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DIAGRAMAS DE ESCALERA Y SIMBOLOGÍA DE LOS ELEMENTOS DE ENTRADA (SENSORES, INTERRUPTORES, ETC.), SALIDA (ACTUADORES LINEALES, ROTATORIOS, ETC.). Los circuitos de control eléctrico antes del PLC se realizaban usando relevadores electromecánicos y a los diagramas de los circuitos de control con relevadores que por su aspecto se les conoce como diagramas escalera. Un diagrama escalera es un esquema eléctrico estandarizado que emplea símbolos para describir la lógica de un circuito eléctrico de control. En algunos casos, los diagramas escalera son considerados como las instrucciones para el alambrado de los circuitos de control. Es llamado Diagrama Escalera debido a que varios de los dispositivos del circuito están conectados en paralelo a través de una línea de cd ó de ca lo cual, todo en conjunto se asemeja a una escalera, de donde cada conexión en paralelo es un escalón de la escalera. Estos diagramas electromecánicos eran implementados con relevadores, botones pulsadores, interruptores de limite, solenoides, lámparas, etc.

Figura: Diagrama escalera, sistema Americano. La interpretación de un diagrama escalera se realiza de izquierda a derecha y generalmente de arriba hacia abajo. En cada rama se analiza la conexión de los elementos de entrada y los contactos de los elementos de control y se determina qué condiciones hacen que la salida sea o no energizada. Algunas de las reglas para realizar diagramas escalera son las siguientes: 1. Todas las condiciones de entrada son representadas en la parte izquierda de la rama. 2. Todas las condiciones de salida son representadas en la parte derecha de la rama. 3. Asignar números y letras a los elementos de entrada, de control y de salida. 4. Cada rama debe de ser numerada en forma ascendente en la parte izquierda de la rama. 5. Los elementos de control tienen contactos que están interconectados en varias etapas del circuito. 6. Los contactos normalmente abiertos de los elementos de control son representados por la letra “a” y los normalmente cerrados por la letra “b” del lado derecho del diagrama escalera, donde se indica el número de rama o de línea en la que se encuentra el contacto.

7. Interpretar el diagrama de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Los símbolos de los elementos más comúnmente usados para la representación de un diagrama escalera son los siguientes: ELEMENTOS DE ENTRADA (Sensores) NOMBRE

NORMALMENTE ABIERTO

NORMALEMENTE CERRADO

Botón pulsador

Interruptor limite

ELEMENTOS DE CONTROL (Lógica del circuito) NOMBRE

BOBINA

NORMALMENTE ABIERTO

NORMALMENTE CERRADO

Relevador de control Relevador Temporizador Relevador Contador

ELEMENTOS DE SALIDA (Actuadores) NOMBRE

SIMBOLO

Motor eléctrico

Solenoides

Lámparas Relevador de control: Es un dispositivo que consta de una bobina y de contactos normalmente abiertos y cerrados que cambian de posición de abierto a cerrado o de cerrado a abierto al ser energizada su bobina con una fuente de corriente directa ó con una fuente de corriente alterna dependiendo de las características del dispositivo.

Ejemplos de aplicación:

Encendido de una lámpara

Control de giro de un motor eléctrico

Relevador Temporizador: El funcionamiento de este dispositivo es muy parecido al del relevador con la excepción de que al energizarse la bobina, sus contactos pueden cerrarse o abrirse después de un retardo o periodo de tiempo (Timer On delay = retardo al encender), o bien, que sus contactos ya están en una posición diferente y cambien de posición al instante después de un periodo de tiempo (Timer Off delay = retardo al apagar). Ejemplos de aplicación:

Relevador temporizador

Semáforo

Relevador Contador: Es un relevador en el que cambian los estados de sus contactos, después de cierto número de cambios de la señal de entrada (de off a on). Los contadores a diferencia de los relevadores y temporizadores, tienen una segunda bobina para su restablecimiento (reset). En los contadores se debe de establecer (set) el número de eventos o ciclos, en los que deberá de cambiar el estado de sus contactos. El restablecimiento (puesta a cero) de un contador puede ser en forma manual o automática (eléctricamente).

Contador de botellas SOFTWARE DE SIMULACION DE PROCESOS AUTOMATIZADOS MEDIANTE PLC En el aprendizaje de los diferentes procesos automatizados mediante PLC's, existe la oportunidad de simular el comportamiento de los actuadores, las electroválvulas y el enlace

entre la máquina y el programa implementado en el PLC, los diferentes fabricantes en automatización desarrollaron software de simulación de circuitos neumáticos, con los esquemas de los actuadores, válvulas de dirección, estrangulación y control de flujo, además de otros elementos para simular la alimentación eléctrica del PLC y la estructura para su programación. Automation Studio es un programa de concepción, animación y simulación. Ha sido creado para responder a las necesidades de ingeniería, concepción y formación en el campo de la automatización. Este es el programa que estaremos utilizando para realizar las pruebas y simulación de los circuitos de control que a continuación se explicaran. La ventana principal de Automation Studio aparece en la pantalla tal como se puede apreciar en la figura siguiente:

Figura: Editor de esquemas. A Barra de título D Explorador de bibliotecas B Barra de menús E Explorador de proyectos C Barra de herramientas varias F Menú contextual 

La barra de herramientas “Proyecto” contiene los botones que operan los comandos más utilizados en el explorador de proyectos o en el editor de esquemas.

Figura: Barra de herramientas “Proyecto”.

La barra de herramientas “Proyecto” contiene los siguientes comandos:



La barra de herramientas “Edición” del editor de esquemas aparece por defecto si hay un esquema activo.

Figura: Barra de herramientas “Edición”.



La barra de herramientas “Simulación” del editor de esquemas contiene los botones siguientes:

Figura: Barra de herramientas “Simulación”.



La barra de herramientas “Inserción” del editor de esquemas contiene los botones siguientes:

Figura: Barra de herramientas “Inserción”.

CIRCUITOS DE CONTROL PRACTICA #1 BOTONES PULSADORES NORMALMENTE ABIERTOS Y NORMALMENTE CERRADOS

Se pueden utilizar los botones pulsadores normalmente abiertos (NA) y normalmente cerrador (NC) para controlar el encendido de una lámpara, la activación de un motor, una bobina, un relevador, etc. En el siguiente diagrama escalera se muestra un botón pulsador BP1 (NA) conectado a la lámpara roja LR, la cual prendera si el BP1 es presionado. En el siguiente escalón se encuentra un botón pulsador BP2 (NC) conectado a la lámpara verde LV, la cual estará prendida siempre y cuando no se presione BP2.

Figura: Contactos NA y NC.

PRACTICA #2 CIRCUITO SERIE (AND) En el siguiente diagrama escalera se muestran tres botones pulsadores BP1, BP2 y BP3 normalmente abiertos y conectados en serie con la lámpara L1. En este tipo de circuito para poder encender la lámpara es necesario que se presionen los tres botones pulsadores al mismo tiempo, si no la lámpara no prendera.

Figura: Circuito serie.

PRACTICA #3 CIRCUITO PARALELO (OR) En el siguiente diagrama se muestran tres botones pulsadores BP1, BP2 y BP3 normalmente abiertos y conectados en paralelo. En este circuito si se presiona cualquiera de los tres botones pulsadores la lámpara prendera.

Figura: Circuito paralelo. PRACTICA #4 ENCENDIDO DE UNA LAMPARA MEDIANTE RELE En el siguiente circuito se utiliza el botón pulsador BP1 para energizar la bobina del relevador R1, el cual tiene sus contactos normalmente cerrados y normalmente abiertos llamados también R1. Si no presionamos BP1 la bobina del relevador no se energiza y el contacto normalmente abierto seguirá abierto y la lámpara verde LV que está conectada a este contacto permanecerá apagada; por otra parte, el contacto normalmente cerrado seguirá cerrado y la lámpara roja LR que está conectada a este contacto permanecerá encendida. Al presionar BP1 la bobina del relevador se energiza y el contacto normalmente abierto se cierra y la lámpara verde LV que está conectada a este contacto se encenderá; por otra parte, el contacto normalmente cerrado se abrirá y la lámpara roja LR que está conectada a este contacto se apagara.

Figura: Encendido de una lámpara mediante rele.

PRACTICA #5 CIRCUITO CON AUTOENERGIZACION (ENGANCHE) En el siguiente diagrama escalera se encuentra un circuito auto energizado que cuenta con dos botones (uno normalmente abierto y uno normalmente cerrado), un relevador y una lámpara. Al presionar el botón pulsador uno se energiza el relevador uno y al dejar de presionar el botón, el relevador uno seguirá energizado ya que se auto sostiene o se auto energiza por un contacto de el mismo que se encuentra conectado en paralelo con el botón pulsador uno. Al presionar el botón pulsador uno se energiza el relevador uno y sus contactos cambian de posición energizando la lámpara verde, esto permanecerá de esta manera hasta que se presione el botón pulsador dos que es normalmente cerrado, el cuál interrumpirá la corriente que le llega al relevador uno y volverá a su estado inicial.

Figura: Circuito de auto energización.