Actividad 2 Curso PLC SENA

Actividad 2, Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales. 4 de Mayo de 2013

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales Almacenamiento de elementos Est. Gonzalo Alberto Franklin González CC 1095911903. 

Resumen—El siguiente es un informe de la actividad 2 de la semana 2 del curso virtual del SENA (Servicio Nacional de Aprendizaje) aplicación de los PLC en la automatización de procesos industriales. Palabras Clave — Micro-controladores, motor, banda transportadora, bit, contenedor, caja, botella, Contadores. I. INTRODUCCIÓN

DEsde sus inicios los autómatas programables fueron pensados para dar solución a múltiples problemas en la automatización de procesos industriales que surgieron debido al uso de circuitos eléctricos con relevadores, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica cableada. Y fueron los grandes avances en el campo de la electrónica y más específicamente en el desarrollo de microprocesadores y micro controladores los que permitieron pensar en diseñar un dispositivo que no sólo controlará la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pudiera realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas y digitales para realizar estrategias de control con el fin de optimizar los procesos.

Por lo tanto los micros controladores son el principio del funcionamiento bajo el cual se diseñaron los PLCs (Su cerebro). Sin embargo a lo largo del tiempo estos se fueron perfeccionando de acuerdo a una aplicación específica la automatización industrial para atender necesidades específicas que exigían confiabilidad y robustez es de allí que parte la diferencia entre un micro controlador digital actual y controlador lógico programable. De acuerdo a lo planteado anteriormente los siguientes aspectos son lo que principalmente argumentan porque el uso de un PLC es más factible que el de un micro controlador. A. Una de las principales ventajas de los microcontroladores sobre los autómatas programables es su costo más bajo. No obstante para este caso se cuenta con un presupuesto medio así que se justificaría la inversión.

B. Al igual que la mayoría de los procesos de tipo industrial muchas veces operan a dos o tres turnos (24/7), por lo cual no permiten paros en la producción ya que generaría grandes retrasos, por lo tanto es importante pensar en el soporte que brindan los controladores, es decir encontrar una empresa que te solucione el problema de un PLC de una marca conocida, son muchas y tarda poco tiempo, a diferencia de encontrar un programador o empresa que entre a solucionar un problema sobre un hardware y un software específico que no conoce, tardaría mucho más tiempo [3].

C. Cuando realizamos un desarrollo con un micro controlador debemos de tener en cuenta que además de la programación se debe realizar varios diseños y desarrollos de hardware específicos, a diferencia de los PLCs que ya vienen modulares; por lo cual, es importante tener en cuenta

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si el proyecto a realizar es replicable varias veces de tal manera que justifique los diseños y desarrollos de hardware. Es por esto que cuando trabajamos en proyectos que son pensados para futuras expansiones, debemos de pensar en dispositivos modulares y en este punto el PLC le lleva ventaja al micro controlador [3].

Por ultimo cabe resaltar que los PLCs de gama media y baja ósea los antiguos tienen una velocidad de procesamiento de datos menor que los micro controladores actuales. Sin embargo la mayoría de profesionales de la industria electrónica y de automatización están de acuerdo con que para aplicaciones de potencia el PLC es un dispositivo mucha más estable que presenta un menor número de fallas que los micros controladores convencionales. II. OBJETIVOS --Primero, Brindar soluciones a la automatización de sistemas de eventos discretos.

a)

b)

--Segundo, Aplicar diferentes lenguajes para la programación de un PLC. --Tercero, Mejorar el funcionamiento de máquinas y procesos buscando su eficiencia y productividad. III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Se desea automatizar el llenado de un contenedor a través de cajas que agrupan 5 botellas cada una; el contenedor tiene una capacidad máxima de llenado de 20 cajas. El gerente de la compañía lo ha escogido a usted para realizar el sistema de automatización, el cual consiste en un indicador que se ilumina cada vez que se haya llenado una caja y otro que me indique que ya han pasado 20 cajas. Como requerimiento se pide que el sistema tenga un botón de inicio para activar la banda transportadora de las botellas, un contador que cuente los pulsos de un detector o sensor, un actuador para la evacuación de las cajas que ya están llenas y por último debe existir un botón que reinicie el sistema tal como se muestra en la Figura 1 a).

c)

d) Figura 1. Sistema de almacenamiento de elementos.

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Como se puede observar en las figura 1 se muestra el proceso que consta de ciertas etapas en la primera (parte b) Figura 1) se activa el motor de la banda transportadora 1 (de las botellas) y 2 (de las cajas) permitiendo el paso de botellas a través de la banda y cada 5 botellas se activa un sensor que desactiva los motores y activa simultáneamente el motor del brazo mecánico que desplaza las 5 botellas hacia una caja posteriormente en la etapa 2 (parte c) Figura 1) una vez llena la caja se vuelven a activar los motores de las bandas transportadoras 1 y 2 para permitir el paso de otra caja y otras 5 botellas este proceso se debe repetir 20 veces y en la etapa 3 etapa final se desactivaran los motores una vez hayan pasado 20 cajas al contenedor. IV. SOLUCIÓN AL PROBLEMA Para poder dar solución a este problema de automatización lo primero que debemos hacer es identificar muy bien las entradas y salidas del mismo además de revisarlo detenidamente para asegurarnos de tener en cuenta todas las variables del proceso. Primero que todo necesitamos una señal que active los dos motores de las dos bandas los cuales llamaremos M1 y M2 respectivamente para cada banda transportadora esta señal será inicialmente la señal de arranque la cual tendrá su parada de emergencia por si algo ocurre erróneamente en el proceso. Posteriormente se utilizara una señal de 1 segundo para simular el paso de una botella y un contador que cuente hasta 5 para que después de 5 segundos se active el motor del brazo mecánico M3 llenando la caja con las botellas esta señal servirá como entrada a otro contador que desactivara el sistema apenas se llenen 20 cajas. Así que el paso entre botellas de la banda 1 es de un segundo y el paso entre cajas en la banda 2 es de 5 segundos teniendo una duración del proceso de 100 segundos en el llenado del contenedor además de esto se debe tener la opción de una vez finalizado el proceso reiniciar el mismo si se desea.

TABLA 1 ENTRADAS Y SALIDAS DEL PROCESO

Simulación

Entrada/Salida

%I0.1

Inicio

%I0.2

Parada de Emergencia

%I0.3

Reinicio

%Q0.2

Motor Banda 1

%Q0.3

Motor Banda 2

%Q0.4

Motor Brazo

%Q0.5

Contenedor Lleno

V. SIMULACIÓN Al igual que para el caso del encendido de luces para comprobar el funcionamiento del proceso se procederá a simularlo mediante el lenguaje de contactos (Ladder). Y el software que se utilizará para programar el proceso en el PLC es el TwidoSuite 2.2 de los fabricantes Schneider Electric y Telemecanique. El proceso consiste en los siguientes pasos: 1) Selección del PLC a programar. Para este ejercicio se utilizará el PLC de referencia TWDLCAA40DRF con 40 puertos 24 entradas de 24 V, 16 salidas 14 salidas a relé de 2 A y 2 a transistor de 1 A.

Figura 2. PLC TWDLCAA40DRF Gama Schneider Electric.

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2) Asignaciones entradas y salidas. Este paso se realizara de acuerdo a la tabla 1.

Figura 5. Segundo Renglón Ladder. a) Entradas del Proceso.

b) Salidas del proceso. Figura 3. Entradas y salidas del proceso.

3) Montaje Lenguaje de contactos.

En esta parte se puede observar el primer contador llamado Contador Botellas (%C0). El cual contara el paso de las 5 botellas que llenara cada caja y activara el Motor del brazo (%Q0.4) al pasar la quinta botella para esto se simulara un paso de un segundo por botella en la banda 1 activando el contador con el Bit del sistema (%S6) que tiene un alto cada segundo y como es obvio para activarse el contador la banda se debe estar moviendo es por esto que se debe poner en serie con la señal del Motor banda 1 (%Q0.2). Para reiniciar el conteo se utilizan dos señales en paralelo la primera es obviamente la del Motor del brazo (%Q0.4) para que empiece a contar de nuevo de 0 a 5 y la segunda es la del Contenedor lleno (%Q0.5) para reiniciar las cuentas del sistema una vez finalice el proceso.

Figura 4. Primer renglón Ladder.

Como se puede observar en la figura 4 el primer renglón del programa consta de 3 contactos NA y 2 NC el primero es la señal de entrada Inicio (%I0.1) en paralelo con la señal Reinicio (%I0.3) y la señal del Motor banda 1 (%Q0.2) esto con el fin de enclavar la señal de inicio una vez active los 2 motores de las bandas (%Q0.2 Y %Q0.3) los dos contactos NC son la Parada de emergencia (%I0.2) para desactivar los motores en cualquier momento del proceso que se necesite en serie con la señal de Contenedor lleno (%Q0.5) para desactivar los dos motores una vez esté lleno el contenedor.

Figura 6. Tercer renglón Ladder.

En la parte final del proceso se tiene el segundo contador Contador de cajas (%C1) el cual contara el paso de las 20 cajas al contenedor y una vez lleno activará la salida Contenedor lleno (%Q0.5). Para activar este contador se usarán dos señales en serie una es la señal Motor banda 2 (%Q0.3) pues es obvio que para que cuente la banda 2 debe estar en

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movimiento y la otra señal es Motor del brazo (%Q0.4) la cual indica que hay 5 botellas listas para llenar una caja. Este contador se reinicia al igual que el anterior con la señal Contenedor lleno (%Q) 0.5) una vez pasan las 20 cajas al contenedor. 4) Simulación a)

a) b) Figura 9. Simulación tercer renglón Ladder.

b) Figura 7. Simulación primer renglón Ladder. a)

a) b) Figura 10. Simulación parada de emergencia.

b) Figura 8. Simulación segundo renglón Ladder.

a)

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VII. ANEXOS Anexo las evidencias de los ejercicios interactivos de la unidad y adjunto el archivo del programa.

b) Figura 11. Simulación reinicio del proceso.

VI. CONCLUSIONES A partir de lo observado en la simulación se puede deducir que el funcionamiento del programa corresponde a la solución del problema planteado además de agregarle la parada de emergencia que le da mayor seguridad y confiabilidad al proceso. Cabe destacar que esta parada de emergencia tal como se muestra no reinicia los contadores y el proceso ya que su uso es con el fin de corregirles eventualidades del proceso sin afectarlo directamente pues se causarían retrasos. Por otra parte es importante tener en cuenta que siendo un poco más realistas se debería revisar que el brazo mecánico tiene un retardo de tiempo entre la señal de salida de las botellas y entrada de las cajas pues este no introduce las botellas instantáneamente, para esto sería útil el uso de un temporizador a la entrada del segundo contador para darle ese tiempo al brazo de acomodar las 5 botellas en la caja sin embargo como el problema no planteaba esta situación no se tuvo en cuenta a la hora de la elaboración del programa.

Figura 17. Evidencia primer ejercicio.

REFERENCIAS [1] Guía de aprendizaje SENA. [2] Material Unidad 2 plataforma Blackboard SENA. [3] http://www.ingeniosolido.com/blog/2010/10/microcontrol adores-vs-plcs-en-la-industria/

[4] http://www.forosdeelectronica.com/f12/estudiarmicrocontroladores-plc-39777/index2.html