Fundamentos de Electroneumática Conjunto de transparencias
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Núm. de artículo: Denominación: Referencia: Estado: Gráficos: Layout: Autores:
095246 EL-PN.FOLIEN-GS D:OT-TP201-E 04/2000 Doris Schwarzenberger 25.05.2000, Beatrice Huber P. Croser, J. Thomson, F. Ebel
© Festo Didactic GmbH & Co., D-73770 Denkendorf, 2000 Internet: www.festo.com/didactic e-mail:
[email protected] Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, así como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.
Preámbulo
El conjunto de transparencias ha sido elaborado para la etapa básica del conjunto tecnológico denominado TP200 Electroneumática. El conjunto de transparencias y el conjunto tecnológico son partes integrantes del Sistema para la Enseñanza de Automatización y Comunicaciones de Festo Didactic GmbH & Co. Las transparencias han sido elaboradas siguiendo aspectos didácticos y metódicos. Cada transparencia lleva adjunto un breve texto acompañante que proporciona al instructor una rápida sinopsis del tema de estudio. Temas de estudio
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Fundamentos básicos de la electroneumática Funcionamiento y utilización de los elementos electroneumáticos Denominación y dibujo de símbolos electroneumáticos Dibujo de esquemas de conexiones neumáticas y eléctricas según normas Representación de ciclos de movimiento y estados de conmutación Mandos manuales, directos e indirectos Mandos directos e indirectos dependientes del recorrido Funciones lógicas Y/O Mandos dependientes de la presión Diagnóstico de fallos en mandos electroneumáticos sencillos
La hoja de texto incluye una ilustración completa de la transparencia; hay también explicaciones y descripciones parcialmente adicionales que el instructor podrá anotar en la transparencia durante la clase. Las ventajas de este concepto son las siguientes: · Durante la clase, el instructor puede completar las transparencias progresivamente. · La clase es más animada e interesante. · Gracias a los textos complementarios existentes, es menor el trabajo de preparación que tiene que hacer el instructor. ¡Nuevo! Presentación electrónica
El CD-ROM adjunto incluye los archivos „Electroneumatica_transparencia.pdf” y „Electroneumatica_texto.pdf”. Estos archivos contienen todas las transparencias y textos correspondientes de esta edición. Las imágenes y textos pueden proyectarse o, también, imprimirse para usarlas en clase. Para ello es necesario disponer del ® ® programa Adobe Acrobat Reader. La última versión en español de este software gratuito para Windows 95/98/NT está incluida en el CD-ROM y se halla en el directorio „Acrobat_Reader”. Marque el archivo „rs405esl.exe” y proceda según las instrucciones que aparecen en la pantalla.
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Índice
Elementos del sistema Elementos de la cadena de mando _____________________________Transparencia 1 Elementos neumáticos Cilindros de simple efecto ____________________________________Transparencia 2 Cilindros de doble efecto _____________________________________Transparencia 3 Válvulas de cierre, de caudal y de presión_______________________Transparencia 4 Válvula reguladora de presión ________________________________Transparencia 5 Válvula de estrangulación de un sólo sentido ____________________Transparencia 6 Válvula de escape rápido_____________________________________Transparencia 7 Elementos electroneumáticos Transformación de señales eléctricas en señales neumáticas_______Transparencia 8 Transformación de señales neumáticas en señales eléctricas_______Transparencia 9 Símbolos gráficos de contacto y maniobra para válvulas_________ Transparencia 10 Posiciones de maniobra y designación de las conexiones de válvulas de vías ________________________________________ Transparencia 11 Principio de funcionamiento de la bobina magnética ____________ Transparencia 12 Electroválvula de 2/2 vías sin servopilotaje ___________________ Transparencia 13 Válvulas electromagnéticas con servopilotaje _________________ Transparencia 14 Electroválvula de 3/2 vías con servopilotaje ___________________ Transparencia 15 Electroválvula de 5/2 vías con servopilotaje ___________________ Transparencia 16 Electroválvula biestable de 5/2 vías con servopilotaje __________ Transparencia 17 Electroválvula de tres posiciones de 5/3 vías __________________ Transparencia 18 Elementos eléctricos Aparatos eléctricos________________________________________ Contactos de maniobra y tipos de accionamiento ______________ Tipos de accionamiento de los elementos de maniobra__________ Signos gráficos de contactos y maniobra para bobinas magnéticas y relés ________________________________________ El relé___________________________________________________ Interruptor magnético de proximidad (Relés Reed) _____________ Dispositivos eléctricos de salida_____________________________
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Transparencia 19 Transparencia 20 Transparencia 21 Transparencia 22 Transparencia 23 Transparencia 24 Transparencia 25
Índice
Funciones lógicas La función lógica Y (AND)___________________________________ Transparencia 26 La función lógica O (OR)____________________________________ Transparencia 27 Mando electroneumático Cadena de mando_________________________________________ Mando directo de un cilindro de simple efecto _________________ Mando directo de un cilindro de doble efecto __________________ Circuito eléctrico de retención (memoria) – Marcha prioritaria ____ Circuito eléctrico de retención (memoria) – Paro prioritario ______ Circuito electroneumático de retención (memoria) con electroválvula de impulsos _________________________________ Mando en función del recorrido _____________________________ Mando en función de presión _______________________________
Transparencia 28 Transparencia 29 Transparencia 30 Transparencia 31 Transparencia 32 Transparencia 33 Transparencia 34 Transparencia 35
Diseño de esquemas de conexionado Esquema de conexionado electroneumático ___________________ Transparencia 36 Estructura del esquema de conexionado ______________________ Transparencia 37 Diagrama desplazamiento-paso _____________________________ Transparencia 38 Esquema de conexionado de bornes Esquema de conexionado de bornes _________________________ Transparencia 39 Lista de comprobación para el esquema de conexionado de bornes _______________________________________________ Transparencia 40 Particularidades durante la conexión de bobinas magnéticas Circuitos de protección en caso de cargas inductivas ___________ Transparencia 41 Controles Lógicos Programables Mandos programables _____________________________________ Transparencia 42
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Elementos de la cadena de mando El principio de la cadena de mando se emplea al elaborar el esquema de conexiones. Cada uno de los elementos de la cadena de mando cumple una tarea determinada en el procesamiento y la transmisión de señales. La eficacia de esta estructuración de un sistema en bloques de funciones se ha comprobado en las siguientes tareas: · Disposición de los elementos en el esquema de conexionado · Especificación del tamaño nominal, la corriente nominal y la tensión nominal de los componentes · Estructura y puesta en marcha del mando · Identificación de los componentes al efectuar trabajos de mantenimiento
Neumática/ Hidráulica – Cilindros – Motores – Unidades constructivas
Sistema eléctrico/ Electrónica Elementos de trabajo
– Electromotores – Electroimanes – Motores lineales
– Válvulas de vías
Elementos de ajuste
– Interruptores automáticos – Transistores de potencia – Tiristores de potencia
– Válvulas de vías – Válvulas de cierre – Válvulas de presión
Elementos de procesamiento (Elementos de conmutación)
– Interruptores – Pulsadores – Interruptores de límite – Transmisores de programas – Sensores
Elementos de entrada
– Contactores – Relés – Componentes electrónicos
– Interruptores – Pulsadores – Finales de carrera – Transmisores de programas – Sensores – Detectores/ Transmisores
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Elementos de la cadena de mando Neumática/ Hidráulica – Cilindros – Motores – Unidades constructivas
Sistema eléctrico/ Electrónica Elementos de trabajo
– Electromotores – Electroimanes – Motores lineales
– Válvulas de vías
Elementos de ajuste
– Interruptores automáticos – Transistores de potencia – Tiristores de potencia
– Válvulas de vías – Válvulas de cierre – Válvulas de presión
Elementos de procesamiento (Elementos de conmutación)
– Interruptores – Pulsadores – Interruptores de límite – Transmisores de programas – Sensores
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Elementos de entrada
– Contactores – Relés – Componentes electrónicos – Interruptores – Pulsadores – Finales de carrera – Transmisores de programas – Sensores – Detectores/ Transmisores
TP 201, Transparencia 01
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Cilindros de simple efecto El cilindro de simple efecto recibe aire a presión sólo en un lado. La descarga de aire tiene lugar por el lado opuesto. Los cilindros de simple efecto sólo pueden ejecutar el trabajo en el sentido de avance o en el de retroceso (según la versión). El retroceso (o el avance) del vástago tiene lugar por medio de la fuerza de un muelle incluido en el cilindro o se produce por efecto de una fuerza externa.
Émbolo Culata posterior
Muelle de reposición
Culata anterior Vástago
Junta anular Conexión para aire comprimido
Orificio de escape Camisa del cilindro
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Cilindros de simple efecto
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TP 201, Transparencia 02
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Cilindros de doble efecto El cilindro de doble efecto es accionado en ambos sentidos por aire a presión. El cilindro de doble efecto puede ejecutar trabajos en ambos sentidos de movimiento. En los cilindros de vástago simple, la fuerza ejercida sobre el émbolo es algo mayor en el movimiento de avance que en el de retroceso.
Camisa del cilindro Anillo rascador
Culata anterior Émbolo
Vástago del émbolo
Culata posterior
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Cilindros de doble efecto
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TP 201, Transparencia 03
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Válvulas de cierre, de caudal y de presión Las válvulas de cierre bloquean, estrangulan o modifican el paso del aire. Existen diferentes clases de válvulas: · Válvula de antirretorno · Válvula selectora (función O) · Válvula de simultaneidad (función Y) · Válvula de estrangulación y retención · Válvula de escape rápido Las válvulas de presión influyen en la presión, o bien son accionadas por medio de la presión. Existen diferentes clases de válvulas: · Válvula reguladora de presión · Válvula limitadora de presión · Válvula de secuencia Flecha oblicua– la válvula es ajustable
Válvulas de cierre
– Válvula de antirretorno – Válvula de antirretorno, bajo presión de resorte – Válvula selectora (función O)
– Válvula de simultaneidad (función Y)
– Válvula de escape rápido – Válvula de estrangulación y retención Válvula de caudal
– Válvula de estrangulación, ajustable
Válvulas de presión
– Válvula reguladora de presión, ajustable sin orificio de escape
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– Válvula reguladora de presión, ajustable con orificio de escape 2 1
– Válvula de mando de presión con alimentación externa
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– Válvula limitadora de presión 2
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– Combinación de válvula de mando de presión 1
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Válvulas de cierre, de caudal y de presión Válvulas de cierre
– Válvula de antirretorno – Válvula de antirretorno, bajo presión de resorte – Válvula selectora (función O) – Válvula de simultaneidad (función Y)
– Válvula de escape rápido – Válvula de estrangulación y retención Válvula de caudal
– Válvula de estrangulación, ajustable 1
Válvulas de presión
– Válvula reguladora de presión, ajustable sin orificio de escape
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Válvula reguladora de presión Las válvulas reguladoras de presión se emplean para mantener la presión de salida constante, independientemente de las oscilaciones de la presión de entrada y del consumo de aire. Al aumentar la presión en la salida, la membrana se mueve contra la fuerza elástica; disminuye, o se cierra completamente, la sección transversal de paso en el asiento de la válvula. Al disminuir la presión en la salida, el muelle empuja la membrana; aumenta o se cierra la sección transversal de paso en el asiento de la válvula. La presión de salida es ajustable. La presión de entrada debe ser más alta que la presión de salida.
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Válvula reguladora de presión
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Válvula de estrangulación de un sólo sentido La válvula de estrangulación bloquea el paso de aire en un sólo sentido; por eso, la corriente de aire tiene que pasar en ese sentido a través de un estrangulador regulable. La corriente de aire proveniente del sentido contrario hace que la junta del elemento de retención se levante del asiento. Entonces el aire a presión puede pasar en ese sentido casi sin dificultad alguna. La válvula debe instalarse tan cerca del cilindro como sea posible.
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Válvula de escape rápido Las válvulas de escape rápido se emplean para lograr la máxima velocidad en el movimiento de avance y retroceso en los cilindros neumáticos. Para aumentar la efectividad de la válvula, ésta debe montarse directamente en el cilindro o lo más cerca posible a las conexiones de entrada o de escape de aire del cilindro.
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Transformación de señales eléctricas en señales neumáticas Cuando se emplean mandos que utilizan el aire a presión y la electricidad como elementos de trabajo es necesario contar también con sistemas convertidores. Las válvulas electromagnéticas transforman las señales eléctricas en señales neumáticas. Las válvulas electromagnéticas se componen de: · Una válvula neumática y de · una bobina que activa la válvula
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Transformación de señales neumáticas en señales eléctricas El convertidor PE es accionado con aire a presión. Al alcanzar la presión un valor previamente determinado, se produce una señal eléctrica. La presión de la señal neumática actúa contra un muelle regulable. Cuando la presión que actúa sobre una membrana sobrepasa la fuerza elástica, una leva activa un contacto eléctrico de conmutación. El elemento eléctrico de maniobra puede ser un contacto de reposo, un contacto de trabajo o un contacto inversor.
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Símbolos gráficos de contacto y maniobra para válvulas Normalmente, en los esquemas de conexiones las unidades neumáticas se representan en estado de reposo. Las posiciones de conmutación de las válvulas se representan como cuadrados. El número de cuadrados corresponde al número de posiciones de conmutación. Las funciones y los efectos se dibujan en el interior de los cuadrados: · Las líneas indican el paso de flujo. · Las flechas indican el sentido de flujo. · Las conexiones bloqueadas se representan por medio de líneas colocadas en ángulo recto entre sí. Las tuberías de enlace se dibujan en la parte exterior de un cuadrado.
Cada posición de la válvula se representa por medio de un cuadrado. El número de cuadrados corresponde al número de posiciones de maniobra. Las líneas indican el paso del aire y las flechas indican el sentido de paso del aire. Las conexiones bloqueadas se indican por medio de dos líneas colocadas en ángulo recto una contra otra. Las tuberías de conexión para entrada y escape de aire se señalan en la parte exterior de un cuadrado.
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Símbolos gráficos de contacto y maniobra para válvulas Cada posición de la válvula se representa por medio de un cuadrado. El número de cuadrados corresponde al número de posiciones de maniobra. Las líneas indican el paso del aire y las flechas indican el sentido de paso del aire. Las conexiones bloqueadas se indican por medio de dos líneas colocadas en ángulo recto una contra otra. Las tuberías de conexión para entrada y escape de aire se señalan en la parte exterior de un cuadrado.
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Posiciones de maniobra y designación de las conexiones de válvulas de vías Examinando las características enumeradas a continuación puede deducirse de qué tipo de válvula se trata: · Número de conexiones · Número de posiciones de maniobra · Numeración de las conexiones Para la numeración de las conexiones vale lo siguiente: · Conexión de alimentación 1 · Conexiones de escape 3, 5 · Conexiones de utilización 2, 4
Número de conexiones Número de posiciones de conmutación 2
Válvula de 2/2 vías abierta en reposo 1 2
Válvula de 3/2 vías cerrada en reposo 1
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Válvula de 3/2 vías abierta en reposo
Válvula de 4/2 vías Paso de caudal de 1 à 2 y de 4 à 3
Válvula de 5/2 vías Paso de caudal de 1 à 2 y de 4 à 5
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Válvula de 5/3 vías centro cerrado 5
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Posiciones de maniobra y designación de las conexiones de válvulas de vías Número de conexiones Número de posiciones de conmutación 2
Válvula de 2/2 vías abierta en reposo 1 2
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Válvula de 3/2 vías abierta en reposo
Válvula de 4/2 vías Paso de caudal de 1 à 2 y de 4 à 3 Válvula de 5/2 vías Paso de caudal de 1 à 2 y de 4 à 5
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Principio de funcionamiento de la bobina magnética Cuando la corriente eléctrica pasa por una bobina se genera un campo electromagnético. Para la intensidad del campo electromagnético vale lo siguiente: · Al aumentar el número de espiras aumenta el tamaño del campo. · El aumento de la intensidad de corriente aumenta el tamaño del campo. · Al alargar la bobina disminuye el tamaño del campo. Un núcleo de hierro dulce (inducido) se introduce en una bobina por la cual pasa corriente.
Bobina
Núcleo de hierro dulce
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Principio de funcionamiento de la bobina magnética Bobina
Núcleo de hierro dulce
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Electroválvula de 2/2 vías sin servopilotaje Posición cerrada en reposo, retroceso por muelle Bobina magnética sin corriente · Conexión 1 cerrada · Conexión 2 cerrada. · No se logra el escape. Bobina magnética bajo corriente · El inducido se levanta. · Pasa aire a presión de la conexión 1 a la conexión 2.
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Electroválvula de 2/2 vías sin servopilotaje
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Válvulas electromagnéticas con servopilotaje Las válvulas electromagnéticas con servopilotaje se componen de: · Una válvula de servopilotaje de accionamiento electromagnético y · una válvula principal accionada neumáticamente. Comparándolas con las válvulas electromagnéticas sin servopilotaje, las válvulas electromagnéticas con servopilotaje se caracterizan por los hechos siguientes: · Es menor la fuerza requerida para accionar el inducido. · Son más pequeñas las dimensiones de la cabeza de la bobina. · Es menor el consumo de corriente. · Es menor el calor generado.
Llega una señal eléctrica a la bobina magnética La bobina magnética activa la válvula de regulación previa
El regulación previa activa la válvula
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Válvulas electromagnéticas con servopilotaje
Llega una señal eléctrica a la bobina magnética
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Electroválvula de 3/2 vías con servopilotaje Posición de cierre en reposo, retroceso por muelle, accionamiento auxiliar manual Bobina magnética sin corriente · La conexión 1 está cerrada. · El escape en la conexión 2 tiene lugar después del escape en la conexión 3. · El canal de servopilotaje está bloqueado por la junta del inducido, en el costado de la válvula. · El escape del espacio encima del émbolo de la válvula tiene lugar por medio del tubo-guía del inducido. Bobina magnética con corriente · El inducido se levanta; la junta del inducido en el costado de la bobina obtura el orificio de evacuación de aire en el tubo-guía del inducido. La junta del inducido en el costado de la válvula abre el canal de activación previa. · El aire a presión de que entra por la conexión 1 pasa a través del canal de servopilotaje y acciona el émbolo de la válvula. · Se cierra la conexión 1. · El aire a presión pasa de la conexión 1 a la conexión 2.
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Electroválvula de 3/2 vías con servopilotaje 2
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Electroválvula de 5/2 vías con servopilotaje Retroceso por muelle, accionamiento manual auxiliar Bobina magnética sin corriente · El aire a presión pasa de la conexión 1 a la conexión 2. · El escape en la conexión 4 tiene lugar después del escape en la conexión 5. · La conexión 3 está cerrada. · El canal de servopilotaje está cerrado. · El escape del espacio encima del émbolo de la válvula tiene lugar por medio del tubo-guía del inducido. Bobina magnética con corriente · El inducido se levanta; la junta del inducido en el costado de la bobina obtura el orificio de escape de aire en el tubo-guía del inducido. La junta del inducido en el costado de la válvula abre el canal de servopilotaje. · El aire a presión que entra por la conexión 1 pasa a través del canal de servopilotaje y acciona el émbolo de la válvula. · Se cierra la conexión 5. · Pasa aire a presión de la conexión 1 a la conexión 4. · El escape de la conexión 2 tiene lugar a través de la conexión 3.
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Electroválvula biestable de 5/2 vías con servopilotaje Accionamiento auxiliar manual Bobina magnética Y1 con paso de corriente, bobina magnética Y2 sin corriente · La válvula conmuta. · Se cierra la conexión 3. · El aire a presión pasa de la conexión 1 a la conexión 2. · El escape de la conexión 4 tiene lugar a través de la conexión 5. Ambas bobinas magnéticas sin corriente · La válvula conserva la anterior posición de maniobra. Bobina magnética Y2 con paso de corriente, bobina magnética Y1 sin corriente · La válvula conmuta. · Se cierra la conexión 5. · Pasa aire a presión de la conexión 1 a la conexión 4. · El escape de la conexión 2 tiene lugar a través de la conexión 3.
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Electroválvula de tres posiciones de 5/3 vías Las tres posiciones de maniobra de una válvula de 5/3 vías, de accionamiento eléctrico y servopilotaje son las siguientes: 1. En posición de reposo las bobinas magnéticas están sin corriente; los dos muelles mantienen el émbolo en su posición central. Las conexiones 2 y 3, así como 4 y 5 están comunicadas. La conexión 1 está cerrada. 2. Al aplicar corriente a la bobina izquierda de excitación el émbolo se desplaza hasta el tope derecho. Las conexiones 1 y 4, así como 2 y 3 quedan comunicadas. 3. Cuando circula corriente a través de la bobina derecha el émbolo se desplaza hasta el tope izquierdo. Al estar en posición quedan comunicadas las conexiones 1 y 2, así como 4 y 5. Cada una de las dos posiciones de maniobra activadas permanece mientras continúe circulando corriente a través de la respectiva bobina magnética. Al interrumpirse el flujo de corriente el émbolo se coloca en posición central.
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Aparatos eléctricos Es diferente la alimentación de tensión alterna y la alimentación de tensión continua. Tensión alterna
· · · · ·
Tensión continua
· Es suministrada por fuentes de alimentación
Es suministrada por la red Trifásica o monofásica Tensión sinusoidal de frecuencia fija Amplitud relativamente constante La tensión puede modificarse por medio de transformadores
Componentes de los aparatos eléctricos de tensión continua · Transformador de la red · Rectificador · Estabilizador Baterías y acumuladores · Se utilizan como batería intermedia en caso de cortes de corriente. · Se emplean en equipos portátiles.
Tensión alterna
Batería
Tensión constante
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Bloque de alimentación
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Aparatos eléctricos Tensión alterna
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+
Estabilización
Bloque de alimentación © Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 19
20
Contactos de maniobra y tipos de accionamiento Se emplean como elementos de entrada y procesamiento las siguientes clases de contactos de maniobra: · Contacto de trabajo · Contacto de reposo · Contacto inversor Los tipos de accionamiento para los elementos de maniobra son: · Accionamiento manual · Accionamiento mecánico · Relé · Campo magnético
Contacto de trabajo
Contacto de reposo
Pulsador con contacto de trabajo, accionado manualmente al oprimirlo
Contacto inversor
Conmutador giratorio con contacto de trabajo, accionado manualmente al girarlo
Contactos unidos mecánicamente
Interruptor de límite con contacto de trabajo o resp. con contacto de reposo, de accionamiento mecánico
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Contactos de maniobra y tipos de accionamiento Contacto de trabajo
Contacto de reposo
Pulsador con contacto de trabajo, accionado manualmente al oprimirlo
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Contacto inversor
Conmutador giratorio con contacto de trabajo, accionado manualmente al girarlo
Contactos unidos mecánicamente
Interruptor de límite con contacto de trabajo o resp. con contacto de reposo, de accionamiento mecánico
TP 201, Transparencia 20
21
Tipos de accionamiento de los elementos de maniobra Los tipos de accionamiento más frecuentemente empleados son · Botones pulsadores · Palancas de rodillo · Interruptores basculantes Se representan dos tipos de accionamiento · Pulsador, como conmutador · Interruptor basculante con muesca, como contacto de trabajo Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas:
S (S1, S2, ...)
2
Tipo de accionamiento (tecla) Conexión (contacto de reposo)
Elemento de conmutación
4
1
Conexión (contacto de trabajo) 3
3
4
3
4
4
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Tipos de accionamiento de los elementos de maniobra 2
Tipo de accionamiento (tecla) Conexión (contacto de reposo)
Elemento de conmutación
4
1
Conexión (contacto de trabajo) 3
3
4 © Festo Didactic GmbH & Co.
3
4
4 TP 201, Transparencia 21
22
Signos gráficos de contactos y maniobra para bobinas magnéticas y relés En electroneumática, la bobina magnética es el elemento que hace que la válvula conmute. Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas:
Y (Y1, Y2, ...)
Un relé activa 1, 2 ó más contactos. El relé también puede ser un elemento activado en función del tiempo o de la temperatura. Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas:
Accionamiento electromagnético bilateral
K (K1, K2, ...)
Accionamiento electromagnético Representación en unilateral, con reposición diagramas eléctricos por muelle Y1
Accionamiento electromagnético, con regulación previa
Contactor o relé con tres contactos de trabajo y un contacto de reposo K1
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Signos gráficos de contactos y maniobra para bobinas magnéticas y relés Accionamiento electromagnético bilateral
Accionamiento electromagnético Representación en unilateral, con reposición diagramas eléctricos por muelle Y1
Accionamiento electromagnético, con regulación previa
Contactor o relé con tres contactos de trabajo y un contacto de reposo K1
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TP 201, Transparencia 22
23
El relé En la práctica, la construcción de un relé puede ser muy diferente. Su funcionamiento, sin embargo, es básicamente igual: · Al aplicar tensión a la bobina del relé a través de los contactos A1 y A2 fluye corriente eléctrica a través de los devanados. Se forma un campo magnético que atrae el inducido contra el núcleo de la bobina. · La conexión de mando 1 queda conectada con la conexión de mando 4. · Al retirar la tensión un resorte devuelve el inducido a su posición básica. · La conexión de mando 1 queda conectada con la conexión de mando 2. Un relé puede tener varios contactos de maniobra, que pueden activarse simultáneamente. En lo referente a su forma ejecución, por ejemplo: · Relés polarizados · Relés de impulsión · Relés temporizados · Termorrelés
12 14 22 24 A1
Muelle de reposición Bobina del relé
A2 11
21
Inducido
Núcleo de la bobina Aislamiento Contacto
A1 A2
4 2
1
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El relé A1
Muelle de reposición Bobina del relé
12 14 22 24
A2 11
21
Inducido Núcleo de la bobina Aislamiento Contacto
A1 A2 © Festo Didactic GmbH & Co.
4 2
1 TP 201, Transparencia 23
24
Interruptor magnético de proximidad (Relés Reed) Los interruptores magnéticos de proximidad se activan por un campo magnético. Para aplicaciones industriales se utilizan, generalmente, interruptores Reed con indicación LED. En la ilustración se representa un interruptor Reed de tres conductores. Cuenta con tres conexiones: · Una conexión para alimentación de corriente positiva, · una conexión para alimentación de corriente negativa, y · una salida de señales o de maniobra. El interruptor Reed se monta directamente en el cuerpo del cilindro. El interruptor es accionado por un anillo magnético en el émbolo del cilindro. Cuando el anillo magnético pasa al lado del interruptor Reed, debido al efecto del campo magnético del anillo se cierran los contactos de maniobra y el interruptor suministra una señal de salida. Letra distintiva en los esquemas de conexiones:
B (B1, B2, ...)
+24V BN BK
BU 0V
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Interruptor magnético de proximidad (Relés Reed) +24V BN BK
BU 0V
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 24
25
Dispositivos eléctricos de salida Suministran señales acústicas: · p.ej. bocinas, sirenas · letra distintiva en esquemas de conexiones:
H (H1, H2, ...)
Suministran señales ópticas: · p.ej. lámparas, LED · letra distintiva en esquemas de conexiones:
H (H1, H2, ...)
Suministran trabajo: · p.ej. en electromotores · letra distintiva en esquemas de conexiones:
M (M1, M2, ...)
Dispositivos de aviso Avisadores acústicos:
Bocina
Avisadores luminosos:
Lámpara
Sirena
Timbre
Diodo luminoso (LED)
Motores Motor de corriente continua M
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Dispositivos eléctricos de salida Dispositivos de aviso Avisadores acústicos:
Bocina
Avisadores luminosos:
Lámpara
Motores
Sirena
Timbre
Diodo luminoso (LED)
Motor de corriente continua M
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TP 201, Transparencia 25
26
La función lógica Y (AND) La función lógica Y consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en serie: · La función lógica Y puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de interruptores y sensores. · La función se representa por medio de un símbolo lógico con dos entradas y una salida. · Para accionar la salida es necesario que existan las dos señales de entrada.
1
+24V S1
Entrada 1 (S1) Entrada 2 (S2)
S2
&
Salida (Lámpara H1)
H1
0V
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La función lógica Y (AND) 1
+24V S1
Entrada 1 (S1) Entrada 2 (S2)
S2
&
Salida (Lámpara H1)
H1 0V
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 26
27
La función lógica O (OR) La función lógica O consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en paralelo: · La función lógica O puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de interruptores y sensores. · La función se representa por medio de un símbolo lógico con dos entradas y una salida. · Para accionar la salida basta con que exista una señal de entrada.
1
+24V S1
2
S2 Entrada 1 (S1) Entrada 2 (S2)
³1
Salida (Lámpara H1)
H1
0V
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
La función lógica O (OR) 1
+24V S1
2 S2
Entrada 1 (S1) Entrada 2 (S2)
³1
Salida (Lámpara H1)
H1 0V
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 27
28
Cadena de mando La estructura de la cadena de mando asiste en los siguientes procesos: · La asignación de componentes de funciones similares para formar un grupo de elementos. · Para evitar las líneas que puedan cruzarse en esquemas de conexiones neumáticas y eléctricas. · Para la elaboración de esquemas de conexiones uniformes y claramente estructurados. El principio de la cadena de mando sólo debe entenderse como una indicación. La estructura de la cadena de mando determina el flujo de señales del mando, así: · En esquemas neumáticos de conexiones el flujo de señales se representa de abajo hacia arriba. · En esquemas eléctricos de conexiones el flujo de señales se representa de arriba hacia abajo.
1
+24V
2 Entrada de señales
flujo de señales
S1
1V1
4
2
5
3
S2
1Y1 1
K1
K1
1Y1
Procesamiento de señales
flujo de señales
1A
Salida de señales
0V 2
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Cadena de mando 1A
1
+24V
2 Entrada de señales
S1 1V1
1Y1
4
5
S2
2
1
K1
3
K1 1Y1
Procesamiento de señales Salida de señales
0V 2 © Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 28
29
Mando directo de un cilindro de simple efecto Al accionar S1 la bobina 1Y1 queda bajo corriente y la válvula 1.1 conecta. De la conexión 1 pasa aire a presión a la conexión 2 y el vástago avanza. Al dejar de accionar S1 la bobina 1Y1 queda sin corriente. La válvula 1.1 conmuta a la posición básica El aire del cilindro escapa a través de la conexión 3 de la válvula 1.1 y el vástago retrocede.
1A
1
+24V S1
1V1
2
1Y1 1
3
1Y1 0V
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Mando directo de un cilindro de simple efecto 1A
1
+24V S1
1V1
1Y1
2
1
3
1Y1 0V
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 29
30
Mando indirecto de un cilindro de doble efecto La utilización del mando indirecto depende de: · la fuerza que se requiera para accionar los elementos de ajuste, · la complejidad de la maniobra, · la potencia de conmutación de los contactos, y · de si el sistema es gobernado a distancia, o no
1A
1
+24V S1
1V1
4
2 13 14
K1
13 14
2
1Y1 5
1
3
A1
K1
1Y1 A2
0V
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Mando indirecto de un cilindro de doble efecto 1A
1
+24V S1
1V1
1Y1
4
5
2 13 14
2
1
3
1Y1 0V
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 30
31
Circuito eléctrico de retención (memoria) – Marcha prioritaria Un relé puede mantenerse en estado activo cuando, a través de un contacto de trabajo del relé se activa un circuito de corriente de retención paralelo al pulsador de MARCHA. En un circuito eléctrico de retención (memoria) debe existir un pulsador de PARO. La posición de montaje del pulsador de PARO es determinante para el funcionamiento del circuito de retención (memoria). Se denomina circuito eléctrico de retención (memoria) de Marcha prioritaria un circuito eléctrico de retención (memoria) en el cual un pulsador (S2, contacto de reposo) está conectado en serie con un contacto de activación de relé (contacto de trabajo). En este circuito eléctrico de retención (memoria) con Marcha prioritaria, el pulsador S1 domina sobre la acción del pulsador S2. Al presionar al mismo tiempo los pulsadores S1 y S2, por la bobina de relé K1 pasa corriente.
1
+24V
2
S1
K1
13 14
3
K1
23 24
S2
K1
H1
0V 2 3
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Circuito eléctrico de retención (memoria) – Marcha prioritaria 1
+24V
2
S1
K1
13 14
3 K1
23 24
S2
K1
H1
0V 2 3 © Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 31
32
Circuito eléctrico de retención (memoria) – Paro prioritario Un relé puede mantenerse en estado activo cuando, a través de un contacto de trabajo del relé se activa un circuito de corriente paralelo al pulsador de MARCHA a la bobina del relé. En un circuito eléctrico de retención (memoria) es necesario montar un pulsador de PARO. La posición de montaje del pulsador de PARO es determinante para el funcionamiento del circuito eléctrico de retención (memoria). Se denomina circuito eléctrico de retención (memoria) con Paro prioritario un circuito eléctrico de retención (memoria) en el cual un pulsador (S1, contacto de trabajo) y un contacto del propio relé (contacto de trabajo) están conectados en paralelo y luego en serie con un pulsador (S2, contacto de reposo). En este circuito eléctrico de retención (memoria) con Paro prioritario, el pulsador S2 domina sobre la acción del pulsador S1. Al presionar simultáneamente los pulsadores S1 y S2, la bobina de relé K1 queda sin corriente.
1
+24V
2
S1
K1
13 14
3
K1
23 24
S2
K1
H1
0V 2 3
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Circuito eléctrico de retención (memoria) – Paro prioritario 1
+24V
2
S1
K1
13 14
3 K1
23 24
S2 K1
H1
0V 2 3 © Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 32
33
Circuito electroneumático de retención (memoria) con electroválvula de impulsos Las electroválvulas de impulsos se denominan también válvulas biestables o válvulas de memoria: · La electroválvula representada es activada por dos bobinas magnéticas. · La electroválvula conserva la posición de maniobra establecida por una de las bobinas, incluso cuando ya no llega a la bobina la señal para conectar la válvula. · La posición de maniobra sólo se modifica cuando se recibe una señal proveniente de otra bobina, o cuando se ha efectuado una corrección manualmente. · Para poder modificar la posición de maniobra es indispensable que sólo haya una señal en una de las bobinas.
1A
+24V
1S2
1
2
1S2
S1 1V1
4
2
5
3
1Y1
3
K1
4
K2
1Y2 1
K1
K2
1Y1
1Y2
0V 3
4
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Circuito electroneumático de retención (memoria) con electroválvula de impulsos 1A
+24V
1S2
1
2
S1 1V1
1Y1
4
5
3
1S2
K1
4 K2
2
1
3
1Y2
K1
K2
1Y1
1Y2
0V 3
© Festo Didactic GmbH & Co.
4
TP 201, Transparencia 33
34
Mando en función del recorrido Para averiguar la posición de los actuadores neumáticos en circuitos sencillos se emplean con frecuencia interruptores de fin de carrera con accionamiento por palancas de rodillo. El empleo de detectores de fin de carrera en un dispositivo de mando depende de los requisitos impuestos a la exactitud de la consulta. Son factores decisivos: · La fiabilidad, · la seguridad, y · la complejidad del circuito
1A
1S1
+24V
1S2
1
2
1S2
S1 1V1
4
2
1Y1
3
K1
4
K2
1S1 1Y2
5
1
3
K1
1Y1
K2
1Y2
0V 3
4
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Mando en función del recorrido 1A
1S1
1
+24V
1S2
2
S1 1V1
1Y1
4
5
2
1
3
3
1S2
K1
4 K2
1S1
1Y2
K1
K2
1Y1
1Y2
0V 3
© Festo Didactic GmbH & Co.
4
TP 201, Transparencia 34
35
Mando en función de presión Un convertidor de señales neumático-eléctrico mide la presión del aire en la tubería de alimentación del cilindro 1 A, comparándolo con el valor previamente ajustado. Al alcanzar dicho valor, el convertidor de señales genera una señal eléctrica.
1A
1B2
+24V
1
2
3
1B2 1B1
S1
p
4
5
6
1B1 p
K1
7
K2 K3
1V1
4
2
5
3
1Y1
K1
1Y2 1
K2
K3
1Y1
1Y2
0V 5
6
6
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Mando en función de presión
1A
1B2
+24V
1
2
3
1B2 1B1
6
5
1B1 p
S1
p
4
K1
7 K2 K3
1V1
1Y1
4
5
2
1
3
K1
1Y2
K2
1Y1
K3
1Y2
0V 5
© Festo Didactic GmbH & Co.
6
6
TP 201, Transparencia 35
36
Esquema de conexionado electroneumático La parte neumática y la parte eléctrica de un esquema de conexiones electroneumático se elaboran por aparte; su contenido, sin embargo, está estrechamente relacionado. En la parte neumática, el flujo de señales se representa de abajo hacia arriba. En la parte eléctrica el flujo de señales se representa de arriba hacia abajo. En el esquema de eléctrico de conexiones los circuitos de corriente se numeran consecutivamente de izquierda a derecha. Los elementos comunes del esquema de conexiones constituyen las interfaces entre el circuito neumático y el circuito eléctrico. En este caso son las bobinas 1Y1 y 2Y1, así como los pulsadores desconectadores de fin de carrera 1B1, 1B2, 2S1 y 2S2.
1B1
1A
1V1
1B2
4
2A
2V1
2
1Y1
1
2
1B1
3
4
1
3
5
5
6
Puesta en marcha
1B2
4
2S2
2
2Y1 5
+24V
2S1
K3
7
8
K2
K4
1
3
9 2S2
10 K5
11
12 K3
2S1
13 K4
K1 K3
K6 K1
K2
K3
K4
K4
K5
K5
K5 1Y1
K6
2Y1
0V 5
7
6 7 12
8 9 13
13 10 11
5
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Esquema de conexionado electroneumático 1B1
1A
1V1
1Y1
+24V
1
2
1B1
3
4
1B2
4
2
5
3
1
2V1
6 K3
7
5
8
K2
K4
2S1
4
2Y1
5
Puesta en marcha
1B2
2A
2S2
2
1
3
9 2S2
10 K5
11
12 K3
2S1
13 K4
K1 K3
K6 K1
K2
K3
K4
K4
K5
K5
K5
K6
1Y1
2Y1
0V 5
© Festo Didactic GmbH & Co.
7
6 7 12
8 9 13
13 10 11
5
TP 201, Transparencia 36
37
Estructura del esquema de conexionado El esquema de conexionado electroneumático consta de dos partes: · la parte neumática y · el sistema eléctrico Neumática
· Conforme al flujo de señales, la disposición de los componentes es de abajo hacia arriba. · Los cilindros y las válvulas se presentan dibujados en posición horizontal. · El movimiento de avance de los cilindros debe tener lugar de izquierda a derecha.
Sistema eléctrico
· Conforme al flujo de señales, la disposición de los componentes es de arriba hacia abajo. · El esquema de conexiones eléctrico puede dividirse en una parte de maniobra y en una parte de potencia.
Parte de control 1A
1S2
+24V
1
Parte de utilización
2
S1
3
1S2
K1
4
K2
1V2
K2 1V1
4
2
1Y1
1Y2 5
0Z
1
K1
K2
1Y1
1Y2
3
0V 3
4
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Estructura del esquema de conexionado
1A
+24V
1S2
1
2
3
1S2
S1
K1
4 K2
1V2
K2 1V1
4
2
1Y1
1Y2 0Z
5
1
K1
1Y2
3
0V 3
© Festo Didactic GmbH & Co.
1Y1
K2
4
TP 201, Transparencia 37
38
Diagrama desplazamiento-paso En el diagrama desplazamiento-paso se representan gráficamente los ciclos de movimiento de los actuadores de un sistema de mando: · Los movimientos de los cilindros dentro de un paso se representan por medio de líneas oblicuas hacia arriba (movimiento de avance) o hacia abajo (movimiento de retroceso). · Las líneas horizontales señalan que el cilindro permanece en la posición final delantera o trasera. · Si es necesario representar los movimientos de diversos actuadores, estos se dispondrán en orden consecutivo, uno tras otro, para cada uno de los pasos. · Esta disposición proporciona una clara visión de la relación existente entre los movimientos de los diferentes actuadores en cada paso.
Paso 1
2
3
4
5=1
1 1A 0 1 2A 0
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Diagrama desplazamiento-paso
Paso 1
1
2
3
4
5=1
1A 0 1 2A 0
© Festo Didactic GmbH & Co.
TP 201, Transparencia 38
39
Esquema de conexionado de bornes El esquema de conexionado de bornes muestra la aplicación física del circuito de corriente. En el esquema de conexiones de bornes se emplean las designaciones utilizadas en el esquema de conexiones. Se numeran los puntos de los bornes y los cables, lo cual simplifica la estructuración del mando así como el diagnóstico de fallos y el mantenimiento.
1A
Armario de distribución
Máquina
2
3
X1-1
X1-2
X1-9
X1-12
1B1
X1-13
K1 X1-10
K1 X1-5
A1 A2
X1-6
4
K2
+24V
X1-4
X1-14
4 11 14 A1 A2
X1-7
1S2 X1-15
K2
1 2
K2
11 14 X1-16
1Y1 X1-17 X1-8
0V 3
5
X1-3 3
S1
X1-11
3
4 5
21
0V
24
1B1 1B1 1B1 S1 S1 1S2 1S2 1Y1 1Y1
+ 3 4 1 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Denominación de la conexión
1
+24V
1
Denominación de la pieza
5
Puente de unión
2
Borne n° X1
4
1Y1
Denominación de la conexión
1V1
Denominación de la pieza
Meta
1S2
Meta
1B1
X1 X1 X1 K2 X1 K1 K2 X1 X1 K1 X1 X1 K1 X1 K2 K2 X1
9 12 14 21 11 A2 A2 17 1 A1 5 2 11 3 11 24 8
© Festo Didactic GmbH & Co. • Electroneumática
Esquema de conexionado de bornes
+24V
1
5
2
X1-1
4
X1-2
X1-13
K1
X1-10
K1
A1 A2
X1-6
K2
1S2
4 11 14 A1 A2
X1-7
© Festo Didactic GmbH & Co.
K2
1 2
K2
11 14 X1-16
1Y1 X1-17
X1-8
0V 3
X1-15
4 5
Meta
+24V
X1-4
X1-14 3
S1
5
X1-3
X1-12
1B1
X1-5
3
3
X1-9
X1-11
1
0V
21 24
1B1 1B1 1B1 S1 S1 1S2 1S2 1Y1 1Y1
+ 3 4 1 2
Borne n° X1
1Y1
2
Puente de unión
4
Denominación de la conexión
1V1
Denominación de la pieza
Meta
1S2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Denominación de la conexión
1A
Armario de distribución
Máquina
Denominación de la pieza
1B1
X1 X1 X1 K2 X1 K1 K2 X1 X1 K1 X1 X1 K1 X1 K2 K2 X1
9 12 14 21 11 A2 A2 17 1 A1 5 2 11 3 11 24 8
TP 201, Transparencia 39
40
Lista de comprobación para el esquema de conexionado de bornes Al elaborar un esquema de conexionado de bornes debe examinarse una vez más la estructura del mando: · ¿Cada circuito de corriente está conectado por medio de un borne a la barra positiva de +24 voltios? · ¿Cada circuito de corriente está conectado por medio de un borne a la barra negativa de 0 voltios? · ¿Cada uno de los elementos externos tales como interruptores, sensores y bobinas de las válvulas está conectado por medio de un borne al circuito de corriente? · ¿Se han dibujado en el esquema de conexionado de bornes todas las conexiones de +24 voltios y 0 voltios? · ¿Se han dibujado en el esquema de conexionado de bornes todos los elementos externos junto con sus designaciones de conexiones? · Controle sistemáticamente todos los circuitos de corriente y complete el esquema de conexiones de bornes. · Recuerde que no es necesario dibujar en el esquema de conexiones de bornes todas las conexiones – por ejemplo los contactos de relés.
Cada circuito de corriente debe conectarse con un borne a la línea positiva de +24 voltios.
En el esquema de conexiones de bornes deben anotarse todos los elementos externos de las conexiones.
Cada circuito de corriente debe conectarse con un borne a la línea negativa de 0 voltios.
Todos los circuitos de corriente deben examinarse sistemáticamente, completándolos en el esquema de cableado.
Cada uno de los elementos externos tales como interruptores, sensores y electroimanes se conectará con un borne por cada unidad.
Nota: No es necesario anotar todas las conexiones en el esquema de cableado (p.ej. las conexiones de relés).
En el esquema de cableado se señalará el punto de empalme para +24 voltios y 0 voltios.
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Lista de comprobación para el esquema de conexiondo de bornes è Cada circuito de corriente debe
è En el esquema de conexiones de bornes
è Cada circuito de corriente debe
è Todos los circuitos de corriente deben
è Cada uno de los elementos externos
è Nota:
conectarse con un borne a la línea positiva de +24 voltios.
conectarse con un borne a la línea negativa de 0 voltios.
tales como interruptores, sensores y electroimanes se conectará con un borne por cada unidad.
deben anotarse todos los elementos externos de las conexiones.
examinarse sistemáticamente, completándolos en el esquema de cableado.
No es necesario anotar todas las conexiones en el esquema de cableado (p.ej. las conexiones de relés).
è En el esquema de cableado se señalará
el punto de empalme para +24 voltios y 0 voltios.
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Circuitos de protección en caso de cargas inductivas El campo magnético se deshace en el momento que se interrumpe el flujo de corriente a una carga inductiva, por ejemplo a una bobina magnética. Se genera alta tensión de inducción, que puede tener las siguientes consecuencias: · Avería del aislamiento de la bobina · Erosión de los contactos Lo anterior puede evitarse empleando conexiones de protección con diodo.
I1
IM = I1 +24V 0V
I1 = 0
ID = 0
IM +24V 0V
ID = IM
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Circuitos de protección en caso de cargas inductivas
I1
IM = I1 +24V 0V
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I1 = 0
ID = 0
IM +24V 0V
ID = IM
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Mandos programables En los sistemas controlados por relés el cableado es fijo. Los mandos por relés pueden ser sustituidos bien sea parcial o totalmente por mandos programables en memoria. La estructura de un sistema controlado por un mando programable en memoria o Control Lógico Programable (PLC) es similar a la de un sistema controlado por relés. Los dos sistemas están subdivididos así: · Entrada de señales · Procesamiento de señales · Emisión de señales La parte correspondiente a la entrada de señales y a la emisión de señales se halla cableada de forma permanente, mientras que el procesamiento de señales puede programarse libremente para modificar el comportamiento del sistema.
Entrada de señales Interruptores
Relés
Contactos
S1
K1
S2
K2
S3
K3
S4
K4
+
K1
K2
H1
K3
K4
H2
+
S1 S2 S3 S4
+
Salida de señales
Procesamiento de señales
Entradas
E1 E2
Programa: CUANDO ENTONCES SI NO CUANDO
E3 ENTONCES SI NO
E4
Y
E0.1 E0.2
ACTIVAR DESACT.
A0.1 A0.1
Y
E0.3 E0.4
ACTIVAR DESACT.
A0.2 A0.2
H1
A1
H2
A2
Procesador
+
Salidas
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Mandos programables Entrada de señales Interruptores
Relés K1
S2
K2
S3
K3
S4
K4
+
-
S2 S3 S4
+
Contactos
S1
S1
Entradas
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Salida de señales
Procesamiento de señales
K1
K2
H1
K3
K4
H2
+
Programa:
E1 E2 E3 E4
CUANDO ENTONCES SI NO CUANDO ENTONCES SI NO
+
-
Y
E0.1 E0.2
ACTIVAR DESACT.
A0.1 A0.1
Y
E0.3 E0.4
ACTIVAR DESACT.
A0.2 A0.2
Procesador
-
H1
A1
H2
A2
Salidas
-
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