas/Salidas Equipos Control Salida...................................... 381 3.6 Dimensiones generales Cabinas de Control................................... 382 3.7 Entradas/Salidas Cabina de Control-1........................................... 383 3.8 Entradas/Salidas Cabina de Control-2............................................ 384 3.9 Entradas/Salidas Cabina de Control-3........................................... 385 3.10 Entradas/Salidas Cabina de Control-4.......................................... 386 3.11 Dimensiones generales Plataformas Mviles............................... 387 3.12 Dimensiones generales Transelevadores...................................... 388 3.13 Entradas/Salidas Transelevadores 1-2........................................... 389 3.14 Entradas/Salidas Transelevadores 3-4........................................... 390 3.15 Dimensiones generales Horquillas Telescpicas........................ 391 3.16 Entradas/Salidas Horquillas Telescpicas................................... 392 3.17 Dimensiones generales Plazas de Aparcamiento........................ 393 3.18 Distribucin armario de control....................................................... 394



3.19 Unidad perifrica descentralizada ET 200M............................... 395 3.20 Esquema elctrico de los motores.................................................... 396 ndice de las Mediciones............................................................................... 397 4.1 CAPTULO 1: Montaje del autmata............................................. 398-399 4.2 CAPTULO 2: Montaje de la ET 200M.......................................... 400 4.3 CAPTULO 3: Montaje ordenador y software............................. 401 4.4 CAPTULO 4: Montaje de sensores y actuadores....................... 402-403 4.5 CAPTULO 5: Montaje del cableado............................................... 404-405 ndice del Presupuesto.................................................................................... 406 5.1 Cuadro de precio...................................................................................... 407

5.1.1 CAPTULO 1: Montaje del autmata........................................... 407-409 5.1.2 CAPTULO 2: Montaje de la ET 200M........................................ 410 5.1.3 CAPTULO 3: Montaje ordenador y software........................... 411 5.1.4 CAPTULO 4: Montaje de sensores y actuadores........................ 412-414 5.1.5 CAPTULO 5: Montaje del cableado............................................ 415-417

5.2 Aplicacin de precios.............................................................................. 418

5.2.1 CAPTULO 1: Montaje del autmata........................................... 418-419 5.2.2 CAPTULO 2: Montaje de la ET 200M........................................ 420 5.2.3 CAPTULO 3: Montaje ordenador y software............................. 421 5.2.4 CAPTULO 4: Montaje de sensores y actuadores....................... 422-423 5.2.5 CAPTULO 5: Montaje del cableado............................................ 424-425

5.3 Resumen del presupuesto...................................................................... 426 ndice del Pliego de condiciones generales............................................ 427 6.1 Condiciones administrativas................................................................ 428

6.1.1 Reglamentos y normas.................................................................... 428 6.1.2 Materiales......................................................................................... 428 6.1.3 Ejecucin de la obra......................................................................... 429 6.1.4 Interpretacin y desarrollo del proyecto........................................ 429 6.1.5 Obras complementarias................................................................... 430 6.1.6 Modificaciones.................................................................................. 430



6.1.7 Obra defectuosa................................................................................ 430 6.1.8 Medios auxiliares.............................................................................. 430 6.1.9 Conservacin de las obras............................................................... 430 6.1.10 Recepcin de las obras................................................................... 431 6.1.11 Contratacin de la empresa........................................................... 431 6.1.12 Fianza.............................................................................................. 431-432

6.2 Condiciones econmicas......................................................................... 432

6.2.1 Abono de la obra............................................................................... 432 6.2.2 Precios............................................................................................... 432 6.2.3 Revisin de precios........................................................................... 432 6.2.4 Penalizaciones.................................................................................. 432 6.2.5 Contrato............................................................................................ 433 6.2.6 Responsabilidades............................................................................ 433 6.2.7 Rescisin de contrato....................................................................... 433-434 6.2.8 Liquidacin en caso de rescisin de contrato................................ 434

6.3 Condiciones facultativas........................................................................ 434

6.3.1 Normas a seguir............................................................................... 434 6.3.2 Personal............................................................................................ 435

6.4. Condiciones Tcnicas............................................................................. 435

6.4.1 Equipos elctricos............................................................................. 435 6.4.1.1 Generalidades.................................................................... 435-438 6.4.1.2 Cuadros elctricos y armario de control......................... 438-439

6.4.2 Reconocimiento y ensayos previos.................................................. 439 6.4.3 Ensayos.............................................................................................. 439 6.4.4 Armarios de mando y control.......................................................... 439 6.4.5 Lista de aparatos.............................................................................. 439 6.4.6 Red de puesta a tierra...................................................................... 440


Hoja de identificacin Pg.: 8

HOJA DE IDENTIFICACIN Ttulo del proyecto: Automatizacin y control de un parking con transelevadores mediante S7 300 de Siemens. Cdigo del proyecto: 448 Emplazamiento: El parking estar situado en el subsuelo de un edificio de oficinas de nueva construccin en la ciudad de Tarragona. Peticionario: Nombre: Ayuntamiento de Tarragona Direccin: Plaa de la Font, 1 C.P: 43003 Poblacin: Tarragona Tel.: 977 296 100 Promotor: Empresa: Automatizacin Industrial S.A Representante de la empresa: Sr. Ricardo Fernndez, con N.I.F.: 46857267-V Direccin: Polgono Riu Clar s.n, C.P: 43403, Tarragona Ingeniero Tcnico: Nombre: Xavier Vall Canosa Direccin: C/ Francol n 14 C.P: 43006 Poblacin: Torreforta (Tarragona) D.N.I: 46821399

Tarragona, Lunes 14 de mayo del 2007 PETICIONARIO EL PROMOTOR TCNICO Firma: Firma: Firma:

Ayuntamiento de Tarragona Automatizacin Industrial S.A Xavier Vall

PROYECTO FINAL DE CARRERA

MEMORIA

TITULACIN: Ingeniera Tcnica Industrial en Electrnica Industrial

AUTOR: Xavier Vall Canosa.

DIRECTOR: Jos Ramon Lpez Lpez.

FECHA: Mayo 2007.


Memoria Pg.: 9

NDICE DE LA MEMORIA 1.0 Introduccin............................................................................................... 12 1.1 Antecedentes............................................................................................... 12-13 1.2 Objeto............................................................................................................ 13 1.3 Alcance.......................................................................................................... 13 1.4 Normas y referencias............................................................................... 13

1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas......................................... 13-14 1.4.2 Bibliografa....................................................................................... 14 1.4.3 Programas de clculo....................................................................... 15 1.4.4 Plan de gestin de calidad durante la redaccin del proyecto..... 15

1.5 Definiciones y abreviaturas................................................................... 15 1.6 Descripcin general.................................................................................. 16

1.6.1 Descripcin de la instalacin........................................................... 16-17

1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehculos............ 17-19 1.6.1.1.1 Descripcin de las sensores y actuadores........ 19-20

1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehculos................ 20-22 1.6.1.2.1 Descripcin de las sensores y actuadores........ 22-23

1.6.1.3 Cabinas de control............................................................ 23-25 1.6.1.3.1 Descripcin de los sensores y actuadores......... 25-27

1.6.1.4 Plataformas....................................................................... 27 1.6.1.5 Transelevadores................................................................ 27

1.6.1.5.1 Mando del Transelevador................................. 27 1.6.1.5.2 Precisin de las paradas.................................... 28

1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo......................... 28 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento........... 28-29

1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento.............................. 29 1.6.1.5.6 Descripcin mecnica........................................ 29-34

1.6.1.5.7 Elementos mecnicos externos.......................... 35 1.6.1.5.8 Mando elctrico del transelevador................. 35-36 1.6.1.5.9 Descripcin de los sensores y actuadores....... 36-39

1.6.1.6 Horquilla Telescpica....................................................... 40 1.6.1.6.1 Descripcin de los sensores y actuadores......... 40-41

1.6.1.7 Plazas de aparcamiento.................................................... 41 1.6.1.8 Sala de Control.................................................................. 41-42

1.6.2 Descripcin del PLC........................................................................ 42 1.6.2.1 Tabla de asignacin de Entradas y salidas...................... 42


Memoria Pg.: 10

1.6.2.2 Definicin de PLC............................................................. 43-44 1.6.2.3 Caractersticas PLC elegido............................................. 44-50 1.6.2.4 Elementos del bastidor del PLC S7-300.......................... 50

1.6.2.4.1 Caractersticas de la fuente de alimentacin elegida................................................................. 50-52

1.6.2.4.2 Caractersticas principales de la CPU elegida................................................................ 52-54 1.6.2.4.2.1 Mdulo entradas digitales elegido...... 55 1.6.2.4.2.2 Mdulo salidas digitales elegido......... 56

1.6.2.4.3 Unidades perifricas descentralizadas elegida................................. 57 1.6.2.4.3.1 Mdulo entradas y salidas digitales elegido................... 58 1.6.2.4.3.2 Mdulo de entrada SM 338

POS-INPUT.......................................... 59 1.6.3 ProfiBus............................................................................................ 60

1.6.3.1 Funciones de comunicacin............................................. 60-61 1.6.3.2 Tipos de dispositivos DP................................................... 61 1.6.3.3 Red Elctrica..................................................................... 61-62

1.6.3.3.1 Cable de bus para ProfiBus FC Standard cable.................................................................... 62-63

1.6.3.3.2 Conector de bus RS 485 para PROFIBUS....... 63-64 1.6.4 Instalacin......................................................................................... 64-65 1.6.5 Posibilidad de ampliacin............................................................... 65-66 1.6.6 Cables................................................................................................ 66-69 1.6.7 Prensaestopas................................................................................... 69-70 1.6.8 Cajas interconexin......................................................................... 70

1.6.8.1 Bornes de paso para las cajas interconexin.................. 71 1.6.8.2 Gua soporte....................................................................... 71

1.6.9 Armario de control.......................................................................... 72 1.6.9.1 Bornes de paso para el armario...................................... 72 1.6.9.2 Gua soporte...................................................................... 72

1.7 Grafcet......................................................................................................... 73

1.7.1 Introduccin histrica.................................................................... 73 1.7.2 Sistemas combinacionales y secuenciales..................................... 73 1.7.3 Principios del GRAFCET.............................................................. 73-74 1.7.4 Los tres niveles del GRAFCET..................................................... 74

1.7.4.1 GRAFCET de nivel 1: Descripcin funcional.............. 74-75 1.7.4.2 GRAFCET de nivel 2: Descripcin tecnolgica........... 75 1.7.4.3 GRAFCET de nivel 3: Descripcin operativa............... 75-76

1.7.5 Estructuras bsicas......................................................................... 76-79 1.7.6 Macroetapas.................................................................................... 79 1.7.7 Reglas de evolucin......................................................................... 80

1.7.7.1 Regla 1: Inicializacin...................................................... 80 1.7.7.2 Regla 2: Evolucin de las transiciones............................ 80-81 1.7.7.3 Regla 3: Evolucin de las etapas activas......................... 81-82


Memoria Pg.: 11

1.7.7.4 Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones....................................................................... 82-83 1.7.7.5 Regla 5: Prioridad de la activacin................................. 83-84

1.8 Presentacin de la gua GEMMA.................................................... 84

1.8.1 Descripcin de la gua GEMMA.................................................. 85 1.8.1.1 Grupo F: Procedimientos de funcionamiento.............. 86 1.8.1.2 Grupo A: Procedimientos de parada............................ 86-87 1.8.1.3 Grupo D: Procedimientos de defecto............................ 87

1.8.2 Utilizacin de la gua GEMMA.................................................... 88 1.9 Lenguaje de programacin S7-Graph V5.3.................................. 88-89 1.10 Planificacin........................................................................................... 90-91 1.11 Orden de prioridad entre los documentos bsicos.................... 91


Memoria Pg.: 12

1.0 Introduccin El presente proyecto Automatizacin y control de un parking con transelevadores mediante S7 300 de Siemens se basa, como el su nombre indica, en la automatizacin de un parking mediante un sistema de transelevadores que se encargaran de entrar o sacar los vehculos automticamente. Este parking almacenara la cantidad de 160 vehculos. 1.1 Antecedentes

Como todos sabemos, cada da es ms difcil aparcar en las grandes ciudades, debido al continuo crecimiento del trfico de vehculos y al uso de estos para desplazarse por las ciudades. La solucin a este problema sera la concienciacin de la gente para que utilizara el transporte pblico, pero esto hoy en da parece muy difcil de conseguir, por eso la otra solucin a este problema sera la construccin de parkings tradicionales en las zonas mas cntricas de las ciudades. Los principales inconveniente a esta solucin son los siguientes:

- Precio de los terrenos: El continuo crecimiento del precio del m2 del suelo hace que cada da sea ms costoso realizar la construccin de un parking tradicional, situado en una zona cntrica de la ciudad, que pudiera dar cabida a una gran cantidad de vehculos, ya que es muy difcil y costoso encontrar extensas superficies sin edificar.

- Tiempo de espera: Cuando un conductor quiere entrar su vehculo en un parking

tradicional, en una hora punta, la mayora de veces se ve obligado a permanecer en espera, formando una cola de vehculos en el exterior entorpeciendo la circulacin del trfico.

- Tiempo aparcamiento: Una vez accede al parking, normalmente pierde tiempo

buscando la plaza de aparcamiento que se encuentra libre. La solucin adoptada es la construccin de un parking automatizado en el subsuelo de un edificio de oficinas de nueva construccin. Bsicamente se basa en un sistema de almacenamiento de vehculos, en el que varios transelevadores se encargan de llevar los vehculos de forma automtica a sus correspondientes plazas de aparcamiento. Las principales ventajas a esta solucin son las siguientes:

- Precio de los terrenos: Se necesita una superficie mucho menor al poder ajustar mucho ms los espacios entre vehculos. Tambin ahorraramos espacio en los pasillos donde circulan los coches, ya que solo necesitamos espacio para los transelevadores.

- Tiempo de espera: La entrada de los vehculos de producida desde el interior

del edificio, donde se encuentran las cabinas de control, con lo cual, reduciremos las colas de vehculos en el exterior.


Memoria Pg.: 13

- Tiempo aparcamiento: El tiempo de aparcamiento, a efectos del conductor, ser menor, ya que una vez deje el vehculo dentro de la cabina de control, ya puedo irse.

1.2 Objeto

El objeto principal de este proyecto es el diseo del sistema de control automatizado del parking. Para conseguir este propsito se han realizado los siguientes apartados:

- Se ha hecho un estudio para elegir el material necesario para realizar la automatizacin.

- Se ha hecho un estudio para elegir el sistema de control necesario, en nuestro

caso el autmata S7 300 de Siemens.

- Una vez hemos elegido el sistema de control, se ha hecho el diseo del programa mediante el paquete bsico de STEP 7 V5.3 Administrador SIMATC, ms concretamente con el programa S7-Graph V5.3.

- Por ltimo hemos comprobado los posibles errores de programacin.

1.3 Alcance

El proyecto incluye la eleccin y justificacin de los diferentes equipamientos electrnicos, necesarios para el buen desarrollo del proyecto, as como el desarrollo del programa que controla el proceso de estacionamiento. Hay que remarcar que no se calcularn los equipos elctricos, no se especificar la obra civil, ni tampoco la eleccin de los transelevadores. Partimos de la base que ya existen. 1.4 Normas y referencias 1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas

- R.D 842/2002. Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin y instrucciones tcnicas complementarias.

- Norma IEC 1131-3. Normalizacin de los lenguajes de programacin usados en

automatizacin industrial.

- R.D. 2177/1996. Norma Bsica de la Edificacin NBE-CPI-96: Condiciones de proteccin contra incendios en los edificios.

- UNE 157001. Criterios generales para la elaboracin de proyectos.


Memoria Pg.: 14

- R.D. 31/95 BOE de 10 de noviembre . Prevencin de Riesgos Laborales.

- R.D 39/1997, del 17 de enero. Reglamento sobre los servicios de prevencin.

- R.D. 1215/97 del 18 de Julio. Disposiciones mnimas de seguridad y salud para la utilizacin de equipos de trabajo.

- R.D. 485/97. Disposiciones mnimas en materia de sealizacin de seguridad y

salud en el trabajo.

- R.D. 773/97. Disposiciones mnimas de seguridad y salud relativas a la utilizacin de equipos de proteccin personal.

- R.D. 1942/1993, de 5 de noviembre. Reglamento de instalaciones de proteccin

contra incendios. 1.4.2 Bibliografa

- Comunicacin Industrial y dispositivos de campo. Autor: Siemens.

- Catlogo de cajas Weidmller.

- Catlogo de bornas Weidmller.

- Catlogo de cables Tecnohm s.a

- Manual STEP 7 para la introduccin a STEP 7. Autor: Siemens

- Manual STEP 7 para la configuracin de hardware. Autor: Siemens

- Manual STEP 7 para programar con S7-Graph. Autor: Siemens

- Manual de Usuario para los variadores de frecuencia del tipo ACS 400. Autor: ABB

- Mtodo sistemtico de automatizacin de procesos basado en el uso del mtodo

Grafcet y la gua GEMMA. Autor: Ernest Gil Dolcet.

- Automatizacin industrial con Grafcet. Autores: Oriol Boix, Antoni Sudri, Joan Bergas.


Memoria Pg.: 15

1.4.3 Programas de clculo

- Programar con SIMATIC STEP 7 V5.3 para la configuracin del hardware. - Programar con SIMATIC S-7 GRAPH V5.3 para la programacin del autmata.

1.4.4 Plan de gestin de calidad durante la redaccin del proyecto Para garantizar la correcta redaccin del proyecto se ha aplicado en todo momento un estricto seguimiento para garantizar que todos los apartados que forman el proyecto no tengan disconformidades entre si. Finalmente se ha redactado la memoria del proyecto siguiendo las recomendaciones de la norma UNE 157001 sobre criterios generales de elaboracin de proyectos. 1.5 Definiciones y abreviaturas

- R.D: Real decreto.

- R.E.B.T: Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin

- N.B.E-C.P.I-96: Normas Bsicas de Edificacin de Proteccin Contra Incendios.

- Actuador: Dispositivo encargado de realizar el control de algn elemento del

sistema. Por ejemplo, motores, sirenas de alarmas, variadores de frecuencia, etc.

- Sensor: Dispositivo encargado de captar informacin del sistema. Por ejemplo, detectores de presencia, detectores fotoelctricos, finales de carrera, etc.

- Alarma: Dispositivo o funcin que indica la existencia de una condicin

anormal.

- Controlador Lgico Programable (PLC): Es un controlador dotado normalmente de mltiples entradas y salidas, el cual tiene un programa alterable.

- Sistema descentralizado: Sistema en el cual todos los componentes comparten

la misma lnea de comunicacin, disponiendo cada uno de ellos de funciones de control.

- Grafcet (Graphe de Comanden Etape-Transition): Mtodo grfico que permite

el estudio de un automatismo de forma rigurosa y fcil de aplicar a la industria.

- Gua Gemma (Guide de Etude des Modes des Marches et de Arrts): Complemento organizativo del Grafcet. Gua de estudio de los modos de marcha y parada.


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1.6 Descripcin general 1.6.1 Descripcin de la instalacin

En el P-003 del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general del parking y sus dimensiones.

El funcionamiento bsico de este sistema en modo automtico en el caso de entrar un vehculo es el siguiente:

- Lo primero que har el conductor de un vehculo es entrar al parking por su acceso y colocarse delante de la entrada de una de las cuatro cabinas de control. Estas cabinas tienen un letrero de libre o ocupado para indicar su estado.

- Justo a su izquierda tiene un equipo para el control de entrada de vehculos que

es el encargado de registrar la entrada del vehculo y de la posterior entrega del ticket.

- Una vez el conductor ha elegido el tiempo que va a dejar su vehculo y el

transelevador junto con la horquilla telescpica haya subido la plataforma ms ptima, se abrir la puerta de entrada a la cabina.

- El conductor colocar el vehculo encima de la plataforma que hay dentro de la

cabina siguiendo los mensajes que se le muestran en un monitor situado a la izquierda de la cabina.

- En caso de superar las medidas mximas establecidas se informar al

conductor a travs del monitor para que abandone el parking y se abrir la puerta de salida de la cabina de control.

- Si no se superan las medidas mximas establecidas se informa al conductor a

travs del monitor para que abandone su vehculo, salga de la cabina y pulse el botn de ticket en el equipo para el control de entrada de vehculos.

- El ticket se le entrega al conductor en cuanto el sistema comprueba que no hay

nadie dentro de la cabina y se cierra la puerta de entrada a la cabina.

- Una vez cerrada la puerta de la cabina, el transelevador junto con la horquilla telescpica, se encargar de dejar la plataforma en la plaza antes elegida y volver a su posicin de origen en la cabina de control a la espera de que pidan la entrada o salida de otro vehculo.

- En el caso de que se pida entrar o sacar otro vehculo mientras el transelevador

est entrando un vehculo, en el momento que deje el vehculo en su plaza asignada, ir a buscar la plataforma de entrada o salida. De esta manera ahorramos tiempo al no tener que volver a su posicin de origen el la cabina de control.


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El funcionamiento bsico de este sistema en modo automtico en el caso de sacar un vehculo es el siguiente:

- En la recogida del vehculo se introducir el ticket en el equipo para el control

de salida de vehculos que est situado en la puerta de salida de la cabina que tiene asignada el conductor. Una vez se paga lo correspondiente al tiempo que el conductor ha tenido estacionado el vehculo, el sistema de control procede a sacar el vehculo.

- El transelevador, junto con la horquilla telescpica ir a buscar la plataforma

donde se encuentra el vehculo estacionado y lo subir hasta la cabina.

- Una vez arriba, se abrir la puerta de salida para que el conductor saque el vehculo y aparece un mensaje en el monitor indicando que saque el vehculo.

- En cuanto el conductor haya sacado el vehculo se cerrar la puerta de salida y

el transelevador devolver la plataforma a la plaza donde se encontraba.

- En el momento en que la plataforma est en su sitio, el transelevador ir a su posicin de origen en la cabina de control a la espera de que pidan la entrada o salida de otro vehculo.

- En el caso de que se pida entrar o sacar otro vehculo mientras el transelevador

esta sacando un vehculo, en el momento que deje la plataforma vaca en su plaza asignada, ir a buscar la siguiente plataforma de entrada o salida. De esta manera ahorramos tiempo al no tener que volver a su posicin de origen en la cabina de control.

1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehculos Tenemos un total de cuatro equipos para el control de entrada de los vehculos, una en cada cabina de control, que controlan la entrada de los vehculos. Estos equipos son del fabricante MABYC. El modelo que vamos a usar es el LMM-540 y su especificacin es:

ESPECIFICACIN Pulsadores elegir opcin(1,2,3) Color Verde Pulsador ticket Color Rojo Deteccin de vehculo SI Pantalla visualizacin mensajes SI Grabador de banda magntica SI Expendedor de ticket SI Dimensiones (Al x An x P) en mm 1300 x 600 x 400


Memoria Pg.: 18

En la figura 1, podemos ver uno de los cuatro equipos para el control de entrada de vehculos:

Figura 1. Equipo para el control de entrada de vehculos. Las funciones que tienen que realizar estos equipos de entrada son las siguientes:

- Para detectar que el conductor se ha parado justo en la entrada de la cabina, tenemos un detector fotoelctrico. En el momento que el sensor detecta la presencia del vehculo, aparece el siguiente mensaje en la pantalla del equipo:

Mensaje 1: Cuando tiempo va a dejar el coche en el parking?

con tres posibles opciones:

1- Menos de 1 hora (48 plazas) 2- Entre 1 hora y 3 (64 plazas) 3. Mas de 3 horas (48 plazas)

- Una vez el conductor responda a esta pregunta pulsando uno de los tres

pulsadores (color verde), el sistema de control elegir las coordenadas (x,y,z) donde va a dejar el vehculo en funcin del tiempo que el conductor ha previsto dejar-lo en el parking, de esta manera conseguiremos optimizar la entrada y salida de coches.

- A su vez, aparecer el siguiente mensaje informativo en la pantalla tctil:

Mensaje 2: Espere hasta que la puerta se abra por favor..

- Mientras tanto, el transelevador junto con la horquilla telescpica, ira a buscar la plataforma ms optima.

- En cuanto el transelevador llegue a la cabina, se abrir la puerta de entrada a la

cabina y aparecer el siguiente mensaje en el equipo de entrada:

Mensaje 3: Coloque su vehculo encima de la plataforma.


Memoria Pg.: 19

- En cuanto el conductor haya colocado el vehculo correctamente y se encuentre fuera de la cabina, pulsara el botn de ticket (color rojo).

- Una vez pulsado el botn de ticket y el detector de movimiento no detecte nada

dentro de la cabina, se cerrara la puerta y el grabador de banda magntica escribira los siguientes datos en el ticket:

Cabina de control donde se estaciona el vehculo.

El nmero de plaza que se le asigna al vehculo.

Hora de entrada del vehculo.

- Por ltimo, el expendedor de ticket es el encargado de entregar el ticket al

conductor. 1.6.1.1.1 Descripcin de los sensores y actuadores

En el P-004 del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general de la ubicacin de todos los sensores y actuadores de los equipos para el control de entrada de vehculos. Pulsadores

Los pulsadores que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SB1202-0AE01 (color verde) y 3SB1203-0AC01 (color rojo).

La especificacin de los pulsadores escogidos es:

ESPECIFICACIN Dimetro 22 mm Tensin asignada 24 VDC Contacto NC Tipo de botn Rasante Color Verde o Rojo

En la figura 2, podemos ver los pulsadores de botn rasante color verde y rojo que

he usado:

Figura 2. Pulsador de botn rasante color verde y rojo. Detector fotoelctrico

Los detectores fotoelctricos que he utilizado son del fabricante Telemecanique, modelo osiris universal XU1-P18PP340.


Memoria Pg.: 20

La especificacin de los detectores fotoelctricos escogidos es:

ESPECIFICACIN Conexin Por cable Tensin asignada 12...24 VDC Alcance 4m Sistema Reflex Reflector 50x50 mm Funcin Luz

En la figura 3, podemos ver los detectores fotoelctricos que he usado:

Figura 3. Detectores fotoelctricos. Pantalla de visualizacin

La pantalla de visualizacin de mensajes es la encargada de visualizar los distintos mensajes (mensaje 1,2 y 3) que debe leer el conductor del vehculo en el equipo de entrada.

El funcionamiento de las pantallas de visualizacin de mensajes forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje. Grabador de banda magntica ticket

El funcionamiento del grabador de banda magntica forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignadas al PLC que enviaran los datos al grabador. Expendedor de ticket

El funcionamiento del expendedor de ticket forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar ticket. 1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehculos

Tenemos un total de cuatro equipos para el control de salida de los vehculos, uno en cada puerta de salida de la cabina de control.

Estos equipos son del fabricante MABYC. El modelo que vamos a usar es el CEA-

540 y su especificacin es:


Memoria Pg.: 21

ESPECIFICACIN Pulsador recibo Color Verde Lector de banda magntica del ticket SI Lector de monedas SI Lector de billetes SI Lector de tarjetas SI Pantalla visualizacin mensajes SI Expendedor de recibo SI Expendedor de cambio SI Dimensiones (Al x An x P) en mm 1800 x 1200 x 400

En la figura 4, podemos ver uno de los cuatro equipos para el control de salida de

vehculos:

Figura 4. Equipo para el control de salida de vehculos.

La funciones que tienen que realizar estos equipos de salida son las siguientes:

- En la recogida del vehculo se introducir el ticket en el lector de banda magntica. El lector de banda magntica leer la tarjeta y enviara los datos al PLC. Lo primero que ara el PLC es comprobar la cabina de control donde se ha estacionado el vehculo.

- En el caso de que el conductor no introduzca el ticket en la cabina que tiene

asignada, se le informa con el siguiente mensaje:

Mensaje 4: Introduzca el ticket en la puerta de salida asignada.

- Una vez se introduce el ticket el la puerta correcta, el PLC comprobara el nmero de plaza en que se encuentra el vehculo estacionado y la hora en que se estaciono.

- Con la hora en que se estaciono, se calcula el coste del tiempo que el conductor

a tenido estacionado el vehculo y le informa de los que tiene que pagar a travs del siguiente mensaje, por ejemplo:

Mensaje 5: Introduzca 3,5 euros


Memoria Pg.: 22

- Una vez se paga, el transelevador junto con la horquilla telescpica proceden a sacar el vehculo de su plaza, informando al conductor a travs del siguiente mensaje:

Mensaje 6: Espere hasta que la puerta se abra por favor.

- En cuanto el transelevador deja el vehculo en la cabina de control, la plaza

vuelve a quedar como libre en el sistema de control.

- Por ltimo, mediante un pulsador (color verde), el conductor tiene la opcin de pedir un recibo que se le entregara a travs del expendedor de recibo.

1.6.1.2.1 Descripcin de los sensores y actuadores

En el P-005 del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general de la ubicacin de todos los sensores y actuadores de los equipos para el control de salida de vehculos. Pulsadores

Los pulsadores que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SB1202-0AE01 de color verde. Lector de banda magntica ticket

El funcionamiento del lector de banda magntica forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leern los datos del lector. Lector de monedas

El funcionamiento del lector de monedas forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leern los datos del lector. Lector de billetes

El funcionamiento del lector de billetes forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leern los datos del lector. Lector de tarjetas

El funcionamiento del lector de tarjetas forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leern los datos del lector.


Memoria Pg.: 23

Este lector es el mismo que el lector de ticket, pero tiene otra entrada digital asignada. Pantalla de visualizacin

La pantalla de visualizacin de mensajes es la encargada de visualizar los distintos mensajes (mensaje 4,5 y 6) que debe leer el conductor del vehculo en el equipo de salida.

El funcionamiento de las pantallas de visualizacin de mensajes forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje. Expendedor de recibo

El funcionamiento del expendedor de recibo forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar recibo. Expendedor de cambio

El funcionamiento del expendedor de cambio forma parte de la electrnica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar el cambio. 1.6.1.3 Cabinas de control

En el P-006 del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las cabinas de control y sus dimensiones.

Tenemos un total de cuatro cabinas de control. Cada cabina de control controla la entrada y salida de 40 vehculos que sern almacenados en una configuracin de 5 plantas con 8 vehculos por planta.

En la figura 5, podemos ver una de las cuatro cabinas de control:

Figura 5. Cabina de control.


Memoria Pg.: 24

Su funcin es realizar una comprobacin de las dimensiones de los vehculos que se van a estacionar en el aparcamiento. Comprobamos si las medidas superan o no las que estn establecidas como mximas en el sistema de control.

La correcta realizacin de esta funcin es imprescindible ya que los vehculos no

deben sobrepasar las dimensiones mximas aceptadas por el sistema de control.

A la hora de realizar estas mediciones se han tenido que establecer unas medidas mximas de los vehculos a almacenar, teniendo en cuenta que lo que queremos es almacenar la mxima variedad de turismos y obtener el mximo rendimiento del volumen disponible, he considerado que las medidas mximas de los vehculos son: Largo = 5,30 m Ancho = 2,30 m Alto = 2,30 m

De estas tres medidas, la anchura y altura de los vehculos se controlan en la puerta de entrada, la largura con dos fotoclulas colocados estratgicamente, advirtiendo cualquier anomala a travs de un monitor que se encuentra a la izquierda y arriba de la cabina.

La funciones que tienen que realizar las cabinas de control son las siguientes:

- En cuanto el conductor coloque el vehculo encima de la plataforma, si este no excede de las medidas mximas establecidas por el sistema de control, le aparecer el siguiente mensaje en el monitor:

Mensaje 7: Apague las luces, el motor, salga de la cabina y pulse ticket.

- En el momento que se pulse le botn de ticket y se haya comprobado que no

hay nadie dentro de la cabina de control, se cerrara la puerta de entrada y el grabador de banda magntica escribira los datos.

- En el caso de que la fotoclula que controla que el vehculo no sobresalga por

la parte de atrs de la plataforma este cortada y la de delante no, aparecer el siguiente mensaje en el monitor:

Mensaje 8: Adelante un poco

- En el caso de que la fotoclula que controla que el vehculo no sobresalga por

la parte delantera de la plataforma este cortada y la de atrs no, aparecer el siguiente mensaje en el monitor:

Mensaje 9: Retroceda un poco

- El caso de repetir tres veces este proceso, o las dos fotoclulas estn cortadas a

la misma vez, aparecer el siguiente mensaje en el monitor:


Memoria Pg.: 25

Mensaje 10: Su vehculo es demasiado largo, abandone el parking

Todo esto quiere decir, que no todos los turismos pueden almacenarse en este parking, ya que si se excediera en cualquiera de las medidas establecidas, el turismo no entrara en la plaza. 1.6.1.3.1 Descripcin de los sensores y actuadores

En el plano P-007, P-008, P-009 y P-010del apartado de planos del proyecto se puede ver la distribucin de sensores y actuadores de las cuatro cabinas de control. Finales de carrera

Los finales de carrera que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SE3 2300C.

La especificacin de los finales de carrera escogidos es:

ESPECIFICACIN Conexin Por cable Tensin asignada 12...24 VDC Caja Material aislante Contactos Mviles dobles Carrera 6 mm Vstago Reforzado

En la figura 6, podemos ver el final de carrera de accin normal (6 mm de carrera)

que he usado:

Figura 6. Final de carrera. Detector fotoelctrico

Los detectores fotoelctricos que he utilizado son del fabricante Telemecanique, modelo osiris universal XU1-P18PP340. Detector de movimiento

Los detectores de movimiento que he utilizado son del fabricante Lastium, modelo LAS3502 sensor de movimiento con temporizador PIR.


Memoria Pg.: 26

En la figura 7, podemos ver el detector de movimiento que he usado:

Figura 7. Detector de movimiento. Paneles de estado cabina

Los paneles de estado de las cabinas los disearan y montaran en la disciplina elctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignada al PLC.

Los paneles de estado de las cabinas sirven para informarnos de si la cabina esta libre o ocupada mediante dos letreros luminosos, de color verde para indicar que esta libre y de color rojo para indicar que esta ocupada.

En la figura 8, podemos ver el panel de estado de la cabina que he usado:

Figura 8. Panel de visualizacin. Monitores de visualizacin

Los monitores de visualizacin los disearan y montaran en la disciplina elctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje.

Los monitores de visualizacin son los encargados de visualizar los distintos mensajes (mensaje 7, 8, 9 y 10) que debe leer el conductor del vehculo en la cabina de control. Estos mensajes informan de los pasos que tenemos que seguir para estacionar correctamente el vehculo encima de la plataforma.

En la figura 9, podemos ver el monitor de visualizacin que he usado:

Figura 9. Monitor de visualizacin.


Memoria Pg.: 27

Contactores

Los contactores los disearan y montaran en la disciplina elctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC. 1.6.1.4 Plataformas

En el P-011 del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las plataformas mviles y sus dimensiones. Tenemos un total de 160 plataforma, tantas como plazas tiene el parking. En estas plataformas es donde el conductor dejara su vehculo al entrar en la cabina de control. Dichas plataformas tienen una parte claramente diferenciada donde el conductor debe poner las cuatro ruedas del vehculo. Estas plataformas estn sujetadas por las horquillas telescpicas y tienen las dimensiones mximas establecidas para los vehculos. 1.6.1.5 Transelevadores

En el P-012 del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de dos de los cuatro transelevadores y sus dimensiones.

Tenemos un total de cuatro transelevadores uno en cada cabina de control. Su funcin es realizar un movimiento elevacin y traslacin para llevar las plataformas justo enfrente de la plaza de parking asignada o ir a buscar la plataforma. 1.6.1.5.1 Mando del Transelevador

El transelevador elegido es una mquina diseada por viastore systems pudiendo manipular en su versin monocolumna cargas hasta de 2000 kg.

Los transelevadores de viastore systems estn concebidos con tecnologa de robtica. Cada motor est controlado por un equipo variador de frecuencia.

En los armarios de los transelevadores se ubican los dos variadores de frecuencia correspondientes a los dos motores principales de elevacin y traslacin.

El mando global as como el control, programacin y deteccin lo haremos mediante el autmata programable de Siemens Simatic S7 300. Este autmata estar conectado a una unidad perifrica descentralizada ET 200M para cada transelevador mediante el bus de comunicacin ProfiBus DP. Este autmata principal esta situado en el armario de control y conectado a un PC, por lo que toda la informacin es asequible constantemente sin necesidad de ingresar al parking.

En pocas palabras, los transelevadores llevan el equipo mnimo necesario para controlar sus movimientos, mientras que todo el sistema de control est ubicado en el armario de control.


Memoria Pg.: 28

1.6.1.5.2 Precisin de las paradas

Todos los motores son de corriente alterna, rotor en cortocircuito y un solo bobinado, es decir, los motores ms simples y de menos mantenimiento existentes en el mercado.

Toda la gestin del movimiento la realizan los variadores de frecuencia. A cada variador le llegan las seales que le permiten gestionar todo el movimiento del motor.

El variador de frecuencia:

- Realiza la rampa de aceleracin y desaceleracin.

- Ordena los movimientos del motor modulando la tensin, frecuencia e intensidad para que el recorrido real sea lo ms prximo al terico ideal.

- Controla constantemente que la curva real no salga de los mrgenes permitidos,

respecto a la curva ideal.

- Corrige las desviaciones hasta llegar a detener el motor dentro de los mrgenes de tolerancia programados.

El equipo variador est concebido de manera que incluso en el eje vertical la

mquina, a pesar del peso que lleva, se detiene, elctricamente equilibrada, en su destino.

Con esto se consigue:

- Un desgaste mecnico nulo. Los frenos slo entran como seguridad a mquina detenida.

- Un altsimo rendimiento. No existen recorridos ni velocidades de posicionado.

El motor dirige el transelevador al destino y la detiene en esa posicin. 1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo

Por medio de un pass-word del que dispone el operario del parking, es posible dar desde el PC cualquier tipo de orden a los transelevadores.

Estas rdenes tienen la misma estructura que las rdenes desde el sistema de control, con lo que si se conoce el contenido del parking, es posible operar la instalacin como si estuviera en automtico. 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento

A travs de un pass-word de nivel superior, es posible modificar todos los parmetros de funcionamiento de los transelevadores.


Memoria Pg.: 29

Estas modificaciones pueden ser hechas incluso con la mquina funcionando, con lo que no es necesario ni detener la instalacin en caso de requerirse algn pequeo ajuste. 1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento

Desde el punto de vista fsico, y una vez diagnosticada la avera, la reparacin de los transelevadores se basa en la sustitucin de equipos y su posterior revisin. As por ejemplo:

- El equipo variador de un motor es una unidad completa sustituible fsicamente en menos de 1 hora. Todas las conexiones, excepto las de alta tensin, lo son mediante conectores. El motor no tiene sino un equipo de control, el variador, de forma que si se presentan problemas bastar con su sustitucin.

- La programacin del nuevo equipo se hace completamente desde el PC, a

travs de una orden de paso total de parmetros (los parmetros estn memorizados tanto en el variador como en el autmata).

- La reinicializacin o sustitucin del PC es an ms rpida. El PC trabaja sobre

la base de una particin virtual en la RAM mientras que el programa base est guardado en el autmata, con lo que ante un bloqueo del PC bastar con salir y regresar al programa.

- En caso de sustitucin bastar montar el nuevo PC y conectarlo, cargando los

parmetros que estn guardados en el autmata. 1.6.1.5.7 Descripcin mecnica

El transelevador de viastore systems est fabricado con materiales de primera calidad, estando formado por los siguientes conjuntos mecnicos: Traviesa de suelo

La traviesa de suelo est fabricada en perfiles IPBv con refuerzos, segn un diseo resistente a la torsin y la flexin. El perfil depende del dimetro de las ruedas, el que a su vez depende de la altura y peso de la mquina.

Los extremos de la traviesa van cerrados con los encajes de las ruedas. Todo el conjunto es soldado y luego mecanizado de una sola vez, garantizndose as el perfecto alineamiento de todas las superficies.

En cada extremo de la traviesa de suelo va montada una rueda de apoyo, de acero, con superficie lisa, y lateralmente dos rodillos gua. Todos estos elementos van montados sobre rodamientos a bolas de primera calidad y bajo mantenimiento.


Memoria Pg.: 30

Las principales ventajas de este diseo son:

- Tanto las ruedas como los rodillos gua, montados sobre cojinetes, no tienen ningn tipo de regulacin (con lo que se evita el peligro de un desajuste posterior).

- Las ruedas se pueden desmontar y remplazar en muy poco tiempo; basta

levantar el testero ligeramente con un gato, soltar 6 tornillos y retirar el conjunto de la rueda hacia adelante sin necesidad de ninguna herramienta.

La traviesa termina en ambos extremos en chapas limpia carriles, que hacen al

mismo tiempo el efecto de contratopes. Estas chapas adems retienen los transelevadores en su posicin en caso de un choque contra los topes a mxima velocidad. Para ello en las zonas extremas del pasillo el anclaje de los carriles es reforzado.

Una de las ruedas es motriz, llevando un eje lateral sobre el cual va montada mediante anillos de expansin la reductora del mecanismo de traslacin. La reductora, debido al sistema de expansin mencionado es de muy fcil desmontaje no requiriendo ningn utillaje ni herramientas especiales.

Las ruedas son de acero CK 60 y no tienen ningn tratamiento de superficie. Su coeficiente de desgaste es mayor que el del carril con lo que se adaptan fcilmente a su forma. En caso de desgaste siempre es ms econmico cambiar las ruedas y no el carril.

En un lateral del testero van colocados los soportes en los que se montan los brazos del tomacorriente que recibe de las lneas de friccin tanto el fluido elctrico de fuerza como las seales del circuito de seguridad. Motorreductor de traslacin

El motorreductor de traslacin, calculado segn la norma FEM 9.512, para una vida til de 12.500 horas a plena carga, con un grado utilizacin V3 y un factor de trabajo encuadrado en el grupo 4 (muy pesado), entra en la categora 5 m de la FEM.

La reductora de traslacin es de engranajes cnicos helicoidales, de alto grado de rendimiento y mantenimiento mnimo. La calidad de funcionamiento de estas reductoras es muy superior a las de sin fin y corona (ms baratas). El contacto de los dientes del engranaje es tangencial, con rendimientos del 95% y sin desgaste por friccin ni generacin de calor.

El motor de traslacin es de corriente alterna con rotor en cortocircuito, con un factor de utilizacin del 60 %. Este motor tiene un grado de proteccin IP 54, es decir proteccin contra cada de objetos y hasta chorros de agua.


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El motor va protegido contra sobrecargas mediante sondas trmicas instaladas en todos sus bobinados. Frente al termocontacto la sonda trmica da seales progresivas, por lo que es posible detectar las subidas de temperatura antes de que lleguen a valores lmite, cortndose la marcha si esto sucede. La sonda trmica adems se autovigila.

El motor lleva un encoder absoluto que enva las seales de posicin al sistema de control, de forma que en todo momento sabemos en la posicin que se encuentra el transelevador en los movimientos de traslacin.

La fijacin final se obtiene por un freno de disco elctrico mandado independientemente desde el mando central de los transelevadores cuando el transelevador se ha detenido. Este freno tambin se utiliza para las paradas de emergencia, y durante paradas cortas permanece abierto par disminuir el desgaste de los contactores. Para facilitar el mantenimiento el conjunto lleva un dispositivo levanta frenos de actuacin manual. Columna

El transelevador viastore systems lleva una columna fabricada en chapa de acero en viga cajn, de seccin rectangular, calculada para una adecuada resistencia al pandeo y a la torsin. Las dimensiones de la columna son calculadas en funcin de la altura y capacidad de carga.

La unin de la columna a la traviesa de suela es atornillada, calculada para resistir el impacto del choque contra los topes a la mxima velocidad y carga. Esta opcin facilita el montaje y permite un ajuste perfecto de la verticalidad una vez instalada la mquina, evitndose deformaciones que pudieran provenir de una soldadura defectuosa.

A diferencia de la mayora de los fabricantes, que lleva los perfiles gua lateralmente soldados a la columna, con las posibles tolerancias que pueda permitir este tipo de diseo, en el caso de viastore systems el perfil gua es nico y central.

Este perfil, de acero estirado en fro y calibrado, de calidad ST 52 K y con una

seccin de 40 mm por 40 mm va soldado frontalmente a la columna. Los rodillos gua laterales abrazan el perfil gua por ambos lados y al tratarse de un material calibrado no llevan ningn tipo de ajuste, evitndose as posibles desajustes futuros.

Los rodillos de apoyo del carro son tres, uno central inferior que apoya en el perfil gua y dos laterales superiores que apoyan en la chapa frontal de la columna. De esta forma, se asegura que el carro vaya siempre apoyado en 3 puntos formando un plano, sin necesidad de sistemas de ajuste ni regulacin.

La columna lleva en toda su longitud una escalera de gato complementada con un arns de seguridad, y que se emplea para el mantenimiento de los rodillos gua en la parte alta de la mquina.


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En la figura 10, podemos ver la columna del transelevador:

Figura 10. Columna del transelevador.

En la parte superior de la columna van montados:

- Las ruedas gua de 120 mm de dimetro, con bandaje de poliamida y montadas sobre rodamientos de bajo mantenimiento, preparadas para abrazar un perfil gua IPN de 120 mm. Colocado horizontalmente, lo que permite un mejor aprovechamiento de la altura.

- Las poleas de reenvo del cable de elevacin, tambin montadas sobre

rodamientos libres de mantenimiento.

- Un dispositivo de amarre de cable con clula de pesaje tensoelctrica que mediante un dispositivo electrnico de amplificacin da al sistema de control las seales de cable flojo y sobrepeso. Este control es sumamente importante, no slo para el caso de quererse cargar los transelevadores con pesos superiores a los de su diseo nominal, sino que acta tambin en caso que el carro de elevador sufra algn otro enganchn, evitndose as sobrecargas al motor de elevacin y posible rotura del cable o algn otro elemento mecnico, con las consecuencias que esto puede acarrear.

Carro elevador

El carro elevador est fabricado en estructura de perfiles soldados, llevando los siguientes elementos mecnicos:


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- 3 ruedas con bandaje de poliamida y rodamientos de precisin, dos laterales superiores de 150 mm de dimetro y una inferior, central, de 180 mm de dimetro, para apoyo del carro elevador.

- 4 rodillos de 90 mm de dimetro, con pista de acero, sobre cojinetes de bajo

mantenimiento, para gua lateral del carro sobre el perfil central de la columna. Con esta solucin se hace innecesaria una regulacin de las guas.

- Una polea de reenvo montada tambin sobre cojinetes.

- Dos variadores de frecuencia y un dispositivo paracadas por gatillo de

retencin, rodillo y cua de apriete, que acta sobre uno de los perfiles gua de la columna. La actuacin del paracadas va vigilada elctricamente de forma que su actuacin es inmediatamente detectada provocando la detencin de los transelevadores.

- Dos encoders absoluto que llevan el control de la posicin del carro elevador.

Con este sistema no se requiere ningn tipo de placas de control.

En la figura 11, podemos ver el carro elevador:

Figura 11. Carro elevador.

El carro elevador lleva en su frente una barrera de proteccin y todo el conjunto queda de esa manera en condiciones de llevar al personal de mantenimiento.

Por tratarse de una mquina automtica, no lleva cabina de mando en el carro elevador. El carro elevador lleva una plataforma de servicio lateralmente a la columna, para acceder desde la plataforma de las horquillas a la escalera de emergencia. Esto, y el hecho que la superficie entre palas de la horquilla vaya recubierta, hace posible el transporte eventual de personas para mantenimiento.


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Mecanismo de elevacin

El mecanismo de elevacin es por cable simple con un factor de seguridad de 10:1, sobre tambor montado en un bastidor mecanizado situado en la parte posterior de la columna. Un extremo del eje del tambor va montado sobre un soporte de rodamiento a bolas, mientras que el otro extremo va unido a la reductora de elevacin, montada tambin en el bastidor.

El cable pasa por dos poleas situadas en la parte superior de la columna, por una polea situada en el carro elevador, y termina en la parte superior de la columna. Todas las poleas llevan una gua que evita que el cable se salga del canal en caso de quedar destensado. Motorreductor de elevacin

El motorreductor de elevacin, calculado segn la norma FEM 9.512, ha sido encuadrado con un factor de trabajo del grupo 3 (pesado), entrando en la categora 4 m de la FEM.

La reductora de traslacin es de marca SEW, de engranajes cnicos helicoidales, de alto grado de rendimiento y mantenimiento mnimo. El contacto de los dientes del engranaje es tangencial, con rendimientos del 95% y sin desgaste por friccin ni generacin de calor.

El motor de elevacin es de corriente alterna con rotor en cortocircuito, fabricado por SEW, con un factor de utilizacin del 60%. Este motor tiene un grado de proteccin IP 54, es decir, proteccin contra cada de objetos y hasta chorros de agua.

El motor va protegido contra sobrecargas mediante sondas trmicas instaladas en todos sus bobinados. Frente al termocontacto la sonda trmica da seales progresivas, por lo que es posible detectar las subidas de temperatura antes de que lleguen a valores lmite, cortndose la marcha si esto sucede. La sonda trmica adems se autovigila.

El motor lleva un encoder absoluto que enva las seales de posicin al sistema de control, de forma que en todo momento sabemos en la posicin que se encuentra el transelevador en los movimientos de elevacin.

La fijacin final se obtiene por un freno de disco elctrico mandado independientemente desde el mando central de los transelevadores cuando el transelevador se ha detenido. Este freno tambin se utiliza para las paradas de emergencia, y durante paradas cortas permanece abierto par disminuir el desgaste de los contactores. Para facilitar el mantenimiento el conjunto lleva un dispositivo levanta frenos de actuacin manual.


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1.6.1.5.8 Elementos mecnicos externos Carril de rodadura

Para esta mquina se colocar un carril de rodadura tipo S. La dimensin y distancia entre anclajes es calculada de forma que la flecha mxima del carril no supere 1 mm. Los anclajes son nivelados por esprragos, antes de rellenar su base con cemento sin retraccin.

En la zona de los topes de seguridad el anclaje es triple, para evitar el vuelco en caso de choque de la mquina contra los topes. Topes de seguridad

Los topes de seguridad en los extremos del pasillo son de tipo hidrulico, calculados para absorber el 100% de la energa cintica del transelevador a su mxima velocidad, con recorridos con los que se obtiene una desaceleracin del orden de 0,5 g (5 m/s2), lo que garantiza la adecuada proteccin a los elementos y a las cargas transportadas. 1.6.1.5.9 Mando elctrico del transelevador

En los transelevadores viastore systems el mando elctrico est en un armario que lleva a bordo, en el cual se encuentran los variadores de frecuencia de los motores. Funcin informativa

A travs de la pantalla del PC, de fcil manejo y con todas sus instrucciones en castellano, se podr conocer en todo momento datos tales como:

- El transelevador est conectada en automtico, manual y si esta en condiciones de operar.

- Si el transelevador tiene alguna avera o incidente.

- Cual es el estado de cada uno de los variadores de frecuencia.

- Cual es la posicin de la mquina en sus tres ejes, tanto en coordenadas (x,y,z)

como en mm respecto al punto de referencia.

- Si la mquina est ejecutando una orden, cual es su posicin, su origen y su destino.

- Cual es la velocidad de traslacin y elevacin en ese momento.


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Funcin de programacin

Desde el terminal del PC, y accediendo a travs de un cdigo o pass-word, es posible dar a los transelevadores todos los parmetros necesarios para su correcto funcionamiento.

La puesta en marcha de los transelevadores consiste realmente en una parametrizacin adecuada de la mquina. Estos parmetros pueden agruparse como sigue:

- Parmetros de carcter general en los cuales se define, la geometra del parking, las velocidades, aceleraciones e informaciones generales.

- Parmetros propios de cada uno de los variadores de frecuencia. Para el efecto

estos parmetros son grabados en el autmata a travs del PC y transmitidos luego al variador, de forma que en caso de cambio de cualquiera de los dos equipos (variador o PC), basta con hacer luego un copiado del contenido del autmata.

- Bloqueo de todas las posiciones a las que no deba tener acceso el

transelevador, para evitar falsas maniobras. Armario a bordo

El armario a bordo, situado en la parte posterior de la columna de los transelevadores, contiene:

- Los dos variadores de frecuencia de los motores. En el exterior del armario, para garantizar una buena ventilacin, se colocan las resistencias de frenado.

- La unidad perifrica descentralizada.

- Las protecciones de variadores y frenos, as como sus contactores.

- Rels de seguridad conectados al circuito del pasillo segn la norma europea de

seguridad para este tipo de equipos, y que bloquean todos los movimientos mientras el conjunto no rene las condiciones de seguridad exigidas.

- Transformadores y fuentes de alimentacin para el mando.

1.6.1.5.10 Descripcin de los sensores y actuadores

En el plano P-013 y P-014 del apartado de planos del proyecto se puede ver la distribucin de sensores y actuadores de los cuatro transelevadores.


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Variador de frecuencia

Los variadores de frecuencia que utilizan viastore systems son del fabricante ABB, modelo ACS 400 de 2,2 a 37 kW. En la figura 12, podemos ver el variador de frecuencia que he usado:

Figura 12. Variador de frecuencia. La especificacin de los variadores de frecuencia es:

ESPECIFICACIN

Puente de entrada Rectificador de 6 pulsos Tipo de mdulo Montado en pared Potencia nominal del motor 30 kW Intensidad de entrada 56 A Intensidad de salida mxima 65 A Sobreintensidades 145 A Exceso de temperatura 95C(disparo trmico) Fusible de lnea trifsico 63 A Frecuencia de conmutacin 4 kHz Peso 5,5 kg Dimensiones (A x A x P) en mm 318 x 125 x 210

Estos variadores de frecuencia los disearemos para motores con una potencia

nominal de 30 kW (ver apartado 2.5 ane xos). En el plano P -020 podemos ver el esquema elctrico de los motores con sus variadores de frecuencia. Como podemos ver en la especificacin, el propio variador de frecuencia ya lleva las protecciones para sobreintensidades, exceso de temperatura y fusible de lnea trifsico.

Las entradas y salidas digitales asignadas a las cuatro unidades perifricas ET

200M (una para cada transelevador) que vamos a usar para el control de los variadores son las siguientes:

Terminal Tipo seal Descripcin FV1 Entrada Digital Fallo variador frecuencia 1 motor vertical transelevador 1 FT1 Entrada Digital Fallo variador frecuencia 2 motor transversal transelevador 1 ED1 Salida Digital Poner a "1" para Marcha en sentido normal del motor ED1! Salida Digital Poner a "0" para Paro del motor ED2 Salida Digital Poner a "1" para Marcha en sentido invertido del motor ED2! Salida Digital Poner a "0" para Paro del motor ED3 Salida Digital Poner a "1" para rampa aceleracin del motor ED3! Salida Digital Poner a "0" rampa desaceleracin del motor


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Encoder absoluto

Los encoder absolutos que he utilizado son del fabricante Allen-Bradley, modelo 845G NEMA tipo 4/tipo 13, una vuelta, tamao 25.

En la figura 13, podemos ver el encoder absoluto que he usado:

Figura 13. Encoder absoluto.

La especificacin de los encoders es:

ESPECIFICACIN Formato de cdigo Cdigo Gray (SSI) Resolucin, conteos por rev. (CPR) 8192 CPR (13 bits) Precisin 1 bit Respuesta a frecuencia 16 K palabras/seg Requisitos de alimentacin 8-24 VCC a 150 mA mximo Capacidad de control de salida 16 mA Lgica de salida Compatible con SSI RS-422 Control de direccin Hacia la derecha o hacia la izquierda Restablecimiento Valor de posicin de restablecimiento a cero.

Slo con el eje estacionario. Peso 1500 g Dimensiones (Al x An) en mm 75 x 65

Estos encoders de valores absolutos los usamos para detectar la posicin en todo

momento de los dos motores: elevacin y traslacin. Los encoders absolutos tienen la ventaja de optimizar los movimientos, puesto que en todo momento se sabe la situacin fsica del eje.

En el encoder absoluto, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de coronas circulares concntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en cdigo Gray.

El estator tiene un fotorreceptor por cada bit representado en el disco. El valor binario obtenido de los fotorreceptores es nico para cada posicin del rotor y representa su posicin absoluta. Se utiliza el cdigo Gray en lugar de un binario clsico porque en cada cambio de sector slo cambia el estado de una de las bandas, evitando errores por falta de alineacin de los captadores.

Para un encoder con n bandas en el disco, el rotor permite 2^n combinaciones, por lo cual la resolucin ser 360 dividido entre los 2^n sectores. Por ejemplo para encoders de 13 bits se obtiene una resolucin angular de 0.0439 (Resolucin angular = 360/2^n)


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Tendremos un total de ocho encoders absolutos de 13 bits, uno para cada motor. Estos och

parki

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