Banda Transportadora

Sistema de continua

transporte

de

corriente

Curso "IMS 1.2: Sistema de transporte con accionamiento de corriente continua"

Curso No.: SO2800-5A, versión 2.0 Autores: Prof. Dr. N. Becker, Ingeniero titulado (FH) M. Eggeling Lucas-Nülle GmbH · Siemensstrasse 2 · D-50170 Kerpen (Sindorf), Alemania Tel.: +49 2273 567-0 http://www.lucas-nuelle.com/ http://www.unitrain-i.com/ Copyright © 2013 LUCAS-NÜLLE GmbH. All rights reserved.

Índice Breve descripción Datos técnicos Asignación de interfaces La estructura Notas fundamentales acerca de la ejecución de los experimentos Notas fundamentales para la creación de un proyecto SIMATIC Step 7 Descripciones de experimentos Experimento: Operación manual Experimento: Operación manual con desconexión en la posición final Experimento: Operación manual con retorno Experimento: Conteo de posición / control de velocidad Bloques funcionales Experimento: Componente intermitente Experimento: Control de velocidad

1 3 5 9 13 19 33 35 39 45 51 59 65 69

Breve descripción Las metas didácticas del presente curso, denominado “IMS 1.2: Sistema de transporte con accionamiento de corriente continua”, consisten en realizar ensayos sencillos empleando un control lógico programable (PLC) para el sistema de transporte. El curso contiene los siguientes experimentos: 

Operación manual de una cinta transportadora



Operación manual con desconexión en la posición final



Operación manual con retorno



Conteo de posición / control de velocidad



Bloque funcional como componente intermitente



Bloque funcional como control de velocidad

Nota: La descripción del curso se circunscribe a la utilización de un equipamiento básico de control lógico programable con una unidad SIMATIC S7 CPU 313C-2DP y el cableado que se indica más adelante. En tanto se emplee otro equipamiento básico será necesario modificar correspondientemente las direcciones de las entradas y salidas de las listas de asignaciones expuestas a continuación.

Requisitos: Se presuponen los siguientes conocimientos: 

Conocimientos básicos de tecnología de control automático (operaciones lógicas básicas, flip flops o biestables, elementos temporizadores, contadores, controles de secuencia, diagramas lógicos). Estos conocimientos básicos se pueden adquirir, por ejemplo, estudiando los cursos Unitrain "PLC y tecnología de buses" y "Mecatrónica 1: Sistema de transporte con accionamiento de corriente continua".



Conocimientos básicos de programación con la unidad SIMATIC Step 7.



Posesión de un software de programación SIMATIC Step 7 con su respectiva licencia.



En la configuración del hardware de la unidad de control se deben seleccionar los números de byte 0 y 1 para las 16 entradas y salidas binarias.



Conocimientos básicos de la norma internacional EN 61131-3 en la que, entre otros elementos, se establecen los símbolos que se emplean en el lenguaje de programación de bloques funcionales.

Datos técnicos Equipamiento básico del PLC: Entradas y salidas

16 entradas digitales de 24 V c.c. 16 salidas digitales de 24 V c.c.

Tensión de alimentación

230 V c.a.

Consumo de corriente

1A

Cable de conexión

SUB-D de 9 polos

Cinta doble de transporte: Longitud

600 mm

Anchura

160 mm

Altura

140 mm

Carril

120 mm

Tensión de alimentación

24V c.c.

Peso

aprox. 6000 g

n° de pedido:

Sistema de cinta transportadora doble de 24V c.c.

LM9606

Equipamiento básico del PLC

SO3713-8D

Cable de conexión

LM9040

Asignación de interfaces Entradas del PLC:

Direcciones Nombre de PLC

Pin de 9 Denominación Identificación Asignación polos

I_IMS1_IL

I1.3

1

Sensor de posición final 2 (izquierda)

I_IMS1_IR

I1.4

2

Sensor de posición final 1 (derecha)

I_IMS1_IMP I1.5

3

Sensor de pulsos -B3

Cambio de señal entre 0 y1

I1.0

Pulsador de marcha a la izquierda (contacto normalmente abierto)

-S1

Activado -> señal 1

I1.1

Pulsador de marcha a la derecha (contacto -S2 normalmente abierto)

Activado -> señal 1

I1.2

Pulsador de marcha lenta (contacto normalmente abierto)

Activado -> señal 1

I_IMS1_TL

I_IMS1_TR

I_IMS1_TS

I1.6 I_IMS1_ST

Pulsador de parada (contacto normalmente

-B2

Activado -> señal 1

-B1

Activado -> señal 1

-S3

-S4

Activado -> señal 0

cerrado)

Direcciones Nombre de PLC

I_IMS1_INIT

I_IMS1_ACK

Pin de 9 Denominación Identificación Asignación polos

I0.0

Pulsador, activación del motor, control de velocidad -S5 (contacto normalmente abierto)

Activado -> señal 1

I0.1

Pulsador de acuse de recibo, monitorización de velocidad (contacto normalmente abierto)

Activado -> señal 1

Salidas del PLC:

-S6

Nombre

PIN Direcciones de 9 Denominación Identificación Asignación del PLC polos

Q_IMS1_QR Q1.0

Q_IMS1_QL Q1.1

5

Salida de marcha a la derecha

6

Salida de marcha a la izquierda

Q_IMS1_QS Q1.2

7

Salida de marcha lenta

0V

8

Alimentación de tensión

+24 V

9

Alimentación de tensión

-K1

Señal 1 marcha a la derecha

-K2

Señal 1 marcha a la izquierda

-K3

Señal 1 marcha lenta hacia la izquierda o la derecha

Notas: Las direcciones aquí indicadas rigen en caso de empleo del equipamiento básico del PLC con la configuración representada en el apartado dedicado a la estructura (D) de las presentes instrucciones. Si se utiliza otro PLC u otra configuración de las tarjetas (en muchos controles, las direcciones de las entradas y salidas dependen del espacio que se disponga para la conexión), las direcciones de las entradas y salidas variarán en la forma correspondiente. En lo relacionado con la denominación de las direcciones se presupone que la mnemotecnia del gestor SIMATIC se encuentra en inglés (Administrador SIMATIC: Herramientas-> Preferencias -> Idioma -> Mnemotécnica: Inglés). Si se modifica con posterioridad alguna de las asignaciones de las entradas y salidas, no será necesario cambiar nada en el programa SIMATIC Step 7 si se observa el procedimiento siguiente: - Pulse la carpeta de "Bloques" del gestor SIMATIC. - A continuación se debe llamar el menú Editar --> Propiedades del objeto --> y en la ficha

"Operandos preferentes" --> se debe seleccionar la opción que indica que "los símbolos se adoptan en todos los accesos". - La modificación de la dirección sólo se debe realizar en la tabla de símbolos para proceder a continuación a su almacenamiento. En el programa Step 7 la modificación se lleva a cabo de manera automática.

Esquema de conexión de bornes: La imagen siguiente muestra el diagrama de conexión de bornes válido para todos los experimentos de este curso.

La estructura La imagen siguiente muestra el montaje básico del sistema de transporte.

El sistema consta de los siguientes componentes esenciales 

Motor de corriente continua para marcha hacia adelante y atrás de la cinta transportadora. Ambos sentidos se ponen en marcha a través de dos relés, los cuales se excluyen mutuamente por medio del hardware (salidas binarias Q_IMS1_QR, Q_IMS3_QS).



1 relé para la marcha lenta en ambas direcciones (salidas binarias Q_IMS3_QS).



1 portador desmontable de piezas de trabajo (paleta).



2 sensores de posición final (relés de láminas flexibles) para el portador de piezas de trabajo (entradas binarias I_IMS1_IL, I_IMS1_IR).



1 sensor de impulsos para medición de posición y/o de velocidad del portador de piezas de trabajo (entrada binarias I_IMS1_IMP).



1 conector SUB-D para establecer el nexo del sistema de transporte con el equipamiento básico por medio de un cable SUB-D.

Coloque siempre el portador de piezas de trabajo sobre la cinta transportadora de manera que el imán individual se encuentre del lado de los sensores de posición final.

Para la detección de la posición final se emplean sensores de láminas (Reed). El sensor de impulsos está compuesto por un diodo luminoso cuya radiación se refleja o no en un disco con divisiones, en función de la posición angular permitiendo, de esta manera, que el elemento receptor del diodo genere el tren de pulsos correspondiente.

En un motor de corriente continua se puede modificar el sentido de giro cambiando la polaridad de la tensión del inducido UA . Es posible disminuir el número de revoluciones integrando una resistencia RV al circuito. Las dos cosas se implementan en el sistema de transporte por medio del circuito de relé que se muestra en la imagen siguiente. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se ha omitido el prefijo Q_IMS1_ de las salidas binarias QL, QR y QS.

Las indicaciones que aparecen junto al relé indican los siguiente: k1 = avance, K2 = retroceso y K3 = marcha lenta. Las salidas binarias Q_IMS1_QR y Q_IMS1_QL del PLC cambian la polaridad de la tensión del inducido por medio de los relés K1 y K2 provocando de esta manera la inversión del sentido de giro. Ambos se excluyen gracias al diseño del hardware. En caso de necesidad es posible generar una velocidad lenta de marcha en ambos sentidos por medio de la salida binaria Q_IMS1_QS, con el relé K3, a través de la resistencia previamente conectada. Los diodos de los relés K1, K2 y K3 sirven para que, cuando estos últimos se desconecten, no se produzcan picos de tensión en las bobinas de relé a través de las salidas binarias correspondientes. Esto podría destruir las salidas binarias del control lógico. La imagen siguiente muestra la conexión del sistema de transporte con el equipamiento básico.

Notas fundamentales acerca de la ejecución de los experimentos La imagen siguiente muestra el procedimiento común, esto es, el desarrollo paso a paso del proyecto, que se debe adoptar para la implementación de un control.

En primer lugar, mediante conversaciones, se deja anotado por escrito la funcionalidad deseada para el control. La descripción verbal, de acuerdo con la experiencia, no es suficientemente inequívoca y resulta poco clara e incompleta para la implementación de todos los detalles necesarios. Por esta razón, la siguiente tarea esencial del técnico en automatización consiste en realizar una descripción gráfica de la funcionalidad básica recogida por escrito durante el primer paso del proceso, es decir, debe trazar el diagrama lógico.

El diagrama lógico de un control es una descripción gráfica de la funcionalidad del control, compuesta por elementos visuales fundamentales de la tecnología de control (por ejemplo, operación AND, OR, negación, temporizadores, biestables, contadores) definidos por normas (por ejemplo, EN

61131-3). Por lo tanto, el diagrama lógico documenta el control de manera gráfica.

Este diagrama también se denomina plan de funciones o plan lógico. Esta representación gráfica es generalmente común y, en comparación con una descripción textual de las funciones del control, ofrece las ventajas siguientes: 

Su comprensión es mucho más sencilla (una imagen dice más que mil palabras).



Es mucho más clara.



Es inequívoca y exhaustiva.



Está compuesta por elementos básicos definidos por una norma.

Durante la creación del diagrama lógico, realizado a partir de lo que se estableció previamente por escrito, se generan frecuentemente preguntas que deben ser planteadas al comitente del encargo, puesto que sin su aclaración y consideración, probablemente, el control no funcionaría como es debido. Omitir este paso conllevaría a la necesidad de implementar modificaciones posteriores que se reflejarían en los costes. El diagrama lógico constituye la base del contrato entre el comitente y el encargado de su realización. El diagrama lógico también se denomina especificación del control. Con excepción de pequeñeces no importantes en este momento, como, por ejemplo, el direccionamiento de las entradas y salidas, etc., esta especificación contiene toda la información relevante para la elaboración posterior del control automático.

El diagrama lógico es independiente de la forma en que se lo implemente posteriormente, esto significa que la funcionalidad del control, establecida en el diagrama, se puede realizar por medio de los lenguajes de programación AWL, KOP, FUP, ST y, dado el caso, AS o también con módulos de control de programa cableado.

En el diagrama lógico, por razones de claridad, se omiten en los bloques funcionales las instancias (por ejemplo, biestables, temporizadores, contadores), dado que éstas no son necesarias para la representación de la lógica de control.

Si el lenguaje de programación seleccionado es de naturaleza gráfica (por ejemplo, lenguaje FUP) la implementación del diagrama lógico se vuelve especialmente sencilla, es decir, resulta prácticamente idéntica al plan. En este curso, para la implementación de cada experimento individual, se procederá exactamente paso por paso, como se describió anteriormente: 

La formulación de la tarea se realiza verbalmente.



El estudiante debe convertir la formulación verbal de la tarea en un diagrama lógico.



Como oportunidad de control, existe la posibilidad de seleccionar entre diferentes diagramas lógicos de entre los que el estudiante puede encontrar la solución correcta.



A continuación se prosigue con la implementación técnica del programa, en lenguaje FUP para Step 7, y a la comprobación de su funcionamiento.



Tras cada experimento pueden plantearse preguntas en un test, con la finalidad de que la respuesta conduzca a una profundización mayor de la materia.

Como se mencionó anteriormente, en este curso, la implementación del control se lleva a cabo utilizando el lenguaje de programación FUP de Step 7. Los símbolos de control empleados en este contexto difieren un poco de lo que establece la norma internacional. La siguiente tabla de traducción contiene las correspondencias necesarias.

Cada experimento contiene una propuesta para la tabla de símbolos Step 7. Es necesario aceptar esta propuesta. Cada uno de los seis experimentos se implementa en un bloque FC separado (FC1, FC2, ... FC6) al igual que en el módulo FB2. En cada ocasión, sólo uno de estos componentes se integra al bloque de organización OB1 durante la realización de las pruebas. Para todos los ensayos, se asume que se han establecido todas las conexiones mostradas en el apartado D entre el equipamiento básico y el sistema de transporte.

Notas fundamentales para la creación de un proyecto SIMATIC Step 7

En este capítulo se aprenden los pasos esenciales para la elaboración de un proyecto SIMATIC Step7. Por motivos de espacio, este capítulo no trata todos los detalles necesarios para el manejo de SIMATIC Step7 y, por lo tanto, no constituye un reemplazo del manual de instrucciones. En la página www.automation.siemens.com/fea podrá descargar documentación detallada, útil para la formación profesional. A continuación se enumeran los pasos necesarios para crear un proyecto y una función (FC) ilustrando el procedimiento con imágenes:



Paso 1: Con un doble clic en el símbolo del gestor Simatic (véase más arriba) se abre un proyecto nuevo.



Paso 2: Introduzca un nombre para el proyecto (en este caso Projekt_Test) y confirme la entrada con OK.



Paso 3: En el árbol del gestor SIMATIC que muestra el directorio, pulse el proyecto e introduzca una estación SIMATIC 300.



Paso 4: Doble clic sobre el símbolo de hardware del árbol del proyecto.



Paso 5: Se abre la configuración del hardware. Aquí se debe introducir el hardware del PLC. Como se muestra en la imagen, establezca el proyecto a partir de la biblioteca de hardware en la sucesión representada (1 y 2), en primer lugar el perfil ("Rail") y, a continuación, la CPU S7-300. (El ejemplo representado, CPU 313C-2 DP, posee 16 entradas y salidas binarias "a bordo" y una interfaz PROFIBUS-Master). Para establecer las direcciones, pulse dos veces sobre el campo correspondiente (3).



Paso 6: Complete la ventana emergente como se representa en la imagen (de esta manera usted lleva el rango de direcciones al número de byte de inicio 0). Confirme con OK.



Paso 7: La configuración del hardware debe ahora tener el aspecto que muestra la imagen siguiente. (Las direcciones de cada una de las 16 entradas y salidas binarias empiezan ahora con el número de byte 0: I0.0 ... I0.7, I1.0 ... I1.7; Q0.0 ... Q0.7; Q1.0 ... Q1.7). Active ahora la función de almacenar y compilar y cierre a continuación la configuración del hardware.



Paso 8: Abra ahora el árbol del proyecto en el administrador de SIMATIC y active la carpeta de bloques. Además de los datos del sistema que contienen la información del hardware, aquí ya se encuentra el módulo de organización OB1, en el que se debe introducir todo el programa de control que debe trabajar cíclicamente. Por razones de estructuración, en la práctica esto se lleva a cabo por medio de la asignación de funciones (FC) en OB1. Estas funciones contienen el programa de control. Introduzca en la carpeta de bloques la función FC1 en el lenguaje de programación FUP.





Paso 9: La función FC1 ha sido introducida ahora en la carpeta de bloques. Asigne ahora FC1 a OB1 abriendo FC1 por medio de doble clic y procediendo como se indica en la imagen. ¡No olvide almacenar (3)! De esta manera, el programa de control procesará siempre cíclicamente lo que se encuentra en FC1!

Paso 10: Abra ahora la función FC1 y, como se representa a continuación, escriba en el editor FUP su primer programa de control. ¡No olvide almacenar!



Paso 11: En la práctica es estrictamente necesario que, para todas las direcciones absolutas (por ejemplo I0.0) introduzca un texto simbólico (nombre de la variable) y un comentario en la denominada tabla de símbolos. Esta tabla se puede abrir desde el editor FUP por medio del menú “Herramientas -> Tablas de símbolos“. Llene la tabla. ¡No olvide almacenar!



Paso 12: Después de esto, su programa de control presenta el aspecto siguiente, esencialmente más claro en su lectura. En la práctica también es necesario que escriba por lo menos una línea de comentario relacionado con cada red. Esto ya se ha ejecutado en el programa de ejemplo.



Paso 13: Ahora es necesario cargar el proyecto en la CPU S7. Con este propósito, active la carpeta de bloques del administrador de SIMATIC y pulse a continuación el símbolo que representa la acción de cargar. Conteste afirmativamente las eventuales preguntas que aparezcan. De esta manera se ha cargado el proyecto completo en la CPU S7. Si ahora se lleva a “RUN” el interruptor de la CPU S7, el programa se ejecutará cíclicamente.



Paso 14: Para probar en línea el programa se recomienda, por ejemplo, que se encuentre activado el modo de visualización en línea del editor FUP y observar el estado lógico de las variables individuales.

Descripciones de experimentos

Este curso contiene los siguientes experimentos: 

Operación manual de una cinta transportadora



Operación manual con desconexión en la posición final



Operación manual con retorno



Conteo de posición / control de velocidad



Bloque funcional como componente intermitente



Bloque funcional como control de velocidad

Nota: Todas las pruebas deben realizarse en el lenguaje de programación FBS de SIMATIC Step7.

1

Experimento: Operación manual

Operación manual de una cinta transportadora

En este experimento se debe implementar una sencilla operación paso a paso de marcha a la derecha y a la izquierda de la cinta de transporte. Tarea: Diseñe un control para la cinta transportadora que contenga las siguientes funciones: 

Si se activa el pulsador I_IMS1_TL, la cinta transportadora avanza hacia la izquierda hasta que se deje libre el pulsador I_IMS1_TL (servicio manual).



Si se activa el pulsador I_IMS1_TR, la cinta transportadora avanza hacia la derecha hasta que se deje libre el pulsador I_IMS1_TR.



No se produce ninguna desconexión por medio de los sensores finales 1 y 2.



Ambos sentidos de marcha deben excluirse mutuamente por medio del software. (En el caso de que esto se olvide no pueden surgir daños en el hardware puesto que los dos relés allí presentes se bloquean entre sí.)

Realización del experimento: a) En primer lugar, diseñe un diagrama lógico sencillo para el funcionamiento manual (controlado por pulsadores) que contenga las operaciones lógicas básicas AND y NOT. Acto seguido, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas. Nota: Ahí se encuentra una solución correcta. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se han omitido los prefijos I_IMS1_ y Q_IMS1_ de las entradas y salidas binarias. ¿Cuál o cuáles de los siguientes diagramas lógicos son correctos para la operación paso a paso de la cinta?

b) Implemente el control en el bloque FC1 con dos redes. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos.

Tabla de símbolos: Dirección

Tipo de datos

Comentario

TL

I1.0

BOOL

Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto)

TR

I1.1

BOOL

Símbolo

Pulsador de avance a la derecha (contacto normalmente abierto) QR

Q1.0

BOOL

QL

Q1.1

BOOL

Salida marcha a la derecha Salida marcha a la izquierda

c) Integre FC1 en el bloque de organización OB1 del control. d) Compruebe el funcionamiento del control. Se pueden encontrar soluciones en el archivo "FC1.pdf" del CD adjunto. e) Conteste las siguientes preguntas: Emplace el portador de piezas y active el pulsador de marcha hacia la izquierda. ¿Qué acontece cuando el portador llega al final de la cinta? El interruptor de final de carrera reconoce la presencia del portador de piezas y detiene la cinta.

Mientras se mantenga activado el pulsador continúa el desplazamiento y el portador de piezas cae de la cinta.

El motor se detiene puesto que se ha alcanzado la máxima distancia de desplazamiento.

Haga que el portador de piezas se desplace hacia la derecha activando el pulsador. A continuación, active el pulsador de marcha a la izquierda. ¿Qué sucede ahora? La cinta de transporte continúa su marcha.

La cinta de transporte no continúa su marcha.

2

Experimento: Operación manual con desconexión en la posición final

Operación manual con desconexión en la posición final

En este experimento se debe implementar el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha de la cinta transportadora con desconexión en la posición final.

Tarea:

Diseñe un control para la cinta transportadora que contenga las siguientes funciones: 

Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_TL la cinta de transporte se desplaza hacia la izquierda hasta llegar frente al sensor de posición final 2.



Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_TR la cinta de transporte se desplaza hacia la derecha hasta llegar frente al sensor de posición final 1.



Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_ST, la cinta de transporte se detiene.



Ambos sentidos de marcha deben excluirse mutuamente por medio del software.

Existen las siguientes diferencias con respecto al experimento anterior: 

Se emplean sólo pulsadores para las funciones de marcha a la derecha y a la izquierda.



Se integra un interruptor de parada



Los dos sensores de final de carrera provocan la desconexión del accionamiento.

Nota: Los sensores envían la señal de estado lógico 1 cuando se activan. Observación: La activación de los pulsadores I_IMS1_TL e I_IMS1_TR se debe almacenar en los biestables RS puesto que, de lo contrario, esta información se perdería una vez que se suelta el pulsador.

Realización del experimento a) Esboce el diagrama lógico necesario para el objetivo de este experimento. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas.

Nota: Ahí se encuentran dos soluciones correctas. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se han omitido los prefijos I_IMS1_ y Q_IMS1_ de las entradas y salidas binarias. ¿Cuál o cuáles de los siguientes diagramas lógicos son correctos para la operación manual de la cinta con desconexión en la posición final?

b) Implemente el control en el bloque FC2 con dos redes. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos. Dirección

Tipo de datos

Comentario

I_IMS1_TL

I1.0

BOOL

I_IMS1_TR

I1.1

BOOL

I_IMS1_ST

I1.6

BOOL

Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto) Pulsador de avance a la derecha (contacto normalmente abierto) Interruptor de parada (contacto normalmente

Símbolo

I_IMS1_IL

I1.3

BOOL

I_IMS1_IR

I1.4

BOOL

Q_IMS1_QR

Q1.0

BOOL

Q_IMS1_QL

Q1.1

BOOL

cerrado) Sensor izquierdo de posición final 2 Sensor derecho de posición final 1 Salida marcha a la derecha Salida marcha a la izquierda

c) Integre ahora FC2 en el módulo de organización OB1 del control. d) Compruebe el funcionamiento del control. Se puede encontrar la solución en el archivo "FC2.pdf" del CD adjunto. e) Conteste las siguientes preguntas: Emplace el portador de piezas y active el pulsador de marcha hacia la izquierda. ¿Qué acontece cuando el portador llega al final de la cinta? El interruptor de final de carrera reconoce la presencia del portador de piezas y detiene la cinta.

Mientras se mantenga activado el pulsador continúa el desplazamiento y el portador de piezas cae de la cinta de transporte.

El motor se detiene puesto que se ha alcanzado la máxima distancia de desplazamiento.

Haga que el portador de piezas se desplace hacia la derecha activando el pulsador. A continuación, active el pulsador de marcha a la izquierda. ¿Qué sucede ahora? La cinta de transporte continúa su marcha.

La cinta de transporte no continúa su marcha.

3

Experimento: Operación manual con retorno

Operación manual con retorno

En este experimento se debe implementar el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha de la cinta transportadora con desconexión en la posición final y retorno automático. Tarea: Diseñe un control para la cinta transportadora que contenga las siguientes funciones: 

Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_TL el portador de piezas de trabajo se dirige hacia la izquierda hasta llegar frente al sensor de posición final 2. El portador de piezas de trabajo regresa automáticamente después de 2 segundos de espera a la posición final de la derecha.



Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_TR el portador de piezas se dirige hacia la derecha hasta llegar frente al sensor de posición final 1. El portador de piezas retorna automáticamente, después de 2 segundos de espera, a la posición final de la izquierda.



Si se presiona brevemente el pulsador I_IMS1_ST, la cinta de transporte se detiene.



Ambos sentidos de marcha deben excluirse mutuamente por medio del software.

Existe la siguiente diferencia fundamental con respecto al experimento de operación manual con desconexión de fin de carrera: 

El portador de piezas de trabajo retorna automáticamente después de 2 segundos a la posición final opuesta.

Observación: Para la implementación del retorno automático se recomienda un retardo de conexión en cada extremo (es decir, 2 en total).

Realización del experimento a) Diseñe un diagrama lógico para el experimento de operación manual con retorno automático. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas.

Nota: Ahí se encuentra una solución correcta. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se han omitido los prefijos I_IMS1_ y Q_IMS1_ de las entradas y salidas binarias.

¿Cuál o cuáles de los siguientes diagramas lógicos son correctos para la operación paso a paso con retorno de la cinta?

b) Implemente el control en el módulo FC3 con dos redes. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos.

Dirección

Tipo de datos

Comentario

I_IMS1_TL

I1.0

BOOL

I_IMS1_TR

I1.1

BOOL

I_IMS1_ST

I1.6

BOOL

I_IMS1_IL

I1.3

BOOL

I_IMS1_IR

I1.4

BOOL

Q1.0

BOOL

Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto) Pulsador de avance a la derecha (contacto normalmente abierto) Interruptor de parada (contacto normalmente cerrado) Sensor izquierdo de posición final 2 Sensor derecho de posición final 1 Salida marcha a la derecha

Q_IMS1_QL

Q1.1

BOOL

T_IMS1_Timer1

T0

TIMER

Símbolo

Q_IMS1_QR Salida marcha a la izquierda Temporizador de retorno hacia la izquierda (TON)

T_IMS1_Timer2

T1

TIMER

Temporizador de retorno hacia la derecha (TON)

c) Integre ahora FC3 en el módulo de organización OB1 del control. d) Compruebe el funcionamiento del control. Se puede encontrar la solución en el archivo "FC3.pdf" del CD adjunto. e) Conteste las siguientes preguntas: Emplace en portador de piezas en la cinta y haga que se desplace hasta alcanzar la posición final derecha. ¿Qué sucede ahora? El portador de piezas se desplaza hacia la posición final y, 2 segundos después, retorna desplazándose hacia la izquierda.

El portador de piezas llega a la posición final y en cada ocasión marcha en la dirección contraria después de 2 segundos.

4

Experimento: Conteo de posición / control de velocidad Conteo de posición / control de velocidad

El generador de pulsos del sistema de transporte se debe utilizar aquí, entre otros fines, para resolver un problema de posicionamiento. Similares tareas son necesarias para muchas instalaciones técnicas equipadas con sistemas incrementales de medición como, por ejemplo, máquinas herramientas, robots, etc. El experimento de conteo de posición y control de velocidad se subdivide en las siguientes tareas parciales, complementarias entre sí: Tarea parcial 1, conteo de posición: dependiendo del sentido de la marcha de la cinta transportadora, se debe medir la posición real del portador de piezas de trabajo por medio de los pulsos captados por el sensor. En este caso, un pulso corresponde a una distancia de desplazamiento definida. Tarea parcial 2, control de velocidad: partiendo del resultado de la tarea parcial anterior, el portador de piezas de trabajo se debe conducir a toda velocidad hasta la mitad del trayecto para, luego, en marcha lenta, desplazarse hacia el interruptor de fin de carrera. Tarea parcial 1 de conteo de posición: El generador de pulsos es un sistema incremental de medición de desplazamiento. Por lo tanto, el portador de piezas de trabajo, al inicio, debe encontrarse en una posición de referencia definida. En este caso, dicha referencia debe ser la posición final izquierda. Al inicio, el portador de piezas se debe posicionar manualmente, de manera que se active el sensor de posición final 2. En este experimento, partimos de esta premisa.

El control del conteo de posición debe satisfacer los siguientes requerimientos: 

Si el portador avanza hacia la derecha, es decir, si se activa el pulsador I_IMS1_TR, deberá aumentar el número de pulsos registrados. Si se suelta el pulsador, entonces el motor se detiene.



Si el portador avanza hacia la derecha, es decir, si se activa el pulsador I_IMS1_TL deberá descender el número de pulsos registrados. Si se suelta el pulsador, entonces el motor se detiene.



El motor se debe desconectar si el portador llega a uno de los dos sensores de posición final.

Realización del experimento a) Bosqueje un diagrama lógico para el experimento de conteo de posición. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas. Nota: Ahí se encuentra una solución correcta. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se han omitido los prefijos I_IMS1_ y Q_IMS1_ de las entradas y salidas binarias. ¿Cuál de los siguientes diagramas lógicos es correcto para la tarea parcial 1?

b) Implemente el control en el módulo FC4 con tres redes. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos.

Dirección

Tipo de datos Comentario

I_IMS1_TL

I1.0

BOOL

I_IMS1_TR

I1.1

BOOL

I_IMS1_IL

I1.3

BOOL

I_IMS1_IR

I1.4

BOOL

I_IMS1_IMP

I1.5

BOOL

Símbolo Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto) Pulsador de avance a la derecha (contacto normalmente abierto) Sensor izquierdo de posición final 2 Sensor derecho de posición final 1 Sensor de pulsos

Q_IMS1_QR Q_IMS1_QL

Q1.0 Q1.1

C_IMS1_COUNTER C0

BOOL BOOL COUNTER

Salida marcha a la derecha Salida marcha a la izquierda Contador ascendente y descendente (CTUD)

c) Integre ahora FC4 en el módulo de organización OB1 del control. d) Compruebe el funcionamiento del control. Se puede encontrar la solución en el archivo "FC4.pdf" del CD adjunto.

Tarea parcial 2 de control de velocidad: A partir de la tarea parcial 1, se debe completar el control para el cumplimiento de las siguientes exigencias: 

Se supone que el portador ya se encuentra en algún lugar entre el sensor de posición final 2 de la izquierda (I_IMS1_IL) y el centro del sistema de transporte, y que el conteo de posición de la tarea parcial 1 está activado.



Si se activa brevemente el pulsador I_IMS1_TR, el portador debe moverse primeramente a toda velocidad hacia la derecha y, después de haber sobrepasado el centro, proseguir lentamente hasta alcanzar el sensor de posición final 1 de la derecha (I_IMS1_IR). Allí, el motor se detiene automáticamente.



A través del pulsador I_IMS1_TL, el portador se puede conducir a toda velocidad hacia la izquierda, mientras esta tecla se mantenga activada. El sensor 2, de posición final izquierda, desconecta el motor.



Las direcciones de movimiento se deben excluir mutuamente.

Para la tarea 2, determine un diagrama lógico complementario de la tarea parcial 1. Nota: para determinar dónde se encuentra el centro de la cinta, el portador de piezas debe partir una vez desde la posición final de la izquierda. Como valor predeterminado del centro de la cinta, se puede integrar en el contador un número igual a la mitad de los impulsos registrados.

Realización del experimento a) Esboce un diagrama lógico para el experimento de control de velocidad basándose en el diagrama de la tarea parcial 1. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas funcionales. Nota: Ahí se encuentran tres soluciones correctas. Por motivos de espacio, en las próximas imágenes se han omitido los prefijos I_IMS1_ y Q_IMS1_ de las entradas y salidas binarias. ¿Cuáles de los siguientes diagramas complementados a partir de la solución de la tarea parcial 1 son correctos? ("COUNTEROUTPUT" es una salida adecuada de contador de la tarea parcial 1).

c) Implemente el control de la tarea parcial 2 en el módulo FC5 con redes adicionales. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos. Dirección

Tipo de datos Comentario

I_IMS1_TL

I1.0

BOOL

I_IMS1_TR

I1.1

BOOL

I_IMS1_IL

I1.3

BOOL

I_IMS1_IR

I1.4

BOOL

I_IMS1_IMP

I1.5

BOOL

Sensor de pulsos

Q_IMS1_QR Q_IMS1_QL

Q1.0 Q1.1

BOOL BOOL

Salida marcha a la derecha Salida marcha a la izquierda Contador ascendente y descendente (CTUD) Palabra auxiliar de marca para la salida BDC del contador (DEZ) Palabra auxiliar para el valor

Símbolo

Z_IMS1_ZAEHLER Z0

COUNTER

M_IMS1_AFW_BCD MW4

WORD

M_IMS1_AFW_I

INT

MW6

Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto) Pulsador de avance a la derecha (contacto normalmente abierto) Sensor izquierdo de posición final 2 Sensor derecho de posición final 1

entero del estado del contador

El contador SIMATIC no posee una salida equivalente a QU en el contador ascendente y descendente CTUD, de acuerdo con la norma internacional EN 61131-3. Por esta razón, la salida DEZ del contador de SIMATIC se debe convertir en primer lugar en un número entero (con BCD_I) para, a continuación, proceder a su comparación con el número de pulsos en el centro de la cinta de transporte (con CMP>I). d) Integre ahora FC5 en OB1. e) Compruebe el funcionamiento del control. La solución se puede encontrar en el archivo "FC5.pdf" del CD adjunto.

5

Bloques funcionales

Aspectos básicos de los bloques funcionales

Resulta conveniente organizar el control en un programa principal y en varias subrutinas que se puedan reutilizar. Las subrutinas posibilitan una programación estructurada. Los problemas parciales, de retorno constante, se pueden resolver una vez en una subrutina y ésta se puede llamar cuantas veces sea necesario dentro del programa de automatización. Esto trae como resultado un considerable ahorro de tiempo y una mejora de la estructura del programa. Según la norma EN 61131-3, un programa de automatización está normalmente conformado por varias partes articuladas jerárquicamente, que se conocen como unidades de organización de programa (POE): 

Programa principal del tipo PROGRAMM (PROG),



Subrutinas con memoria de tipo FUNCTION BLOCK (FB) (bloques funcionales),



Subrutinas sin memoria del tipo FUNCTION (FC) (función).

La siguiente imagen ilustra esta jerarquía. El programa principal ("Program_Main") llama a las subrutinas, las mismas que, de igual manera, invocan otras subrutinas.

El programa principal está sujeto a la realización de una tarea (TASK). Esta tarea ejecuta los programas subordinados de manera cíclica o en función de una frecuencia de exploración predeterminada (por ejemplo, cada 100ms) (caso normal) o de acuerdo con lo que acontezca. Si las funciones y los componentes funcionales necesarios no forman parte de ninguna biblioteca, entonces será necesario proceder a su escritura. En el caso de SIMATIC Step 7 se tiene también una jerarquía de programa similar. Esta se compone de los elementos siguientes: - Programa principal y bloque de organización OB1. - Subrutinas con memoria, del tipo bloque funcional (FB). - Subrutina del tipo función (FC). El programa principal OB1 se procesa aquí cíclicamente tan rápido como sea posible. Los componentes funcionales corresponden a los bloques funcionales y, por su parte, las funciones a la manera en que éstas se definen en la norma EN 61131-3. En esto radica la idea central de la implementación de los módulos funcionales, siendo los aspectos más interesantes aquellos que se explican en el ejemplo siguiente. Se debe escribir un módulo funcional en lenguaje FUP que resuelva el siguiente problema: 

Tras una breve activación del pulsador ON (contacto normalmente abierto) un motor se debe activar por medio de la señal denominada MOTOR.



El pulsador OFF (contacto normalmente cerrado) debe desconectar el motor.



Si se recibe la señal DIST, que indica la presencia de un fallo, el motor se debe desconectar y tiene que activarse la señal ALARM. El motor no se puede volver a conectar mientras la señal ALARM se mantiene activada.



El acuse de recibo de esta señal se realiza por medio de ACK.

El bloque funcional posee las siguientes variables de entrada 

ON (BOOL),



OFF (BOOL),



DIST (BOOL),



ACK (BOOL)

y las variables de salida 

MOTOR (BOOL),



ALARM (BOOL).

En el administrador de SIMATIC, recurriendo a la carpeta de bloques, cree el bloque funcional FB1, en lenguaje FUP, por medio del menú de introducción Agregar ->bloque S7 -> bloque funcional. La imagen siguiente muestra la implementación de este módulo funcional. Se deben declarar las variables de entrada y de salida. En el programa, la referencia a estas variables se introduce por medio de la sintaxis .

La imagen siguiente muestra el empleo de este módulo funcional dentro de un programa. Cada llamada de este módulo debe asignarse a un módulo de datos de instancia inequívoco (en este caso DB1).

Los elementos de datos del módulo de datos de instancia contienen, por su parte, las variables de entrada y salida del módulo funcional.

6

Experimento: Componente intermitente

Bloque funcional como componente intermitente

En muchas aplicaciones se plantea a menudo la necesidad de implementar el control periódico de una lámpara piloto de alarma, cuyos intervalos de conexión TI y de desconexión TA se puedan predeterminar (véase imagen siguiente).

No se encuentra en muchas bibliotecas un componente de software que realice esta tarea; por lo tanto, el usuario tiene que solucionar por sí mismo este problema. Dado que esta necesidad aparece en numerosas ocasiones en muchos proyectos de automatización, resulta razonable que esta tarea, claramente

delimitada, se implemente en un bloque del software que se pueda volver a utilizar. Con ello se reduce el tiempo que se dedica al desarrollo del proyecto, se ahorra espacio en la memoria del PLC y se potencia la estructura del programa. Este procedimiento es también muy corriente en la práctica para cumplir con otras tareas delimitadas (véase también el experimento siguiente). Por eso es importante que, durante la formación profesional, se practique este procedimiento con ejemplos relevantes para la práctica. Aquí se debe cumplir con la tarea esbozada anteriormente por medio de un módulo funcional denominado FLASH. Esto significa que es necesario crear un módulo funcional con el nombre "FLASH", cuya salida responda al comportamiento en función del tiempo arriba mencionado. La imagen siguiente muestra el diagrama lógico correspondiente.

El módulo funcional "FLASH" opera constantemente. Las variables de entrada son: o

TIMER1(TIMER): dirección del temporizador (en Step 7 se tiene que predeterminar externamente)



TA (S5TIME): intervalo de desconexión



TIMER1(TIMER): dirección del temporizador (en Step 7 se tiene que predeterminar externamente)



TI (S5TIME): intervalo de conexión

La variable de salida es: 

QB (BOOL): señal intermitente

Realización del experimento a) Diseñe un diagrama lógico para el módulo funcional FLASH. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas. Observación: El resultado deseado se puede implementar, por ejemplo, por medio de dos temporizadores del mismo tipo (TON, TOF, TP), realimentados por medio de una inversión (negación). Usted deberá decidir qué tipos de componentes son adecuados para este objetivo. Nota: Ahí se encuentran dos soluciones correctas. ¿Cuáles de los siguientes diagramas lógicos son correctos para el bloque funcional intermitente (FLASH)?

b) Implemente el control en el módulo funcional FB2, de ser posible, con una red. A continuación, integre el módulo FB2 en el módulo de organización OB1 y compruebe el funcionamiento del control con TI=1s y TA=3s. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos:

Símbolo

Dirección

Tipo de datos

T_IMS1_Timer1

T0

TIMER

Temporizador de retorno hacia la izquierda (TON)

T_IMS1_Timer2

T1

TIMER

Temporizador de retorno hacia la derecha (TON)

BOOL

Salida binaria para prueba de funcionamiento del módulo intermitente

Q_IMS1_Flashinglam p

Q1.3

Comentario

Se pueden encontrar soluciones en el archivo "FB2.pdf" del CD adjunto. c) Conteste las siguientes preguntas: ¿Qué sucede si en la programación del módulo funcional FLASH se cambia el tipo de temporizador (por ejemplo, TOF por TON, o TON por TOF)? La función de intermitencia se mantiene.

La función de intermitencia no se mantiene.

Las asignaciones de TI y TA son idénticas.

Las asignaciones de TI y TA están interpoladas.

7

Experimento: Control de velocidad Bloque funcional como control de velocidad

En muchas tareas de transporte, se controla la velocidad mínima de las instalaciones con el fin de diagnosticar, por ejemplo, una fricción elevada o la rotura de un eje del motor de accionamiento. Si se realiza el diagnóstico, se puede apagar el motor de la cinta transportadora al igual que los motores de las unidades encargadas del suministro de materiales para evitar así problemas de atascamiento y activar también las señales de alarma.

Aquí, se debe realizar una supervisión de esta naturaleza en el módulo funcional "MONSPEED" (Monitoring Speed) por medio del sensor de pulsos. MONSPEED detecta, a partir de una distancia temporal muy grande entre los pulsos, que la velocidad se encuentra por debajo del valor mínimo predeterminado, apaga el motor y genera una señal de alarma, que debe generar un acuse de recibo. Más aún, este módulo funcional toma en cuenta que, si se enciende el motor, éste siempre arranca con velocidad cero y, por tanto, la lógica de control se debe invalidar por un tiempo predeterminado.

El bloque funcional MONSPEED posee el siguiente diagrama lógico. A continuación se describirá la tarea exactamente.

Variables de entrada: 

INIT (BOOL): Señal dada por el control para la activación del motor de la cinta transportadora



IMP (BOOL): Señal proveniente del sensor de pulsos



ACK (BOOL): Pulsador de acuse de recibo



TIMER1 (TIMER): Dirección del temporizador; en Step 7 este tipo de direcciones se debe predeterminar desde el exterior.



TMON (S5TIME): Tiempo de monitorización



TIMER2 (TIMER):Dirección del temporizador; en Step 7 este tipo de direcciones se debe predeterminar desde el exterior.



TSTART (S5TIME): Duración de la supresión de monitorización de la velocidad durante el arranque

Variables de salida 

MOTOR (BOOL): Control directo del motor de la cinta transportadora



ALARM (BOOL): Señal de alarma

La lógica interna del módulo funcional debe cumplir las siguientes exigencias



INIT es una señal de la unidad de control para activar el motor de la cinta transportadora y que, no obstante, todavía será procesada por el módulo funcional.



MOTOR es la señal que activa el motor directamente a través de la salida binaria asignada. Si no aparece ningún problema de monitorización, entonces, esta señal es idéntica a INIT. Pero si aparece un problema, es decir, la ALARMA se activa (véase a continuación), entonces, el nivel lógico del MOTOR es siempre cero.



Si la señal MOTOR cambia de 0 a 1, entonces se debe desactivar la monitorización del tiempo de arranque TSTART, ya que el motor siempre se pone en marcha a partir de la velocidad 0.



Si el tiempo de arranque TSTART ha concluido, y la distancia temporal entre 2 pulsos IMP del sensor es mayor que el tiempo de monitorización TMON, entonces, la señal MOTOR debe ser igual a cero y la ALARMA se debe poner en uno. Simultáneamente, también se pone a cero el tiempo de arranque ya transcurrido, para que el motor, después de acusar recibo de la señal de alarma, pueda arrancar de nuevo.



Con ACK se puede poner a cero la señal de ALARMA.

Realización del experimento a) Diseñe un diagrama lógico para el módulo funcional MONSPEED. A continuación, compruebe su resultado a partir de la siguiente selección de diagramas. Nota: Ahí se encuentran tres soluciones correctas. Observación: Para descartar el tiempo de arranque e implementar la monitorización propiamente dicha, se requiere, correspondientemente, un temporizador apropiado. La activación de la alarma se realiza mediante un biestable. ¿Cuáles de los siguientes diagramas lógicos son correctos para el módulo funcional (MONSPEED)?

b) Implemente el control en el módulo funcional FB3, de ser posible, con una red. A continuación integre FB3 para la marcha hacia la derecha en el módulo de organización OB1. Implemente adicionalmente en OB1 una red para la marcha hacia la izquierda (marcha de retorno) y para la marcha lenta. Compruebe el funcionamiento del control con TSTART=1s y TMON=0,1s. Al hacerlo, utilice la siguiente tabla de símbolos:

Dirección

Tipo de datos

T_IMS1_Timer1

T0

TIMER

T_IMS1_Timer2

T1

TIMER

I_IMS1_INIT

I0.0

BOOL

I_IMS1_IMP I_IMS1_TS

I1.5 I1.7

BOOL BOOL

I_IMS1_TL

I1.0

BOOL

I_IMS1_ACK

I0.1

BOOL

Q_IMS1_QR Q_IMS1_QS

Q1.0 Q1.2

BOOL BOOL

Q_IMS1_ALARM Q1.4

BOOL

Símbolo

Comentario

Temporizador de retorno hacia la izquierda (TON) Temporizador de retorno hacia la derecha (TON) Pulsador, activación del motor, monitorización de velocidad Sensor de pulsos Pulsador de marcha lenta Pulsador de avance a la izquierda (contacto normalmente abierto) Pulsador, acuse de recibo, monitorización de velocidad Salida marcha a la derecha Salida de marcha lenta Señal de alarma, monitorización de velocidad

Se pueden encontrar soluciones en el archivo "FB3.pdf" del CD adjunto.

c) Conteste las siguientes preguntas: ¿Por qué se implementa la solución de tareas de manera limitada (por ejemplo, la monitorización de la velocidad de desplazamiento) en un módulo funcional (FB)? Porque, de esta manera, el módulo se puede integrar limpiamente en el proyecto sólo una vez.

Porque el módulo se puede implementar en el proyecto cuantas veces se desee.

Si en un proyecto se integra la monitorización de la velocidad de desplazamiento de una cinta de transporte por medio de un módulo FB, ¿cuántas instancias diferentes se deben declarar para este módulo funcional? Una

Un número n de instancias