unidad 7 scs

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Elementos de electroneumática ymando electroneumático

UNIDAD DE TRABAJO 7

SISTEMAS DE CONTROL SECUENCIAL

7.1 Introducción a la electroneumática.

En largas distancias las señales de mando neumáticas se debilitan yretrasan sus efectos, debido a la pérdida de carga. (no son rápidas yseguras).

Las conducciones largas representan un consumo muy elevado deaire y los gastos que de ello se derivan pueden resultar intolerables.

Por esto se prefiere combinar las ventajas del mando eléctrico conla simplicidad y eficacia de la neumática, lo que nos lleva a lasaplicaciones electroneumáticas.

DEFINICIÓN

Es la técnica o tecnología que utiliza circuitos eléctricos para el control deaccionamientos neumáticos.

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NECESIDAD Y JUSTIFICACIÓN

Los elementos de mando y control neumáticos son más complejos,más caros de fabricar y mas difíciles de montar que los elementoseléctricos semejantes.

Cuando los requisitos del mando son lo suficientemente complejos, loscircuitos eléctricos que lo efectúan, son mas simples y mássencillos de implementar que los correspondientes circuitosneumáticos.

Los circuitos de mando eléctricos pueden combinarse con otrastécnicas de mando más sofisticadas (electrónica, control medianteautómatas, control distribuido,…).

7.1 Introducción a la electroneumática.

7.2 Elementos que intervienen en un S.E.

Dispositivos eléctricos Dispositivos neumáticos

Fuente deAlimentación

Elemento deProtección

Mandomanual

MandoIntermedio.

DetectoresDe posición

ElectroválvulaConvertidor E/N

Actuador Cilindro

Regulad.De caudal

Distrib.neumatico

Unidad demantenimiento

Compresor

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DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS

En la unidad anterior ya vimos los componentes neumáticos másusuales y sus aplicaciones. En este tema incidiremos sobre el resto decomponentes que intervienen en un S.E. es decir: dispositivoseléctricos y dispositivos electroneumáticos.


ELEMENTOS DE MANDO MANUAL

Son accionados por el usuario de forma directa. Su parámetros son:

Nº de posiciones y estabilidad: 2 posiciones (Monoestable obiestable) o más (todas estables).

Número de contactos abiertos, cerrados y conmutados. Si esmonoestable se estiman como Normalmente abiertos (NA) yNormalmente cerrados (NC)

Intensidad de sus contactos (en A). Tensión de ruptura (V o KV) Tipo de accionamiento: Pulsación, rotación, basculación…



ELEMENTOS DE MANDO MANUAL

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ELEMENTOS DE MANDO DE ACCIONAMIENTO MECÁNICO

Son empleados para detectar la presencia o ausencia de algúnelemento, por medio del contacto mecánico entre el interruptor y elelemento a ser detectado

Su parámetros son esencialmente los mismos que los deaccionamiento manual Monestables o biestables. (Suelen ser monoestables) Número de contactos Normalmente abiertos (NA) y

Normalmente cerrados (NC) Intensidad de sus contactos (en A). Tensión de ruptura (V o KV) Tipo de accionamiento: Taqué, rodillo (de presión, abatible o

basculante), varilla…



ELEMENTOS DE MANDO DE ACCIONAMIENTO MECÁNICO

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DETECTORES DE PROXIMIDAD.

Magnéticos: El campo magnético de un imán activa un contacto (reed)Inductivos: Detectan objetos metálicos.Capacitivos: Detectan objetos de cualquier tipo.Características:

Distancia de detección. Tiempo de respuesta. Frecuencia máxima de conmutación.




Detector magnético (Reed) Consta de un contacto

formado por dos lengüetasdentro de una ampolla devidrio. Las lengüetas estánseparadas, pero tienen lapropiedad de que al estarcerca de un campomagnético (imán), cambiansu posición uniéndose ycerrando el contacto.

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Detector inductivo Consiste en una bobina cuya

frecuencia de oscilación cambia alser aproximado un objeto metálico asu superficie. Este cambio de frecuenciaes detectado en un circuito electrónicoque activa el circuito de salida.

CONEXIÓN NPN

CONEXIÓN PNP




Detector capacitivo Consta de una sonda situada en la parte

posterior de la cara del sensor el cual esuna placa condensadora.

Al aplicar corriente al sensor, se generaun campo electrostático que reacciona alos cambios de la capacitancia causadospor la presencia de un objeto.

El sistema de conexionado es semejante alos detectores inductivos (PNP o NPN)

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Detector fotoeléctricoLos detectores fotoeléctricos o fotocélulas, pueden detectar objetos decualquier índole y a grandes distancias. Pueden ser:Según su disposición: De barrera: Emisor y receptor separados. Se activa al interceptar la

barrera. De reflexión: Emisor-receptor y espejo. Se activa al interceptar la barrera. De proximidad: Emisor-receptor. Se activa al reflejarse en el objeto. Según su funcionamiento:

Función “luz”. Se activan cuando reciben luz Función “sombra”. Se activan cuando dejan de recibir luz.



RELÉS Y CONTACTORES

Parámetros: Tensión de la bobina. Intensidad de los contactos. Número y naturaleza de los contactos.

Denominación de terminales:• K1 identifica al contactor número uno (KA1 si es contactor auxiliar).• A1 y A2 identifican a las terminales de la bobina del relé.• Los contactos de fuerza son 1 y 2, 3 y 4, 5 y 6.• La numeración de los contactos de mando identifica a:

1ª cifra: se refiere al nº de orden del contacto 2ª cifra: se refiere al tipo de contacto:

(1 y 2) para contactos normalmente cerrados. (3 y 4) para contactos normalmente abiertos. (5 y 6) para contactos normalmente cerrados especiales

(temporizados, térmicos…) (7 y 8) para contactos normalmente abiertos especiales

(temporizados, térmicos…)

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DISPOSITIVOS ELÉCTRONEUMÁTICOS


ELECTROVÁLVULAS

El dispositivo medular en un sistema electroneumático, es la válvulaelectroneumática o electroválvula.

La electroválvula realiza la conversión de energía eléctrica,proveniente de los elementos de mando eléctricos, a energíaneumática, transmitida a los actuadores o a alguna otra válvulaneumática.

Esencialmente, consisten en una válvula neumática a la cual se leañade una bobina, por la que se hace pasar una corriente paragenerar un campo magnético que, finalmente, originará la conmutaciónen la corredera interna de la válvula, produciendo así el cambio deestado de trabajo de la misma.



ELECTROVÁLVULAS

Características neumáticas: Monoestable o biestable. (también de 3 posiciones). Nº de vías. Nº de posiciones y naturaleza de las mismas (NC, NA) Tipo de pilotaje (El de activación será eléctrico y el retorno puede ser

por muelle o también eléctrico). Otras (Tipo de conexión y diámetro de las vías, forma de montaje,

presión, caudal…, electroválvula servopilotada…).

Características eléctricas: Nº de bobinas de activación. Tipo de alimentación y tensión de la bobina o bobinas. Potencia eléctrica nominal.

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ELECTROVÁLVULAS

Debido a sus características funcionales, las EV, como todos los elementoselectroneumáticos, se representan tanto en el esquema eléctrico como en elesquema neumático.

En el esquema eléctrico serepresenta únicamente la bobina (obobinas) de activación.

En el esquema neumático serepresenta la electroválvula con lasposiciones que tiene, las vías deconexión neumática y el tipo depilotaje.

En ambos esquemas, sus bobinas sedenominan con la letra Y seguidade un número.



PRESOSTATOS Y VACUOSTATOS

Son elementos que detectan la presencia o ausencia de presión en un puntode un circuito neumático y transmiten esta información a un circuito eléctrico.

Por su doble naturaleza, se representa tanto en el circuito eléctrico como en elcircuito neumático.

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CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVÁLVULASMONOESTABLES.

7.3 Circuitos fundamentales electroneumáticos.

MONOESTABLE

BIESTABLE


INDIRECTO BIESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVÁLVULASMONOESTABLES.

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BIESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVÁLVULAS BIESTABLES.

MANDO ALTERNATIVO CON DETECTORES DE POSICIÓN

7.4 Circuitos electroneumáticos cableados.

(Electroválvulas biestables)

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MANDO ALTERNATIVO CON DETECTORES DE POSICIÓN

7.4 Circuitos electroneumáticos cableados.

(Electroválvulas monoestables)


MONOESTABLE

CIRCUITOS DE MANDO CON ELECTROVÁLVULAS BIESTABLES.

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APLICACIÓN DEL MÉTODO EN CASCADA AL MANDOELECTRONEUMÁTICO

7.5 Diseño de Circuitos electroneumáticos cableados.

Ejemplo de secuencia: A+ B+ B- A- Secuencia GrupoSeñal enla válvula

Final decarrera

A+I

Y1 S2

B+ Y3 S4

B-II

Y4 S3

Y2 S1A-

Usamos un relébiestable


Ejemplo de secuencia: A+ B+ B- A- Secuencia GrupoSeñal enla válvula

Final decarrera

A+I

Y1 S2

B+ Y3 S4

B-II

Y4 S3

Y2 S1A-

Usamos un relémonoestable


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GENERALIZACIÓN DEL MÉTODO APLICADO A TRES GRUPOS



GENERALIZACIÓN DEL MÉTODO APLICADO A CUATRO GRUPOS

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7.5 Diseño de Circuitos electroneumáticos cableados.APLICACIÓN DEL MÉTODO GRAFCET AL MANDO ELECTRONEUMÁTICO

SecuenciaSeñal enla válvula

Final decarrera

A+ Y1 S2

B+ Y3 S4

B- Y4 S3

A- Y2 S1

MONTAJE DE UN SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO PROGRAMADO.

7.6 Sistemas electroneumáticos programados.

En la parte eléctrica delsistema el montaje sereduce a conectar, porun lado las distintasentradas, correspon-dientes a los elemen-tosde mando y losdetectores del sistema; ypor otro lado seconectarán a las sa-lidaslas bobinas de laselectroválvulas. Porejemplo en el supuestodel apartado anterior, elesquema eléctrico sería(el neumático nocambia):

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MANDO DE SISTEMAS ELECTRONEUMÁTICOS PROGRAMADOS.


Nos referiremos al control de un sistema electroneumático mediante unautómata FESTO SF 03. Se trata de un controlador anticuado. Sin embargo es elque tenemos, en nuestro taller, integrado con la célula de fabricación flexible.

Se trata de un PLC que posee entradas y salidas digitales agrupadas en bolquesde 8. El referenciado de ambas requiere indicar el tipo (I para las entradas y Opara las salidas), el bloque, un punto y el número de orden dentro del bloque (demanera semejante al TSX). Por ejemplo:

Ix.y para las entradas. (y de 0 a 7)Ox.ypara salidas. (y de 0 a 7)Fx.y para flags o marcadores. (y de 0 a 15)Ry para registros tipo palabra (y de 0 a 127)

Se puede trabajar con información tipo palabra, intercalando la letra W despuésde letra del tipo de variable (I, O, F…). Por ejemplo FW2.

Temporizadores ( T0 ….T31). Parámetros:Tn = bit de salida. Mientras cuenta está a 1.TPn = tiempo preseleccionado.TWn = Tiempo actual.



La programación de este PLC se basa en el lenguaje tipo STL que emplea distintoselementos, entre los que destaca la instrucción STEP (paso), que se utiliza paramarcar el comienzo de un bloque lógico de código de programa. En el bloquelógico se incluyen sentencias del tipo IF <condicion> THEN<accion>OTERWISE<accion>.

Un STEP, incluye al menos una sentencia y toma la siguiente forma:

STEP (label)IF I1.0 Si la lnput 1.0 es ActivaTHEN SET 02.4 entonces activar Output 2.4 y proceder al próximo step

El programa esperará en este Step hasta que las condiciones sean ciertas, en esemomento las acciones serán ejecutadas y entonces, sólo entonces, el programaseguirá al próximo Step.

Describiremos únicamente las instrucciones básicas para realizar las aplicacioneselectroneumáticas de mando, habituales.

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STEPIF <condicion> THEN SET 02.4

RESET O1.3LOAD V300 TO R10 “valor 300 a registro 10LOAD V200 TO TP0 “temporizador a 2 segundosSET T0 “comienza a contar el temporizador

Después de la palabra THEN, suelen venir una serie de acciones. Las instruccionesque se utilizan para esas acciones son habitualmente:

SET : pone a 1 una variable tipo bit.RESET: pone a 0 una variable tipo bit.LOAD: carga un valor sobre una variable



Los Step de un programa, pueden, incluir múltiples sentencias:

STEPIF I2.2 Si lnput 2.2 es ActivaTHEN SET 04.4 Conmutar a activa Output 4.4IF I1.6 Si Input 1.6 es ActiveTHEN RESET 02.5 Apagar Output 2.5SET 03.3 y activar Output 3.3

Reglas de ejecución .• Si las condiciones de una sentencia se cumplen, entonces las acciones serán

ejecutadas, en caso contrario el programa se moverá a la sentenciasiguiente dentro del Step actual.

• Si las condiciones de la última (o única) sentencia dentro de un Step secumplen, entonces las acciones serán ejecutadas y el programa procederá alpróximo Step. En caso contrario el programa retornará a la primerasentencia del Step actual.

Este sistema de programación, se presta especialmente a la implementación deGRAFCET de secuencia lineal.

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1ª Sentenciadentro del

STEP X

¿Condiciónverdadera?

Acción

¿Es la últimasentenciadentro del

STEP?

¿Es la últimasentenciadentro del

STEP?

Ir al próximoSTEP

Próxima sentenciadentro del STEP

Ir a la primerasentencia del

STEP

No

No No

Si

Si Si

PROCESO DE EJECUCIÓN DE UN STEP



MODIFICACIÓN DE FLUJO DE PROGRAMA

Hay varias instrucciones adicionales STL disponibles para modificar el criterio deejecución de los Steps y Sentencias del programa.

NOP Si es usada en la parte condicional, siempre es evaluada como verdadera.

IF NOP esto siempre es verdaderoTHEN SET O1.0 entonces Output 1.0 será siempre activada cuando el

programa ejecute esta línea.

Si es usada en la parte ejecutiva de una sentencia, es equivalente a 'hacernada'. Se usa a menudo cuando el programa debe esperar por ciertascondiciones y luego proceder al próximo Step.

IF I3.2 si lnput 3.2 es Activa

THEN NOP no hacer nada e ir al próximo step.

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MODIFICACIÓN DE FLUJO DE PROGRAMA

JUMP

La instrucción JMP permite al programa ramificarse. Por ejemplo esposible consultar las condiciones de cada sentencia y si se cumplenejecutar la acción programada y luego saltar (JUMP) al Step designado delprograma.

STEP 50IF I1.0 Si lnput 1.0 es ActivaTHEN SET O2.2 encenderOutput2.2

JMP TO 70 y saltar a Step label 70

OTHRW La instrucción OTHRW (otherwise - traducido: por otra parte/sino-)

puede cambiar el flujo del programa. Esta instrucción se ejecuta cuandola última cláusula IF encontrada es evaluada como (not true) no valida.

STEP 10IF I2.0 Si lnput 2.0 es ActivaTHEN SET 03.3 encender Output 3.3OTHRW SET 04.5 sino encender Output 4.5



EJECUCIÓN SIMULTÁNEA DE VARIOS PROGRAMAS

En todo proyecto debe haber un programa 0, que es lo mínimo y el queadministraría la ejecución simultánea de otros programas. En estos casos lasfunciónes que debe realizar el programa 0 son:

Inicializar las variables. Lanzar los programas que se ejecutarán simultáneamente. Dentro de

este Step deberá entrar en un bucle contínuo con el fin de controlar laejecución de los demás programas.

STEP inicioIF NOP

THEN ….. “Iniciamos variables.IF I0.0 “Si pulsamos marcha

THEN NOP “Saltamos al siguiente StepSTEP control.

IF NOPTHEN SET P1

SET P1… “Iniciamos y controlamos los subprogramas.……..

IF NOP THEN JMP control. “Entramos en ciclo continuo en el STEPcontrol

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UTILIZACIÓN DEL SOFTWARE

7.7. programación de sistemas electroneumáticos

El software que utilizaremos para realizar la programación del PLC FESTO SF 03 esel programa FST 200, cuyo entorno de trabajo al iniciarlo es el siguiente:



Vamos a ver los pasos necesarios para crear un proyecto, almacenarlo, cargarloen el PLC y probarlo.

Creación de un proyecto

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Escribir, editar un programa del proyecto1º

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4º

Ejecutando estos pasos, vamos a la pantalla del editor donde escribiremos elprograma.



Escribir, editar un programa del proyecto

Se trata de un programa que, en la estación 1 de la Célula flexible, activa elcilindro expulsor cuando pulsamos marcha y lo recoge si pulsamos reset.

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Cargar un proyecto en el PLC SF 031º

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5º Después, para ejecutar el programa, pasamos el autómata a modo runpulsando, en la pantalla siguiente, F7 start FPC.



Visualizar la ejecución de un programa

Esta opción es de utilidad para poder evaluar los posibles errores de ejecución.Para ello el autómata debe estar conectado al PC a través del puerto seriecorrespondiente.

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Visualizar el estado de los operandos del PLC

Esta opción es de utilidad para poder visualizar el estado de los operadores (E/S,Flags, Registros…) del autómata. Ello será útil para, por ejemplo, determinarcuales son las entradas y salidas conectadas al PLC.

1º

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3º Después pulsar F1 Display SF3 Info.4º En el menú que aparecerá escogeremos los operandos a visualizar.5º Después podemos pulsar F3 Dinamic Display (para visualizar los

operandos en tiempo real)



Opciones de Backup y Restore: Elegir unidad de volcado

Esta opción es de utilidad para poder pasar un proyecto, por ejemplo, a unPendrive y de éste al directorio de proyectos del disco duro, para podergestionarlo. En este primer paso elegimos el disco donde tener las copiasde los proyectos.

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Opciones de Backup y Restore: Hacer un backup de un proyecto

Estos serían los pasos necesarios para realizar el backup de un proyecto,desde el directorio de trabajo del disco duro a una unidad de disco externa(p.e. un pendrive). Una vez tenemos el proyecto en el pendrive, podemospasarlo a otro PC realizando la operación contraria que veremos acontinuación.

1º

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5º



Opciones de Backup y Restore: Hacer un restore de un proyecto

En este punto realizamos la operación inversa, es decir, realizar el restorede un proyecto desde el disco o pendrive hasta el directorio de trabajo delprograma en el disco duro.

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