Manual de Preparacin Para Olimpiadas Nacionales de Mecatrnica

2010 Autores: Ing. Carlos A. Mejía Sierra Ing. Juan C. Álvarez Giraldo Ing. Leonardo Rodríguez Ortiz

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA La preparación para Olimpiadas Nacionales de Mecatrónica siempre es importante tanto para los participantes como para los entrenadores, por esta razón se creó este documento, con algunas experiencias, recomendaciones y sobre todo la teoría avanzada que se debe estudiar y preparar.

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

TABLA DE CONTENIDO

Pág. ACERCA DE LOS AUTORES. ..................................................................................................... 5 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 6 I. GUÍA DE ESTUDIOS Y REFERENCIAS ..................................................................................... 8 1.

NEUMÁTICA Y ELECTRONEUMÁTICA .............................................................................. 8 1.1

1.1.1.

Método Cascada ............................................................................................. 10

1.1.2.

Método Paso A Paso (Extendido) ................................................................... 18

1.1.3.

Método paso a paso Simplificado .................................................................. 23

1.1.4.

Elementos Complementarios de Control ....................................................... 25

1.1.5.

Recomendaciones........................................................................................... 33

1.2.

2.

Neumática .............................................................................................................. 10

Electroneumática ................................................................................................... 35

1.2.1.

Método Cascada ............................................................................................. 36

1.2.2.

Método Paso a Paso ....................................................................................... 42

1.2.3.

Elementos Complementarios de Control ....................................................... 46

1.2.4.

Recomendaciones........................................................................................... 50

1.2.5.

Fundamentos para la Nomenclatura ISO 1219 .............................................. 53

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES – PLC .................................................... 55 2.1.

Temporizadores, Contadores y Multitareas. ......................................................... 56

2.1.1.

Módulos de Tiempo ........................................................................................ 56

2.1.2.

Modulo de Conteo .......................................................................................... 58

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2.1.3.

Multitareas ..................................................................................................... 62

2.1.4.

Ejemplo de Programación .............................................................................. 63

2.2.

Programación sin STEP (Banderas) ........................................................................ 65

2.3.

Sub-Programas (CMP/CFM) ................................................................................... 66

2.4.

Comunicación Serial............................................................................................... 72

2.5.

Comunicación Ethernet ......................................................................................... 82

2.5.1.

Configuración IP Del Computador .................................................................. 83

2.5.2.

Configuración IP del PLC ................................................................................. 84

2.6.

Fundamentos de Comunicación y Programación en Microsoft Excel ................... 87

2.6.1.

Configuración De La Red Con El IPC_DATA .................................................... 89

2.6.2.

Visualización de datos usando Excel: ............................................................. 91

2.6.3.

Modificando Operandos Del PLC Con Excel: .................................................. 92

2.7.

Sistemas Modulares de Producción – MPS ........................................................... 95

2.7.1.

Distributing (Distribución) .............................................................................. 97

2.7.2.

Testing (Verificación) .................................................................................... 104

2.7.3.

Handling (Manipulación) .............................................................................. 111

2.7.4.

Sorting (Clasificación) ................................................................................... 119

2.8.

Recomendaciones ................................................................................................ 125

II. PRUEBAS TIPO COMPETENCIA ....................................................................................... 129 1.

Pruebas Neumáticas. ............................................................................................... 131 1.1.

Prueba Número 1. ............................................................................................ 131

1.2.

Prueba Número 2. ............................................................................................ 132

1.3.

Prueba Número 3. ............................................................................................ 134

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1.4. 2.

3.

Prueba Número 4. ............................................................................................ 136

Pruebas Electroneumáticas. .................................................................................... 138 2.1.

Prueba Número 1. ............................................................................................ 138

2.2.

Prueba Número 2. ............................................................................................ 140

2.3.

Prueba Número 3. ............................................................................................ 142

2.4.

Prueba Número 4. ............................................................................................ 144

2.5.

Prueba Número 5. ............................................................................................ 146

2.6.

Prueba Número 6. ............................................................................................ 148

Pruebas PLC. ............................................................................................................ 150 3.1.

Prueba Numero 1. ............................................................................................ 150

3.2.

Prueba Número 2. ........................................................................................... 152

3.3.

Prueba Número 3 ............................................................................................ 153

3.4.

Prueba Número 4. ........................................................................................... 155

3.5.

Prueba Número 5. ........................................................................................... 157

3.6.

Prueba Número 6. ........................................................................................... 160

III. FORMATOS DE CALIFICACIONES Y SOLUCIONES ........................................................... 163 1.

Formatos De Evaluación De Las Pruebas................................................................. 164 1.1.

Formatos Neumática. ....................................................................................... 164

1.1.1.

Formato Prueba 1. ........................................................................................ 164

1.1.2.

Formato Prueba 2. ........................................................................................ 165

1.1.3.

Formato Prueba 3 ......................................................................................... 166

1.1.4.

Formato Prueba 4 ......................................................................................... 167

1.2.

Formatos Electroneumática ............................................................................. 168

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1.2.1.

Formato Prueba 1. ........................................................................................ 168

1.2.2.

Formato Prueba 2. ........................................................................................ 169

1.2.3.

Formato Prueba 3. ........................................................................................ 170

1.2.4.

Formato Prueba 4 ......................................................................................... 171

1.2.5.

Formato Prueba 5. ........................................................................................ 172

1.2.6.

Formato Prueba 6. ........................................................................................ 173

1.3.

2.

Formatos Pruebas De PLC. ................................................................................... 174

1.3.1.

Formato Prueba 1. ........................................................................................ 174

1.3.2.

Formato Prueba 2. ........................................................................................ 175

1.3.3.

Formato Prueba 3. ........................................................................................ 176

1.3.4.

Formato Prueba 4. ........................................................................................ 177

1.3.5.

Formato Prueba 5. ........................................................................................ 178

1.3.6.

Formato Prueba 6. ........................................................................................ 179

Solución De Ejercicios. ............................................................................................. 202 2.1. 2.1.1. 2.2. 2.2.1. 2.3. 2.3.1.

Solución De Ejercicios De Neumática ............................................................... 203 Solución Prueba Número 4. .......................................................................... 203 Solución De Ejercicios De Electroneumática. ................................................... 204 Solución Prueba Número 6. .......................................................................... 204 Solución De Ejercicios De PLC. ......................................................................... 205 Solución Prueba Número 1. .......................................................................... 205

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 209

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ACERCA DE LOS AUTORES. Juan Camilo Álvarez Giraldo y Carlos Alberto Mejía Sierra, son Ingenieros Mecatrónicos de la Universidad San Buenaventura sede Bogotá, ambos se han destacado por el buen desempeño de sus labores académicas durante el desarrollo de los estudios de pregrado. Participaron como representantes de esta universidad durante el desarrollo de las VIII Olimpiadas Nacionales de mecatrónica desarrolladas en Octubre- Noviembre de 2009; allí resultaron campeones luego de superar a diferentes equipos a nivel Regional y Nacional. En Junio de 2010 representaron a Colombia, como país invitado, en las competencias de mecatrónica de los Skills USA, realizadas en Kansas City. Allí midieron sus conocimientos y habilidades con equipos representantes de diferentes estados y equipos mexicanos. Todas estas experiencias sumadas con el largo proceso de preparación, dieron pie para recopilar los diferentes aspectos que los llevaron hasta este punto en un manual que sirviera como punto de partida para futuros participantes y a su vez permita elevar el nivel de las competencias realizadas. Carlos Alberto se dedica actualmente al desarrollo de labores de investigación al interior de la Universidad San Buenaventura, mientras que Juan Camilo trabaja para el sector privado en el desarrollo y mantenimiento de máquinas industriales.

Leonardo Rodríguez Ortiz, Ingeniero Mecatrónico de la Universidad Santo Tomás de Bucaramanga, y Magíster en Administración de Empresas de la Universidad San Pablo CEU de Madrid, España. Sus trabajos, capacitaciones e investigaciones se enfocan en gran parte en el sector de la Automatización Industrial gracias a la experiencia de 5 años trabajando para Festo en diferentes áreas, desde el 2008 trabaja para el sector educativo dedicado a la enseñanza de temas como programación de PLC, tecnologías para la automatización, sistemas de visualización, sistemas modulares de producción, entre otros. Se desempeña como docente e Investigador de la Universidad San Buenaventura, allí ha desarrollado proyectos relacionados con la línea de Robótica y Automatización industrial. Acompañó, dirigió y aconsejó a los participantes de las olimpiadas, y así mismo sirvió como guía para el desarrollo de este manual. Leonardo Trabaja actualmente en el desarrollo del programa de Especialización en Automatización de Procesos Industriales y así mismo potenciando nuevos trabajos investigativos en este mismo campo. [email protected]

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INTRODUCCIÓN La resolución de circuitos neumáticos, electro-neumáticos y sistemas controlados por PLC de una manera eficiente y eficaz, es una habilidad que se adquiere a través del entrenamiento constante, soportados firmemente en la lógica desarrollada durante la mayoría de los ciclos básicos de ingenierías en materias como algoritmos y programación, adquisición de datos, sistemas digitales, micro controladores, entre otras. En este mismo sentido, es de vital importancia que la persona interesada que pretenda participar en las olimpiadas Nacionales de Mecatrónica, posea conocimientos previos en las áreas implicadas y conozca de manera precisa, los fundamentos de la neumática y la electroneumática. Siguiendo este orden de ideas, el presente documento no pretende consolidarse como una guía de estudio para las mencionadas áreas a las que se hacen alusión, ya que para ello, se requieren las bases teóricas adecuadas para profundizar ampliamente en diseño, cálculo, selección, etc. Ahora bien el objetivo principal de este manual es el de brindar al interesado una guía de la forma en que se deben abordar las competencias desde diversos puntos críticos como son: Trabajar en contra del tiempo, competir contra equipos de diferentes regiones, desarrollo de ejercicios con un determinado número de elementos (restricción de elementos), el trabajo en grupo y las jornadas extenuantes. Este documento se divide en tres grandes capítulos, de modo que inicialmente el interesado aprenderá métodos rápidos de resolución, elementos especiales que se involucran en los problemas, restricciones de diferente índole que se presentan en las pruebas (restricciones de programación y restricciones de elementos disponibles), funciones especiales de los PLC, fundamentos de comunicaciones a través de PLC, fundamentos de la visualización en el computador, entre otros temas que se deben tener presentes en las competencias; una segunda fase será la aplicación de lo aprendido a través de diferentes pruebas y ejercicios a realizar, los cuales involucran todos los temas

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vistos en la primera fase pero agregándoles una de las más grandes presiones que se tienen: El Tiempo. Este constituye un requisito indispensable, pues las pruebas tienen todas un límite de tiempo para ser completadas y además dan una puntuación extra considerable cuando se es el primer grupo en finalizarlas de manera correcta, por este motivo en la fase 2, que es la de entrenamiento, todas las pruebas tendrán límite de tiempo. El tercer capítulo comprenderá un pequeño instructivo para la persona que estará a cargo del entrenamiento de los interesados, dándole recomendaciones acerca de los puntos a evaluar, formas de calificaciones, puntuaciones básicas y extras, soluciones de los ejercicios de la fase 2, errores comunes que se cometen, puntos claves a reforzar, y recomendaciones generales durante la competencias.

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I. GUÍA DE ESTUDIOS Y REFERENCIAS En el presente capitulo se abordarán los temas aplicados en las Olimpiadas, tales como Neumática, Electroneumática, Controladores Lógicos Programables - PLC y Sistemas Modulares de Producción – MPS; todo esto con el fin de llegar a obtener un mayor conocimiento y eficiencia durante el desarrollo de pruebas, aquí se describirán los pasos para desarrollar métodos de resolución de problemas, elementos adicionales de control, entre otros ítems. A medida que el capitulo avance, se desarrollarán ejemplos para demostrar los procedimientos y para lograr un mejor entendimiento, también al finalizar cada tema, se darán unas recomendaciones para el desarrollo de las pruebas en las Olimpiada tanto para los grupos como para las personas encargadas de la preparación.

1. NEUMÁTICA Y ELECTRONEUMÁTICA Para diseñar e implementar los circuitos neumáticos y electroneumáticos se debe tener unas bases bien fundamentadas para poder aplicar los métodos de resolución de problemas que se tratarán en este capítulo; para comenzar, se debe tener en cuenta que todo circuito neumático y electroneumático están integrados por elementos que intervienen en el proceso como lo son: Elementos de Alimentación, de Entrada, de Procesamiento, de Maniobra, y de trabajo; por esta razón se debe tener un conocimiento previo acerca de la simbología de dichos elementos, al igual que de la norma ISO 1219; adicional a esto todos los circuitos deben seguir una secuencia funcional que se obtiene del análisis del problema y se presenta como una solución que debe contener todos los pormenores requeridos; la secuencia que deben seguir los circuitos se simbolizan generalmente con letras y signos, para así identificar el proceso que se esté llevando a cabo en cada paso de la secuencia y se describen en un diagrama de funciones que es igualmente evaluado dentro de las pruebas en ciertos casos.

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Para diseñar e implementar estos circuitos existen 2 métodos sencillos de aplicar, los cuales son, Método Cascada y Método Paso a Paso, estos métodos sirven para agilizar la resolución de problemas ya que tienen unos pasos sencillos de seguir para llegar a un resultado eficaz y concreto en el menor tiempo posible, pero no basta con aplicar estos métodos ya que estos están diseñados para resolver problemas que tienen que ver solo con la secuencia, es decir, se requiere un proceso de diseño adicional para incluir dentro del circuito elementos tales como temporizadores, contadores, presóstatos, reguladores de caudal y presión, válvulas selectoras entre otras; por tal razón se debe tener un previo entrenamiento con el diseño intuitivo ya que este método aunque es el más prolongado de realizar es el mejor para lograr resolución de problemas con los elementos anteriormente mencionados y el que complementará los métodos que se describirán en el presente documento. Es recomendable para la persona o grupo de personas que quieran presentarse a las olimpiadas nacionales de mecatrónica resolver ejercicios solo basándose en un método intuitivo para poder obtener las destrezas necesarias para aplicar los métodos.

A través del este método se genera una habilidad mental para predecir

posibles fallos y soluciones a problemas de la vida real y de tipo competencia a través de la práctica constante. Se recomienda la utilización de la última versión del FuidSim de Festo para complementar el proceso de preparación y para aplicar las explicaciones que se abordarán a continuación, la herramienta permite el acceso a toda la simbología de los elementos tanto neumáticos como electroneumáticos, simulaciones de los circuitos diseñados, a la aplicación de diagramas de funciones, entre otras cosas. El manual de funcionamiento del software y una versión de demostración puede descargarse de manera gratuita en www.fluidisim.com.

En el presente capitulo se explicarán los métodos de Cascada y Paso a Paso para ambos sistemas ayudados por ejemplos de situaciones reales, también se implementarán elementos como temporizadores, contadores, presóstatos entre otros, que deben estar implícitos en la secuencia para poder obtener una solución avanzada en dicha situación.

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1.1

Neumática

En este campo de las olimpiadas se pretende evaluar la solución a problemas de automatización basados completamente en la neumática, en este campo se usan elementos que se accionan o controlan por medio del uso del aire comprimido, por tal razón no se tendrán ningún elemento de tipo electrónico; para resolver problemas de índole neumática, se pueden implementar diferentes métodos como los ya mencionados, usando válvulas neumáticas, accionamientos manuales (pulsadores, interruptores, etc.), accionamientos físicos (finales de carrera, sensores magnéticos, etc.), accionamientos por aire comprimido (temporizadores, contadores, etc.), entre otros elementos neumáticos. Para solucionar los problemas basados en diseños neumáticos, se debe tener en cuenta las formas de analizar los problemas descritos al inicio del capítulo 1, y desarrollar habilidad suficiente para ofrecer soluciones con rapidez; en las olimpiadas, se evalúa tanto el funcionamiento del circuito como la ubicación y sentido que tengan los elementos neumáticos como por ejemplo el orden de conexión de las válvulas reguladoras de caudal, así como el diseño preliminar del circuito, el diagrama de funcionamiento y simbología de los elementos en papel (en algunas ocasiones).

1.1.1.

Método Cascada

Este método se basa en la separación por grupos de la secuencia a realizar; los grupos están compuestos por movimientos de los actuadores (las reglas para división de grupos se explicarán más adelante). Y cada grupo es sostenido por una válvula 5/2 usada como memoria para poder obtener 2 salidas que alimentan 2 grupos independientemente; cada vez que conectamos una válvula 5/2 a la anterior se obtiene un grupo adicional; la conexión de los grupos con las válvulas se representa en la Figura 1, una rápida observación de este esquema permite deducir fácilmente el origen del nombre de este método.

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Figura 1: Configuración para grupos en Método Cascada. a) 2 Grupos, b) 3 Grupos.

Se pueden lograr configuraciones y conexiones similares para este método, se sugiere al lector experimentar diferentes formas y “casarse” con la que le resulte más conveniente, de esta manera podrá afrontar montajes o configuraciones de manera rápida y sencilla. El número de válvulas necesarias para implementar una solución resulta siempre igual al número de grupos menos 1. Para diseñar un circuito neumático basados en el método cascada, se deben seguir las siguientes instrucciones: 1. Analizar el problema y establecer el número de actuadores referenciándolos con letras a cada uno, es decir, para el primer actuador se referenciaría con la letra ‘A’, para el segundo con la letra ‘B’, y así sucesivamente y a su vez identificar los sensores; para estos se usa la letra ‘S’, y para diferenciarlos, se enumeran de manera consecutiva, ‘S0’ para el primer sensor, ‘S1’ para el segundo y así sucesivamente. Por ejemplo para un circuito neumático que contiene 2 cilindros y 4 sensores (Figura 2) se obtiene el siguiente esquema:

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Figura 2: Actuadores y Válvulas de Control Neumático.

2. Determinar la secuencia correcta a diseñar teniendo en cuenta que para el desplazamiento hacia afuera de los actuadores se simboliza con el signo más (+), y para el retorno de los actuadores se simboliza con el signo menos (-) como se muestra en la Figura 3. Por ejemplo, suponiendo una secuencia para el caso anterior:

A+ B+ B- AFigura 3: Símbolos usados para diseño de circuitos.

3. Dividir la secuencia en grupos teniendo en cuenta que: un grupo no puede contener más de un movimiento del mismo actuador (p.e. no se puede tener A+ y A- en el mismo grupo) y además, cada grupo debe contener la mayor cantidad de movimientos de actuadores posible. Para el caso del ejemplo anterior se tendrían 2 grupos.

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4. Identificar cuáles son los sensores que hacen los cambios de grupos y al mismo tiempo generan el primer movimiento del grupo simbolizado con una flecha por debajo con la referencia del sensor correspondiente, y también identificar que sensores generan los movimientos internos del grupo simbolizados con una flecha por arriba con la referencia del sensor adecuado. Así:

Nótese en la ecuación que, las señales de cambio de grupo S0 y S3 están debidamente identificadas con líneas en la parte inferior, mientras que las señales que producen movimientos en los grupos S1 , S2 y START están identificadas con líneas en la parte superior de la misma. 5. Establecer el número de válvulas de memoria (5/2) que se necesitan para generar los grupos obtenidos con la siguiente fórmula:

En donde:

es el número de válvulas y

es el número de grupos; teniendo que

para este caso se tendrá una sola válvula de memoria y su configuración se muestra en Figura 1¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..a. 6. Ya teniendo el numero de válvulas de memoria y los cambios de movimiento se procede a crear el esquema general de funcionamiento del circuito teniendo en cuenta las siguientes condiciones:  Las válvulas de control se deben alimentar directamente de la red como se muestra en la parte central de la Figura 2.

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 Los cambios de grupo son generados usando la señal del final de carrera o válvula de entrada correspondiente, tomando la alimentación desde la línea del grupo inmediatamente anterior. Figura 4: Esquema de conexión para cambios de grupos.

 La señal de pilotaje para el primer movimiento de los grupos se toma directamente de la línea de grupo. Los movimientos subsecuentes del grupo se realizan desde la línea correspondiente y pasando por la señal de entrada previamente identificada En el caso de este ejemplo, para el primer movimiento se utilizará un pulsador “START” alimentado del primer grupo. Figura 5: Primer movimiento de grupos

 Y por último se conectan los movimientos internos de cada grupo con los finales de carrera alimentados por la línea correspondiente al grupo del movimiento.

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Figura 6: Esquema Completo de un Circuito Neumático

Siguiendo estos pasos y condiciones se debe llegar a obtener un diseño preliminar de la secuencia principal que debe cumplir el circuito y queda listo para el acople de elementos de control como lo son: válvulas selectoras, temporizadores, contadores, presóstatos entre otros (siempre y cuando el ejercicio lo demande). Ejemplo 1: Se supone un problema donde se necesitan tres (3) cilindros con seis (6) sensores finales de carrera y que los cilindros cumplan la siguiente secuencia: A+ B+ B- C+ C- A No de Cilindros = 3 (A, B, C)  No de Sensores = 6 (S0, S1, S2, S3, S4, S5)

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Figura 7: Actuadores y Válvulas de Control, Ejemplo 1

 Grupos = 3 A+ B+ / B- C+ / C- AI II III  Cambios de Grupo y Movimientos =

 Numero de Válvulas de Memoria = 2 (Figura 1.b)  Señales de cambios de Grupo = Figura 8: Señales de Cambio de Grupo, Ejemplo 1

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 Pilotaje del primer movimiento de los grupos = Figura 9: Señal del Primer Movimiento de Los Grupos

 Movimientos Secundarios en los Grupos = Figura 10: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 1

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Ya teniendo la secuencia principal completa, se debe proceder a acoplar en los puntos específicos los elementos de control que puedan existir en el proceso. Nota: Se recuerda al lector que existe una amplia teoría respecto a este método para resolución de problemas neumáticos, y que esta particular manera de representar las ecuaciones, movimientos y designación de elementos han surgido de la experiencia y debe considerarse como parte del proceso de preparación de las olimpiadas. Este método acá explicado está pensado para ofrecer soluciones en el menor tiempo posible y la explicación no incluye la nomenclatura de elementos de acuerdo a norma ISO 1219.

1.1.2.

Método Paso A Paso (Extendido)

Este método consiste en obtener tantos grupos como movimientos se tenga dentro de una secuencia, este método ofrece un menor tiempo de respuesta ya que los movimientos son generados por una válvula 3/2 de memoria alimentada directamente de la red; pero tiene la desventaja de usar mas válvulas de memoria en comparación al método cascada y no se puede usar cuando se tengan solo dos movimiento ya que cada salida debe borrar la anterior y se bloquearían. Para este método se usaran válvulas 3/2 biestables normalmente cerradas como memoria para los pasos alimentadas directamente de la red como se había mencionado anteriormente; una válvula de memoria por cada paso como se muestra en la Figura 11, si por alguna razón no se disponen de esa cantidad de válvulas de tipo 3/2, puede utilizarse una válvual de tipo 5/2 bloqueando uno de sus terminales (bloquear el terminal 2 para obtener una válvula 3/2 normalmente Abierta, y el terminal 4 para obtener una válvula 3/2 normalmente cerrada)

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Figura 11: Configuración para pasos de Método Paso a Paso.

Teniendo lo anterior en cuenta, procedemos a diseñar el circuito siguiendo las instrucciones descritas a continuación. 1. Analizar el problema e identificar el numero de actuadores con su respectiva simbología como se describió en el método cascada, e identificar los sensores igualmente con su respectiva simbología; suponiendo el ejemplo descrito en el método cascada, con dos cilindros y cuatro sensores, se obtiene el mismo esquema de la Figura 2. 2. Se deduce la secuencia adecuada a diseñar como se hizo en el segundo paso del método cascada. 3. Dividir la secuencia en tantos pasos como movimientos tenga el proceso e identificar que sensor acciona el paso dependiendo del último movimiento y con esto se puede saber el número de válvulas de memoria que es igual al número de pasos; para el ejemplo del método cascada, se simbolizaría así:

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4. Ya teniendo el numero de válvulas de memoria y los cambios de movimiento se procede a crear el esquema general de funcionamiento del circuito teniendo en cuenta las siguientes condiciones: 

Las válvulas de control se deben alimentar directamente de la red como se muestra en la Figura 2.



Los pasos son activados usando la señal del final de carrera o válvula de entrada correspondiente, y son alimentados directamente de la red, pero los finales de carrera deben alimentarse de la línea del paso anterior y la válvula de memoria del último paso debe estar normalmente abierta; el pulsador de “START”, debe conectarse en serie con el final de carrera del primer paso. Figura 12: Esquema de conexión para cambios de Pasos



Ya teniendo la señal de pilotaje de cada paso, se procede a conectar a cada paso el movimiento correspondiente generado por la válvula de control de cada cilindro.

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Figura 13: Esquema Completo de Circuito Neumático, Método Paso a Paso

Siguiendo estos pasos y condiciones se debe llegar a obtener un diseño preliminar de la secuencia principal que debe cumplir el circuito y queda listo para acoplarle elementos de control como lo son: válvulas selectoras, temporizadores, contadores, presóstatos entre otros. Ejemplo 2: Aplicando el Método Paso a Paso a las condiciones del Ejemplo 1, se tendría:  No de Cilindros = 3 (A, B, C)  No de Sensores = 6 (S0, S1, S2, S3, S4, S5) La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en la Figura 7.  Pasos = 6, Cambios de Pasos y Movimientos =

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 Numero de Válvulas de Memoria = 6 Figura 14: Esquema de conexión para cambio de Pasos, Ejemplo 2

 Señales de cambios de Pasos = Figura 15: Señales de Cambio de Pasos, Ejemplo 2

 Conexión de Válvulas de Control dependiendo de los pasos:

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Figura 16: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 2

Ya teniendo la secuencia principal completa, se debe proceder a acoplar en los puntos específicos los elementos de control que puedan existir en el proceso. 1.1.3.

Método paso a paso Simplificado

Existe una posibilidad para la simplificación del método paso a paso recientemente explicado, y consiste en la combinación de la separación por grupos del método cascada con el circuito de control del método paso a paso, entonces la solución se reduciría a dividir en grupos y considerar cada grupo como un “paso” de la secuencia total. Para lograr una mayor comprensión considérese el siguiente ejemplo. Ejemplo 3: Aplicando el Método Paso a Paso a las condiciones del Ejemplo 1, se tendría:  No de Cilindros = 3 (A, B, C)  No de Sensores = 6 (S0, S1, S2, S3, S4, S5) La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en la Figura 7.

 Pasos = 6, Cambios de Pasos y Movimientos =

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 Numero de Válvulas de Memoria = 3 (Figura 11)  Señales de cambios de Pasos = Figura 17: Señales de Cambio de Pasos, Ejemplo 3.

 Pilotaje del primer movimiento de los grupos = Figura 18: Señal del Primer Movimiento de los Grupos, Ejemplo 3.

 Movimientos Secundarios en los Grupos =

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Figura 19: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 3.

Ya teniendo la secuencia principal completa, se debe proceder a acoplar en los puntos específicos los elementos de control que puedan existir en el proceso. Nota: Se recuerda al lector que existe una amplia teoría respecto a este método para resolución de problemas neumáticos, y que esta particular manera de representar las ecuaciones, movimientos y designación de elementos han surgido de la experiencia y debe considerarse como parte del proceso de preparación de las olimpiadas. Este método acá explicado está pensado para ofrecer soluciones en el menor tiempo posible y la explicación no incluye la nomenclatura de elementos de acuerdo a norma ISO 1219.

1.1.4.

Elementos Complementarios de Control

Los elementos de control, son aquellos que sirven para realizar tareas adicionales importantes dentro de la secuencia, como por ejemplo contar ciclos, retrasar o activar durante cierto tiempo un actuador, seleccionar entre un camino u otro para decidir un

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ciclo, entre otras cosas; normalmente estos elementos ocasionan confusiones a la hora de usarlos, pues en muchos casos se requiere de lógica e intuición para usarlos de manera eficiente, por esta razón se deben estudiar estos tipos de elementos más a fondo ya que son el complemento que necesitan las secuencias para generar un proceso completo para las pruebas; los elementos de control que se explicarán aquí serán: Reguladores de Caudal, Válvula Reguladora De Presión, válvulas de secuencia, Temporizadores y Contadores. 

Reguladores de Caudal

Son elementos que sirven para regular la velocidad de movimiento de los actuadores para hacer que el actuador se mueva más lento de lo normal para poder obtener un control más prolongado de este; se utilizan siempre para regular la salida de aire de un actuador (salvo casos en donde la prueba indique lo contrario); están compuestos por una válvula unidireccional y una válvula estranguladora de caudal para obtener la regulación en una sola dirección como se muestra en la Figura 20. Figura 20: Válvula Reguladora de Caudal.

La dirección de estrangulación de la válvula según la Figura 20 es de izquierda a derecha, ya que la válvula unidireccional no deja pasar el aire, la única opción que queda es a través de la válvula de estrangulación; pero si se alimenta inversamente, la válvula unidireccional dejará pasar el aire y no se realizará regulación alguna; si se toma el ejemplo que se desarrolló durante la explicación del método cascada, y se supone que se necesita regular la salida de ‘A’ y el retorno de ‘B’, se obtendrá el esquema mostrado en la Figura 21.

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Figura 21: Ejemplo con Reguladores de Caudal.

Nota: Fíjese que se han dispuesto ambas válvulas para que regulen en aire que sale de los actuadores esto asegura un movimiento lento mientras la presión se mantiene.

En

FluidSim la válvula se debe girar 270° después de agregarla para que quede configurada correctamente. 

Válvula Reguladora de Presión

La válvula reguladora de presión, como su nombre lo dice es un elemento que regula la presión de alimentación de los actuadores cuando requiera que no superen una presión nominal, estas válvulas normalmente están acompañadas de un manómetro que indica la presión de salida de las válvulas como se indica en la Figura 22. Para la correcta conexión se debe conectar la alimentación de la válvula al pin 1, el pin 3 siempre es el escape de la válvula para liberar la presión que excede la regulación, y el pin 2 es el pin de salida de la válvula hacia el actuador.

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Figura 22: Válvula de Regulación de Presión.

Si se toma el ejemplo que se desarrolló durante la explicación del método cascada, y se supone que se necesita regular la salida del cilindro ‘B’ para evitar que supere cierta presión para no romper alguna pieza del proceso, se obtendría el esquema mostrado en la Figura 23. Figura 23: Ejemplo con Regulador de Presión

Nota: Para regular adecuadamente la presión de trabajo de estos elementos durante las pruebas de montaje, se sugiere conectar el elemento directamente a la alimentación de presión, y abrir o cerrar completamente la perilla de regulación hasta alcanzar el valor de paso deseado, posteriormente puede integrarse apropiadamente al resto del circuito.

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

Válvula de Secuencia

Las válvulas de secuencia son un tipo especial de válvulas de presión que permiten realizar una medición de presión en un punto específico del circuito (generalmente en la alimentación de los actuadores), para permitir o impedir el paso de aire en otro punto específico del circuito. Figura 24: Válvula de Secuencia (Válvula con Presóstato)

Para la correcta conexión, deberá conectarse el terminal 12 en el punto en el que se desea realizar la medición de presión, y a través de las terminales 1 y 2 se debe interrumpir el ducto del circuito que se requiera, así por ejemplo, si se requiere que un cilindro retroceda sólo después de que ha llegado hasta el fin de su recorrido y ha cumplido don una presión específica durante su avance, se puede plantear la siguiente solución:

Figura 25: Circuito de ejemplo Válvula de Secuencia.

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Nota: Para regular adecuadamente la presión de trabajo de estos elementos durante las pruebas de montaje, se sugiere conectar el elemento directamente a la alimentación de presión, luego cerrar completamente el regulador de la válvula de secuencia, y posteriormente establecer el valor de presión del sistema al valor de regulación adecuado, finalmente se abre el regulador hasta que permita el paso de aire y se integra al circuito.



Temporizadores

Son elementos de control que sirven para mantener una señal durante cierto tiempo, o para retrasar el movimiento, a estos temporizadores se les llama: válvulas de tiempo muerto normalmente cerradas, o normalmente abierta, dependiendo del uso que se le

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quiera dar; para entender esto mejor en la Figura 26 se puede observar mejor el significado. Figura 26: Temporizadores, a) Normalmente Cerrado (NC) y b) Normalmente Abierto (NA)

En donde el pin número 1 es la entrada de alimentación del temporizador, el número 2 es la salida del temporizador y el número 10 es el pin de activación del temporizador. En la Figura 26

se puede observar que el temporizador consta de una válvula reguladora de

caudal, un almacenador de aire comprimido, y una válvula 3/2 con retorno de muelle; la diferencia entre los dos temporizadores es la condición de la válvula 3/2. Figura 27: Ejemplo con temporizador normalmente cerrado.

Para entender el uso de los temporizadores primero se debe tener claro que se necesita, si se necesita retrasar una señal, o mantenerla por cierto tiempo. Suponiendo que en el Ejemplo que se desarrollo en la explicación del método cascada, se requiere que después que salga el actuador ‘B’, se demore un tiempo determinado antes de volver a entrar; el

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temporizador que se debe usar es uno normalmente cerrado y ubicado en el punto en donde se genera la señal para retornar el cilindro como se muestra en la Figura 27. Nota: el establecimiento de los tiempos de retarde en neumática, suele ser una cuestión de prueba y error, si durante el desarrollo de las pruebas se cuenta con un temporizador que cuenta con un sistema para visualizar el tiempo ajustado entonces se recomienda utilizarlo, de lo contrario se deben realizar pruebas constantes hasta llegar al tiempo deseado.



Contadores

Son elementos de control importantes a la hora de conocer el número de ciclos, piezas entre otras cosas, consisten en una válvula que se acciona después de cierto número de pulsos generados en uno de los pines de dicha válvula, el símbolo usado es el que se muestra en la Figura 28; y se usa para controlar procesos por determinados ciclos o producción de piezas. Figura 28: Contador Neumático

En donde el pin número 1 es la entrada de alimentación del contador, generalmente se alimenta desde la red neumática, el número 2 es la salida del contador´, el número 12 es el pin de entrada de los pulsos que se necesitan contar y el número 10 es el pin que reinicia el conteo (Reset). Para usar los contadores es necesario saber en qué parte del proceso se necesita contar y también saber que se debe controlar después de llegado al límite del conteo del proceso. Suponiendo que en el Ejemplo que se desarrollo en la explicación del método cascada, se

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requiere que el proceso sea continuo hasta completar 2 ciclos completos; por esta razón, se debe colocar el pin número 12 en la última señal del ciclo, que debe ser la señal que activa el retorno del cilindro ‘A’, para así controlar la posición de una válvula 3/2 que ayuda a hacer el proceso continuo como lo muestra la Figura 29, y para reiniciar el contador se conecta la señal de Reset del contador directamente al pulsador “START” para así reiniciar el contador cada vez que se necesite iniciar la secuencia. Figura 29: Ejemplo Contador de ciclos.

1.1.5.

Recomendaciones

A la hora de realizar las pruebas de neumática en las Olimpiadas Nacionales de Mecatrónica, hay que tener en cuenta las siguientes recomendaciones:  Por lo general las competencias son en parejas, por lo tanto es recomendable dividirse el trabajo para utilizar la menor cantidad de tiempo posible en realizar el diseño y montaje de los circuitos neumáticos. Mientras una persona se dedica al diseño del circuito neumático, la otra puede estar haciendo las conexiones estándares como lo son los actuadores, reguladores de caudales, válvulas de control entre otros.

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 Siempre tener en cuenta la dirección en que se colocan los elementos como los reguladores de caudal, reguladores de presión entre otros, y la correcta ubicación de estos.  Tener siempre presente la regulación de presión que se obtiene de la unidad de mantenimiento del sistema, ya que en muchas pruebas se pide alguna presión de alimentación en la red.  Todas las válvulas biestables no siempre están conmutadas de la forma correcta, o como se necesite que estén conmutadas para el proceso ya que estas pueden haber sido utilizadas con anterioridad, por tanto se recomienda conmutar cada válvula al estado que se requiera dependiendo en que parte del proceso se va a utilizar.  Empezar el diseño con la secuencia a seguir, para ir verificando que las cosas funcionen, así asegurar puntos vitales en las pruebas.  Después de tener la secuencia completa, continuar con los elementos complementarios de control.  Para los montajes de estos circuitos se recomienda revisar el estado del funcionamiento de los elementos como sensores, pulsadores, válvulas y mangueras de conexión, ya que estos pueden hacer que el equipo pierda un tiempo valioso a la hora de rectificar el funcionamiento del circuito final, a la hora de revisar posibles errores nunca de por sentado el buen funcionamiento de ningún elemento, de ser posible genere planes de revisión rápidos, centrando cada participante en elementos específicos.  Se recomienda rectificar todas las posibles fugas que contenga el circuito, ya que este inconveniente puede hacer perder puntos valiosos.  Realizar tantos ejercicios como sea posible antes de presentarse a las pruebas; es recomendable regirse por las pruebas que se presentan en el segundo capítulo de este documento.  Para los problemas con restricción de elementos, primero se debe analizar si los elementos cumplen con los requerimientos de algún método especifico, y usar

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siempre todos los elementos que se tengan a la mano a la hora de realizar la prueba, ya que si existe el elemento dentro de los materiales es porque el jurado calificador estará al tanto que no sobre ningún elemento (de todas maneras puede hacer caso omiso de esta recomendación si la prueba indica lo contrario, o si no se especifica que se debe utilizar todo)  A la hora de la revisión de las pruebas realizadas, dejar que los jurados realicen todos los movimientos que ellos crean pertinentes para probar el circuito de resultado, no hacer ninguna prueba por cuenta de los participantes, ya que esto puede traer efectos secundarios negativos en el resultado de las pruebas realizadas.

1.2. Electroneumática Este pilar de las competencias abarca la solución de secuencias automáticas y manuales basadas en señales eléctricas de 24 voltios, por este motivo todos los elementos de control que se usan pueden ser interpretados como contactos normalmente abiertos o cerrados, los cuales son accionados de manera mecánica (pulsadores, interruptores, selectores, finales de carrera, etc.), de manera eléctrica (relevos, solenoides, temporizadores, contadores, etc.) y por fenómenos físicos (Sensores magnéticos, sensores inductivos, presóstato, caudalímetro, etc.). Es de gran importancia comprender la forma de comandar las acciones que se pretenden realizar a través de los enclavamientos y los relevos con memoria pues estos serán los encargados de controlar cada paso de la secuencia, además de que la comprensión del funcionamiento de ellos será de gran ayuda en las pruebas con controladores lógicos programables (PLC). En las competencias, esta parte es evaluada de dos formas diferentes pero siempre teniendo como base los mismos principios, la primera forma es a través del diseño y montaje de una secuencia, y la segunda es a través del diseño y la simulación en el computador de un sistema usando FluidSim. En este orden de ideas se hace estrictamente necesario que el participante sepa identificar y usar los elementos físicos que se

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involucran en el montaje (Bloque de válvulas, bloque de pulsadores-interruptoresindicadores visuales, sensores de todos los tipos, temporizadores, contadores, y otros, pertenecientes a los equipos de enseñanza de Festo Didactic)1. 1.2.1.

Método Cascada

El método Cascada en Electroneumática tiene la misma teoría base que el método cascada en neumática (la separación de la secuencia en grupos se realiza de la misma manera); pero para el caso de los circuitos electroneumáticos, se usan relevos para activar o desactivar un grupo. Para diseñar un circuito electroneumático, es necesario realizar los siguientes pasos, para llegar a un resultado óptimo: 1. Analizar el problema e identificar los actuadores y sensores a utilizar en el diseño, con su respectiva simbología descrita en el primer paso del método cascada en neumática. 2. Establecer la secuencia de movimientos de los actuadores, estableciendo los signos de los movimientos como se muestra en la Figura 3. Por ejemplo:

A+ B+ B- A3. Dividir la secuencia en grupos teniendo en cuenta la teoría explicada para la creación de grupos en neumática.

1

Se recomienda a los participantes revisar en la página de festo didactic, (www.festo.com/didactic), por los sistemas de enseñanza para neumática y electroneumática, cuyas referencias son TP101, TP102, TP201 y TP202, de esta manera el grupo puede hacerse una idea de cómo lucen los elementos, y evitar sorpresas durante las competencias.

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4. Se establece que elemento o sensor es el encargado de hacer el cambio de un movimiento a otro con una flecha por encima indicando el sensor correspondiente, y con una flecha por debajo el encargado de hacer cambio de grupo. Ejemplo:

5. Se establece el numero de relevos necesarios para la secuencia básica con la aplicación de la siguiente fórmula:

En donde:

es el número de relevos y

es el número de grupos; teniendo que para

este caso se tendrá dos 1 relevo. 6. Se

ponen

los

actuadores

cada

uno

con

su

válvula

5/2

activadas

electromagnéticamente, se realiza toda la conexión neumática, se ponen los sensores de cada elemento y se identifican los solenoides de las válvulas como se muestra en la Figura 30. Figura 30: Actuadores y Válvulas de Control Electroneumático

7. Se comienza a diseñar la secuencia de principio a fin, comenzando por instalar la fuente, y diseñando la alimentación del primer grupo (Primer relevo) con las

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condiciones tomadas de la secuencia de cambios de grupos y teniendo en cuenta que hay que hacer que tenga memoria cada uno de los relevos que se calcularon anteriormente. Posteriormente el segundo grupo se hace el mismo esquema con memoria sin embargo se agrega la condición de cambio de grupo, la memoria debe ser interrumpida en todos los casos por el relevo siguiente. Sin embargo el último debe ser interrumpido por el último sensor de cambio. La configuración para que tengan memoria los relevos es el mostrado en Figura 31: Figura 31: Configuración para obtener Relevos con memoria

De modo que al oprimir el pulsador ‘START’ el relevo se energiza y atreves del contacto normalmente abierto quede energizado

8. Se Realizan las líneas de alimentación de cada grupo teniendo en cuenta que cada línea va alimentada de la fuente a través de un contacto normalmente abierto del relevo de cada grupo, la última línea de alimentación de grupo está conectada a la fuente a través de contactos normalmente cerrados de todos los relevos involucrados en la selección de grupos.

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9. Se procede a realizar la etapa de conexiones de las electroválvulas de la siguiente manera, el primer movimiento de cada grupo se conecta directamente a la línea de alimentación del respectivo grupo, los siguientes movimientos del grupo se conectan a la línea en serie con el sensor o elemento encargado del cambio de movimiento. Ejemplo 4: Suponiendo el mismo Ejemplo 1 con la misma secuencia (A+ B+ B- C+ C- A-), pero resolviéndolo con el método cascada con electroneumática, se tendría:  No. Cilindros = 3 (A, B, C)  No de Sensores = 6 (S0, S1, S2, S3, S4, S5) Figura 32: Actuadores y Válvulas de Control, Ejemplo 4.

 Grupos = 3 A+ B+ / B- C+ / C- AI II III  Cambios de Grupo y Movimientos =

 Relevos de Cambio de Grupo = 2

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 Se hace la etapa de control únicamente con dos relevos (K0 y K1) teniendo en cuenta que el cambio de grupo quita la memoria del primer grupo y que la memoria del segundo grupo la des-energiza el sensor del cilindro C afuera, como se muestra en Figura 33. Figura 33: Relevos de Cambio de grupos, Ejemplo 4.

 Por último se hace la parte de accionamiento de las válvulas, la cual se debe hacer de la siguiente forma: 

Se hace una línea para cada grupo, cada línea va unida a la fuente a través de un contacto abierto de cada relevo consecutivamente y la última línea al no tener relevo se una a través de contactos cerrados de cada relevo así:

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Figura 34: Cambios de Grupos, Ejemplo 4.



El primer movimiento de cada grupo se conecta directamente a la línea de la siguiente forma: Figura 35: Primero Movimiento de los grupos, Ejemplo 3.

41

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

Los siguientes movimientos se hacen teniendo en cuenta el sensor o el elemento que hace el cambio de movimiento como lo muestra la Figura 36: Figura 36: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 4.

Al finalizar estos pasos, se tiene la secuencia completa, y ahora si se podrán acoplar todos los elementos de control que pueda tener el proceso. 1.2.2.

Método Paso a Paso

Al igual que el método cascada, el método paso a paso tiene la misma teoría base de la aplicada en electroneumática solo que este método para electroneumática es mucho más largo de realizar que el método cascada, este método consiste en dividir la secuencia por cada movimiento que se genere. Siguiendo los pasos descritos a continuación se debe llegar al resultado esperado: 1. Analizar el problema e identificar los actuadores y sensores a utilizar en el diseño, con su respectiva simbología descrita en el primer paso del método cascada en neumática. 2. Establecer la secuencia de movimientos de los actuadores, estableciendo los signos de los movimientos como se muestra en la Figura 3. Por ejemplo:

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A+ B+ B- A3. Se calcula el numero de relevos con la siguiente ecuación:

En donde:

es el número de válvulas y

es el número de movimientos; teniendo que

para este caso se tendrán cuatro (cuatro) relevos. 4. Se

ponen

los

actuadores

cada

uno

con

su

válvula

5/2

activadas

electromagnéticamente, se realiza toda la conexión neumática, se ponen los sensores de cada elemento y se identifican los solenoides de las válvulas, como se muestra en la Figura 30. 5. Se inicia energizando el primer relevo (Primer movimiento) a través del pulsador de inicio y se memoriza la activación del relevo, el encargado de interrumpir la señal de memoria es el relevo del siguiente movimiento. Para los otros movimientos se replica el esquema pero la activación estará dependiendo de los elementos que hacen cambio de movimientos. Es importante tener en cuenta que un paso habilita el siguiente y deshabilita el anterior. Figura 37: Configuración de relevos paso a paso, electroneumática

6. Se procede a realizar la etapa de conexión de las electroválvulas, en donde se conecta el respectivo relevo del movimiento al respectivo solenoide de la válvula.

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Figura 38: Configuración de pasos y movimientos, electroneumática

Ejemplo 5: Suponiendo el mismo Ejemplo 1 con la misma secuencia (A+ B+ B- C+ C- A-), pero resolviéndolo con el método cascada con electroneumática, se tendría:  No. Cilindros = 3 (A, B, C)  No de Sensores = 6 (S0, S1, S2, S3, S4, S5) La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en la Figura 32.  Pasos = 6, Cambios de Pasos y Movimientos =

 Numero de relevos = 6

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 Se hace la etapa de control activando y desactivando cada paso. Figura 39: Configuración Pasos, Ejemplo 5.

 Etapa de control de válvulas: Figura 40: Activación y Desactivación de Válvulas de control, Ejemplo 5.

 Diseño final:

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Figura 41: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 5.

Al finalizar estos pasos, se tiene la secuencia completa, y ahora si se podrán acoplar todos los elementos de control que pueda tener el proceso. 1.2.3.

Elementos Complementarios de Control

En la realización de los montajes automático o semiautomático se hacen necesarios en muchos casos usar elementos que ayudan a controlar variables como el tiempo y números de repeticiones. Sin embargo a continuación se tratará del uso de los temporizadores y de los contadores, en donde se mostrarán ejemplos sencillos para comprender su uso y posteriormente se hará un ejercicio de mayor complejidad para entender a que se hace referencia cuando se dice que se necesita lógica e intuición (se omiten válvulas de presión y otras, pues en el caso de electroneumática estos sensores funcionan de manera similar a los utilizados para la detección de las posición del cilindro y por ende la integración de los mismos al resto del circuito resulta bastante sencilla).  Temporizadores En electro-neumática la temporización se hace a través de relevos con retardos, para nuestro estudio nos concentraremos en el relevo con retardo a la conexión (on delay o con desaceleración de arranque) y relevo con retardo a la desconexión (off delay o con desaceleración de caída). Es importante tener presente cual es el modo de operación de

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cada uno, pues se les puede poner contactos normalmente cerrados o abiertos, es decir, que se pueden usar de muchas formas. 

Retardo a la conexión: Una vez que el relevo es energizado empieza a correr el tiempo (funciona con flanco de subida), transcurrido éste, los contactos que se encuentren relacionados con el relevo conmutan. Es importante que la señal de alimentación del relevo no se pueda cortar durante el conteo del tiempo pues no se activa, por eso se sugiere usar el método para memorizar la señal de los relevos. Un ejemplo sencillo es el de retardar el tiempo de salida de un cilindro como se muestra en la Figura 42: Figura 42: Configuración del retardo a la conexión en electroneumática

En el ejemplo anterior se usó un interruptor para mantener la señal activa, sin embargo, se pudo haber usado un pulsador y memorizarlo. Se sugiere hacer el anterior montaje para ver realmente el funcionamiento de este retardo. 

Retardo a la desconexión: Una vez que el relevo se energiza lo contactos relacionados a éste conmutan, en el momento que se des energiza comienza a correr el tiempo, y una vez transcurrido los contactos vuelven a su estado normal. En el ejemplo mostrado en la Figura 43 en el momento que se conmute el interruptor el cilindro

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saldrá, cundo se vuelva a conmutar el interruptor pasarán 5 segundos antes que el cilindro retorne a su posición. Figura 43: Configuración del retardo a la desconexión en electroneumática

 Contadores: Los contadores son normalmente usados para contabilizar el número de repeticiones de un movimiento determinado, en electro-neumática se usa a través de un relevo el cual tiene un indicador que muestra el número de repeticiones, este funciona por flanco ascendente y tiene reset para volver a ceros los parámetros. El principal parámetro a tener en cuenta en el contador es el set point o denominación de la conexión, esto hace referencia a el numero de la repetición en la cual los contactos relacionados al relevo contador conmutan. En las competencias se usan de diversas formas, sin embargo la más compleja resulta cuando se pide que cierta parte de la secuencia se tenga que realizar un número determinado de veces y después seguir con el resto de la secuencia.

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Figura 44: Contadores en electroneumática

El contador inicia en el valor seleccionado y con cada flanco ascendente se decrementa en uno el valor, hasta llegar a cero y conmutar los contactos. En este ejemplo se debe presionar el pulsador de “START” 5 veces para sacar el actuador, y después se hace necesario presionar el Reset para retornar el cilindro. Ejemplo 6: 

Secuencia necesaria:



Se requiere que antes que entre ‘A’ el cilindro ‘B’ debe entrar y salir un número determinado de veces por un contador; cada vez que el cilindro B este afuera debe esperar 5 segundos antes de entrar.

La solución a este ejemplo esta mostrada en la Figura 45, y es necesario usar la configuración de cilindros y válvulas de control mostrados en la Figura 30. En donde KC es el relevo del contador y KT es el relevo del temporizador.

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Figura 45: Solución ejemplo de elementos de control electroneumáticos

1.2.4.

Recomendaciones

A la hora de realizar las pruebas de electroneumática en las Olimpiadas Nacionales de Mecatrónica, hay que tener en cuenta las siguientes recomendaciones:  Si se realiza pruebas sobre el simulador, realizar secuencia básica y después de tener la secuencia funcionando proceder a crear nuevo archivo en el cual se copia y se pega lo que se tiene hasta ese punto, con el fin de que todas las modificaciones que se realicen se hagan sobre otro archivo y asegurar en todo momento poder presentar la secuencia básica, que en resumidas cuentas es clave en la puntuación.  Tener mucho cuidado con las márgenes de las hojas y conexiones erróneas que existan en la simulación, ya que pueden calificar que no salga ningún error o mensaje en la simulación.  Poner unidades de mantenimiento si son necesarias, y ajustar bien las presiones del compresor y las unidades de mantenimiento según lo requerido.

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 Para agregar una válvula en FluidSim lo más recomendable es acceder al menú: Neumática/Válvulas/Válvulas de vías de uso frecuente/accionadas por solenoides (Activadas Electroneumáticamente). Con esto ahorramos tiempo en la puesta a punto de la válvula (Silenciadores, tipos de accionamiento, muelles, etc).  Para los montajes de estos circuitos se recomienda revisar el estado del funcionamiento de los elementos como sensores, pulsadores y electroválvulas y relevos y cables de conexión, ya que estos pueden hacer que el equipo pierda un tiempo valioso a la hora de rectificar el funcionamiento del circuito final.  Es importante tener claro la simbología de todos los sensores pues se califica que se haya usado el sensor que se pide, a continuación se mostrarán algunos de los sensores más usados y la forma de incluirlos. 

Presóstatos: En FluidSim a la hora de usar los presóstatos se hace necesario incluir una parte mecánica que se encuentra en el pilar de neumática/sensores e instrumentación de medidas, este elemento que se selecciona de este subgrupo es el que se conectara a la parte neumática del sistema. Otra parte se incluye en la parte de control, pero el elemento que se agrega se hace desde los sensores e instrumentos de medidas de componentes eléctricos. Este procedimiento también se debe realizar con caudalímetros y otros sensores de este tipo. Estos elementos siempre se debe tener en cuenta la presión de configuración que deban tener según la función a realizar.



Cuando se habla de finales de carrera, es posible que pidan contactos especiales como contactos Reed, por esta razón una vez que el contacto normalmente abierto se encuentre referenciado al final de carrera se debe hacer doble clic y según como se muestra en la Figura 46 seleccionar el tipo de contacto.

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Figura 46: Configuración de Contactos Reed.



Sensor Capacitivo, inductivo, óptico y magnético: Todos estos sensores se conectan de la misma forma, referenciando el sensor a un punto de la carrera del cilindro. Figura 47: Ejemplo de Conexión electroneumática de un Sensor Capacitivo.

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1.2.5. Fundamentos para la Nomenclatura ISO 1219 Aunque existe diferente material respecto a la manera como se debe realizar la nomenclatura de elementos en un circuito neumático, se ofrece la siguiente guía y ejemplos a manera de información que puede ser fácilmente trasladada al desarrollo de las pruebas: 

La nomenclatura de un circuito neumático debe realizarse a partir de los actuadores, identificándolos primero con un número seguido por la letra A. el número identificará el grupo que comanda dicho actuador, así por ejemplo 2A significa el actuador del grupo dos; si llegado el caso se tiene más de un actuador por grupo se procede como sigue: 2A1, 2A2, etc.



Una vez designados los actuadores se procede a designar aquellas válvulas y sensores que están directamente conectados a este, tenga en cuenta que para el caso de válvulas se utiliza la letra V, para el caso de sensores y otros elementos de entrada se utiliza la letra S, y para otros elementos (grupos de válvulas, temporizadores, válvulas de secuencia, filtros, etc.) se utiliza la letra Z. Entonces, las válvulas que están conectadas al actuador pertenecerán a ese mismo grupo (en nuestro ejemplo el grupo 2) y de allí en adelante con el consecutivo; así por ejemplo, se pueden tener las válvulas 2V1, 2V2, 2V3, etc., y los sensores 1S1, 1S2, 1S3 etc. Procure dentro de lo posible realizar asignar el consecutivo más bajo al elemento que se encuentre más abajo dentro del circuito y aumente el índice a medida que se acerca a los actuadores.



Finalmente se designan aquellos elementos que no están directamente conectados a un actuador en específico, para estos se utilizan las mismas letras de designación ya explicadas y se utiliza el grupo cero 0.

Obsérvese la siguiente figura a manera de ejemplo ilustrativo de lo anteriormente explicado, se recomienda realizar una revisión de los circuitos de ejemplo que contiene el Fluidisim (inclusive en su versión de demostración), para observar diferentes maneras de

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designar los elementos siguiendo estas normas básicas, así mismo y a manera de práctica, se recomienda realizar una nueva nomenclatura de los ejercicios hasta ahora realizados. Figura 48: Circuito Neumático de acuerdo a ISO 1219.

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2. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES – PLC Los controladores lógicos programables se conocen comúnmente como PLC (por sus siglas en ingles: Programmable Logic Controller) es un dispositivo electrónico capaz de controlar desde procesos simples hasta procesos industriales, por esta razón en las olimpiadas, es el campo más importante a tener en cuenta, este pilar abarca la solución de problemas de automatización de procesos usando solo elementos de la programación junto con sensores (fines de carrera, magnéticos, inductivos, etc), accionamientos mecánicos (pulsadores, interruptores, etc), y actuadores tanto neumáticos (cilindros) como eléctricos (bombillos, motores eléctricos, etc). Es completamente necesario que se tenga un previo entrenamiento con circuitos neumáticos y electroneumáticos ya que estos son la base para complementar la automatización con PLC, estos por lo general usan el mismo principio de actuadores y válvulas de control que los circuitos electroneumáticos; para poder avanzar se requiere un previo conocimiento y entrenamiento de programación usando el lenguaje de código llamado “statement list” con el programa FST de Festo, y usando la programación básica con “STEP” para programar las secuencias y pasos a seguir en el proceso; así como conocer la forma de programar las salidas y las entradas del PLC para cierto proceso. En este capítulo del documento, se abarcarán temas tales como uso de temporizadores, contadores y programas multitareas para asegurar un máximo desempeño del programa, también se explicará la programación avanzada sin “STEP” usando solo banderas, SubProgramas (Modulos de Función – CFM y Modulos de Programa CMP), también tipos de comunicaciones como la Serial y la Ethernet, programación y comunicación con Excel y por último los Sistemas Modulares de Producción - MPS (por sus siglas en ingles: Modular Production System)

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2.1. Temporizadores, Contadores y Multitareas. Para programar un PLC con la mayor eficiencia posible es recomendable trabajar con algunos elementos internos del PLC como lo son: Temporizadores, Contadores, y Procesos Multitareas; ya que estos ayudarán a simplificar la programación y analizar mejor el programa, por tal razón se hará una breve explicación de cada elemento en este documento. 2.1.1. Módulos de Tiempo Son elementos de control de tiempo con los que cuentan los PLC internamente; estos módulos se pueden representar como se muestra en la Figura 49. Y están compuestos por tres conexiones, que son: activación del modulo, definición de tiempo y la salida que determina si el modulo esta activo o no; adicional a esto, se puede visualizar el tiempo transcurrido. Figura 49: Modulo de Temporización.

Estas entradas y salidas, reciben un nombre en FST así: 

El modulo de tiempo (Temporizador), es llamado “T”, y existen 256 temporizadores en el FST, teniendo desde ‘T0’ hasta ‘T255’.



El tiempo es iniciado configurando el modulo así: SET WITH

T# #s

'Temporizador

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

el valor nominal del tiempo configurado se encuentra en el temporizador preseleccionado: TP0… TP255, dependiendo del temporizador que se haya usado.



El modulo de tiempo toma un valor de ‘1’ después de iniciado el tiempo, y se convierte en ‘0’ cuando el tiempo configurado se haya terminado.



El valor actual del modulo de tiempo, se encuentran en las palabras de tiempo: TW0… TW255 dependiendo del temporizador que se use.

Estos elementos se pueden activar o desactivar y dependiendo de su estado y para lo que se necesite pueden traer consecuencias en el proceso, es decir, si se necesita que un proceso se detenga durante un tiempo predeterminado, lo que se hace es activar un temporizador y detener el proceso mientras transcurre el tiempo, al terminarse el tiempo, el temporizador se desactiva y el proceso está listo para continuar. Analizando lo anterior es posible darse cuenta que los temporizadores son variables activas o inactivas, por tal razón se pueden usar para condiciones preguntando si está o no activa la variable de tiempo; por ejemplo, si se necesita encender un bombillo durante 3 segundos después de haber presionado el pulsador estar, se debe programar así: STEP 0 IF THEN SET WITH SET STEP 1 IF N THEN RESET JMP TO 0

START T1 3s BOMBILLO

'Señal de Entrada del Pulsador 'Temporizador 'Señal de Salida del Bombillo

T1 BOMBILLO

'Temporizador 'Señal de Salida del Bombillo

O en caso de que se requiera retener un cilindro en su posición externa durante un determinado tiempo se debe programar así: STEP 0 IF THEN STEP 1 IF

AND SET RESET

START S0 Y0 Y1

'Señal de Entrada del Pulsador 'Sensor Cilindro A, Adentro 'Señal de Salida del Cilindro A 'Señal de Retorno del Cilindro A

S1

'Sensor Cilindro A, Afuera

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THEN

SET WITH

STEP 2 IF N THEN RESET SET JMP TO 0

T1 2s

'Temporizador

T1 Y0 Y1

'Temporizador 'Señal de Salida del Cilindro 'Señal de Retorno del Cilindro A

2.1.2. Modulo de Conteo Son elementos de control que sirven para llevar un registro de conteo de algún elemento físico, ciclos, entre otras cosas; este modulo se puede visualizar al igual que el modulo de tiempo. El modulo de conteo que se muestra en la Figura 50, está compuesto por conexiones como: Incremento, Decremento, Valor Nominal, Reset, Estado, Valor Actual; estas conexiones son las que hacen posible la configuración y funcionamiento del modulo. Figura 50: Modulo de Conteo

Estas entradas y salidas, reciben un nombre en FST así: 

El modulo de conteo (Contador), es llamado “C”, y existen 256 contadores en el FST, teniendo desde ‘C0’ hasta ‘C255’.



El contador es iniciado configurando el modulo dependiendo del uso: en Incremento o en Decremento.



el valor nominal del conteo configurado se encuentra en el contador preseleccionado: CP0… CP255, dependiendo del contador que se haya usado.



El valor actual del modulo de conteo, se encuentran en las palabras de conteo: CW0… CW255 dependiendo del contador que se use.

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En el proceso de conteo se necesita identificar un cambio en una señal ya que si no se detecta el cambio el modulo contará indeterminadamente, es decir debe existir un cambio de ‘0’ a ‘1’ y después otro cambio a ‘0’ en la señal a contar; el modulo de Conteo se puede trabajar de dos formas, en Incremento y en Decremento dependiendo de la utilidad que se le vaya a dar, pero también se puede trabajar usando registros, para entender mejor cada modulo, se explicará mediante un ejemplo cada uno.  Contador en Incremento: El contador en incremento se activa configurando la señal del valor nominal (CP#), la variable ‘C#’ estará activa mientras el contador este por debajo del valor nominal, se debe usar el comando “INC” para incrementar la señal cada vez que se necesite en el programa; la señal de la variable ‘C#’ se desactivará solo cuando el valor del contador sea mayor o igual al valor nominal; asumiendo que se necesita contar la señal de un sensor de piezas en un proceso cualquiera, y después de que pasen 5 piezas una luz indicadora se debe activar se debe programar así: STEP 0 IF THEN LOAD TO SET

NOP V5 CP0 C0

'Valor Nominal del Contador 0 'Contador - En Incremento

REINICIO

'Pulsador de Reset para el Contador

PIEZA C0

'Sensor de Piezas 'Contador - En Incremento

REINICIO C1

'Pulsador de Reset para el Contador 'Contador – En Incremento

N

PIEZA C0

'Sensor de Piezas 'Contador - En Incremento

N N

PIEZA C0 BOMBILLO

'Sensor de Piezas 'Contador - En Incremento 'Señal de Salida del Bombillo

STEP 1 IF THEN JMP TO 0 IF THEN INC STEP 2 IF THEN

RESET JMP TO 0

IF THEN

AND JMP TO 1

IF THEN

AND SET

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STEP 3 IF THEN

REINICIO RESET JMP TO 0

BOMBILLO

'Pulsador de Reset para el Contador 'Señal de Salida del Bombillo

 Contador en Decremento: El contador en decremento se diferencia del incremento en la forma de configurar el modulo; este se activa configurando la señal del valor actual (CW#) en vez del nominal, la variable ‘C#’ estará activa mientras el contador sea mayor a cero (0), y se debe usar el comando “DEC” para decrementar la señal cada vez que se necesite en el programa; la señal de la variable ‘C#’ se desactivará solo cuando el valor del contador sea igual a cero; asumiendo que se necesita contar la señal de un sensor de piezas en un proceso cualquiera, y después de que pasen 5 piezas una luz indicadora se debe activar se debe programar así: STEP 0 IF THEN SET LOAD TO STEP 1 IF THEN JMP TO 0 IF THEN DEC STEP 2 IF THEN RESET JMP TO 0 IF N AND THEN JMP TO 1 IF N AND N THEN SET STEP 3 IF THEN RESET JMP TO 0

NOP C1 V5 CW1

'Valor Actual del Contador 1

REINICIO

'Pulsador de Reset para el Contador

PIEZA C1

'Sensor de Piezas 'Contador - En Decremento

REINICIO C1

'Pulsador de Reset para el Contador 'Contador - En Decremento

PIEZA C1

'Sensor de Piezas 'Contador - En Decremento

PIEZA C1 BOMBILLO

'Sensor de Piezas 'Contador - En Decremento 'Señal de Salida del Bombillo

REINICIO BOMBILLO

'Pulsador de Reset para el Contador 'Señal de Salida del Bombillo

'Contador - En Decremento

 Contador Usando Registros:

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Los registros son variables que tiene un PLC para poder guardar información numérica, estos sirve también para contar ya que estos se pueden incrementar o decrementar, pero la ventaja es que a estos registros se les pueden aplicar operaciones como suma, resta, multiplicación y división, otra ventaja es que la configuración de estos contadores es más sencilla que usando los contadores normales, ya que solo basta con darle un valor inicial al registro y después preguntar si es igual, menor o mayor que el valor deseado, y estos si se pueden usar en otros programas como Excel ya que estos se pueden visualizar y los contadores no; el nombre de las variables de registro son ‘R#’, en donde # es el numero del registro que se va a usar. Por ejemplo: asumiendo que se necesita contar la señal de un sensor de piezas en un proceso cualquiera, y después de que pasen 5 piezas una luz indicadora se debe activar se debe programar así: STEP 0 IF THEN LOAD TO STEP 1 IF THEN JMP TO 0 IF THEN INC STEP 2 IF THEN LOAD TO JMP TO 0 IF N AND ( < THEN JMP TO 1 IF N AND ( SET RESET

(

(

S0 Y0 Y1

'Sensor Cilindro A adentro 'Salida del Cilindro A 'Retorno del Cilindro A

S1 S2 R1 V0

'Sensor Cilindro A afuera 'Sensor Cilindro B adentro 'Registro de conteo de ciclos

S1 S2 R1 V0 Y2 Y3

) 'Sensor Cilindro A afuera 'Sensor Cilindro B adentro 'Registro de conteo de ciclos ) 'Salida del Cilindro B 'Retorno del Cilindro B

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DEC

R1

'Registro de conteo de ciclos

S3 T1 1s

'Sensor Cilindro B afuera 'Temporizador del Cilindro B

STEP 3 IF N THEN RESET SET JMP TO 1

T1 Y2 Y3

'Temporizador del Cilindro B 'Salida del Cilindro B 'Retorno del Cilindro B

STEP 4 IF THEN RESET SET JMP TO 0

S2 Y0 Y1

'Sensor Cilindro B adentro 'Salida del Cilindro A 'Retorno del Cilindro A

STEP 2 IF THEN SET WITH

2.2. Programación sin STEP (Banderas) La programación sin STEPs (Pasos) es una de las restricciones más complejas que pueden presentarse durante las pruebas de las competencias, esta consiste básicamente en realizar todo el programa del PLC sin usar la herramienta STEP que es la que permite hacer los programas paso a paso secuencialmente de manera rápida y fácil, ya que el PLC realizaba toda la secuencia pasando de un STEP a otro. Para realizar esta programación tan especial se hace necesario haber adquirido habilidades en el uso de las banderas, ser bastante ordenado y metódico y haber desarrollado la lógica. Lo anterior se recomienda básicamente porque el programa será un solo bloque en el cual se puede perder el programador fácilmente debido a la gran cantidad de banderas que se usan. Es importante comenzar la secuencia usando la bandera FI (Flag initial) esta solo se activa una vez cuando el PLC se energiza o pasa a estado de RUN. Los siguientes pasos en vez de estar regidos por un STEP, estarán regidos por una bandera que dirigirá cada uno de ellos, de manera que se debe activar en cada paso la bandera del siguiente y desactivar la del anterior, esto se podrá ver mejor en el siguiente ejemplo:

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la configuración de cilindros y válvulas de control que se usa es como se muestra en la Figura 30. IF THEN

AND SET RESET SET RESET

F0.0 START Y0 Y1 F0.1 F0.0

AND SET RESET SET RESET

F0.1 S1 Y2 Y3 F0.2 F0.1

'Paso 1 'Sensor cilindro A afuera 'Sacar cilindro B 'Entrar cilindro B 'Paso 2 'Paso 1

AND RESET SET SET RESET

F0.2 S3 Y2 Y3 F0.3 F0.2

'Paso 2 'Sensor cilindro B afuera 'Sacar cilindro B 'Entrar cilindro B 'Paso 3 'Paso 2

AND SET RESET RESET SET

F0.3 S2 Y1 Y0 F0.3 F0.0

'Paso 3 'Sensor Cilindro B adentro 'Entrar cilindro A 'Sacar cilindro A 'Paso 3 'Paso 0

IF THEN

IF THEN

IF THEN

'Paso 0 'Pulsador de inicio 'Sacar cilindro A 'Entrar cilindro A 'Paso 1 'Paso 0

2.3. Sub-Programas (CMP/CFM) Hasta ahora se está familiarizado con programas simultáneos pero no con sub-programas, estas dos formas de programación pueden trabajar en conjunto pero tienen una diferencia notable entre ellos y es que los programas simultáneos una vez iniciados el proceso se lleva a cabo de manera automática independientemente de que el programa se hubiera activado primero; pero los sub-programas, son procesados una sola vez al momento de ejecutarlos, y tan pronto como termina el proceso del sub-programa retorna a la línea siguiente a la ejecución del programa, por lo que se necesita activar a cada momento que se necesite. FST permite usar 200 sub-programas dentro de un proyecto de programación, divididos en 100 módulos de programa (CMP por sus siglas en ingles: Call Module Program) y 100

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módulos de función (CFM por sus siglas en ingles: Call Function Module); estos módulos difieren en lo siguiente: Los Módulos de Programa generan un cambio en las tareas al momento de ser llamados, esto quiere decir que las CMP pueden contener STEP internos en su programación; pero los Módulos de Función no causan un cambio en las tareas al momento de ser llamados, por lo tanto estos no pueden contener STEP internos. Todos los sub-programas pueden tener parámetros de entrada y salida; tienen por principio 7 parámetros de transferencia (parámetros necesarios para realizar el proceso del módulo) y 7 parámetros de retorno del modulo (parámetros que se obtienen como resultado del proceso del módulo); pero no todos los sub-programas usan tanto los 7 parámetros de entrada como los 7 parámetros de retorno ni tampoco usan ambos parámetros, algunos solo usan parámetros de entrada y otros solo parámetros de retorno, eso depende del sub-programa que se esté escogiendo. FST tiene internamente una cantidad considerable de sub-programas tanto para algunos drivers como para algunos procesos específicos; pero al mismo tiempo ofrece la posibilidad de crear sub-programas. Para las Olimpiadas solo se necesita llamar los módulos ya que no es eficiente crearlos, para eso se usan multitareas; en las ayudas del FST se encuentran todos los sub-programas que se pueden usar, y es importante saber cómo importarlos, configurarlos y utilizarlos. Para importar y configurar los módulos se deben seguir unos pasos sencillos descritos a continuación: 1. En el menú del proyecto, hacer clic derecho en CMPs y hacer clic en “Import”.

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Figura 51: Insertar un Sub-Programa

2. Se abre una ventana nueva como se muestra en la Figura 52, ahí se debe escoger el sub-programa a importar y dar clic en “OK”. Figura 52: Lista de Sub-Programas

3. Se abre una nueva ventana como se muestra en Figura 53 donde se modificara el tipo de sub-programa a importar (CMP, CFM, Programa) y el número que identificará al sub-programa ya que con este se debe configurar el sub-programa dentro de un programa; al finalizar de modificar estos parámetros, se da clic en “OK”.

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Figura 53: Configuración del tipo y número de los sub-programas

Después de esto, el módulo se puede visualizar dentro del menú del proyecto como se ve en la Figura 54 y queda listo para configurar los parámetros de entrada y salida de estos módulos para poder ejecutarlos correctamente. Figura 54: Módulo Importado Correctamente.

Pasos para configurar los módulos importados: 1. En la barra de menú, clic en “Insert” y después en “Module Call”. 2. En la ventana nueva que se despliega, se escoge cual módulo es el que se va a configurar para su uso dentro del programa y hacer clic en “OK”.

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Figura 55: Selección de Módulo

3. Esto despliega una ventana nueva donde se configuran los valores de entrada del módulo como se muestra en la Figura 56; en las primeras casillas, las que inician con “WITH” se deben colocar los valores o los nombres de las variables que contienen los valores de entrada del módulo, y las casillas que inician con “TO” son las casillas que van a contener las variables que recibirán los datos de salida del módulo.

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Figura 56: Configuración del Módulo para su uso.

Siguiendo estos pasos simples, se obtiene el sub-programa configurado y listo para usar; los módulos que se usaron como ejemplos son: ‘F10’ que sirve para iniciar un cronómetro ascendente y ‘F12’ que es el módulo que obtiene el tiempo que ha transcurrido del cronometro del módulo ‘F10’; una programación simple de estos módulos se muestra a continuación. IF THEN

IF THEN

START CMP 0 WITH WITH WITH WITH

V0 R3 R2 R1 LAP

CMP 1 LOAD TO LOAD TO LOAD TO LOAD

FU32 R14 FU33 R13 FU34 R12 FU35

'Pulsador de Inicio de Secuencia " Realtime clock: set time " Hour, 0..23 " Minute, 0..59 " Second, 0..59 " Hundreths, 0..99 'Pulsador para Obtener el Tiempo " Realtime clock: get time " Hour (0 to 23) 'Registro de Horas " Minute (0 to 59) 'Registro de Minutos " Second (0 to 59) 'Registro de Segundos " 1/100 Seconds (0 to 99)

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TO

R11

'Registro de Centenas de Segundos

2.4. Comunicación Serial La comunicación serial hace parte de los protocolos de comunicación más comunes que existen en el mercado y su mayor uso se presenta en los computadores y en las comunicaciones de instrumentación y control. Esta comunicación puede ser usada para adquirir datos de diferentes dispositivos siempre y cuando podamos tener un dispositivo que realice el arbitramento de la comunicación (En nuestro caso usaremos el computador para estos fines). Los PLC Festo Compact y Standard tienen dos puertos seriales (COM y el EXT), sin embargo nos enfocaremos en el COM pues es el que se puede llegar a utilizar en una competencia. Para tener una correcta comunicación, se deben configurar y descargar dos controladores al PLC: “COMEXT” para usar el puerto serial a través del COM y “STRING” para poder trabajar variables de tipo string o palabras; para esto se deben configurar varios parámetros que para fines competitivos no son de mucha utilidad, por esta razón se pueden dejar los parámetros de “STRING” como vienen por defecto. Figura 57: Configuración de driver "STRING".

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Después de configurar los drivers, se debe descargar y probar e con el PLC, antes de continuar con la programación necesaria; para esto, se crea un programa ‘0’, al cual se le programa con un ciclo que básicamente no hace nada, esto es para fines de prueba. Una vez que el PLC está ya programado se procede a abrir el Hyperterminal siguiendo la ruta: Inicio/Programas/Accesorios/Comunicaciones/Hyperterminal.

Después

de

abrir

el

programa, saldrá un cuadro el cual pedirá configurar una conexión telefónica, en donde se le da cancelar para saltarse la configuración, luego aparecerá un cuadro de dialogo en donde se configuran la comunicación el cual se muestra en la Figura 58. Figura 58: Configuración de la Conexión del Hyperterminal.

Ahora solo es poner un nombre y darle aceptar, para acceder al siguiente cuadro en el cual se configura el puerto serial que tiene habilitado el computador, usando el menú desplegable que aparece en “Conectar Usando”. Como se muestra en la Figura 59.

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Figura 59: Conexión del Hyperterminal.

Una vez que se selecciona el puerto del computador, se procede a configurar algunos parámetros de comunicación como lo son lo velocidad de transmisión, el bit de paridad, bits de datos, bits de parada y control de flujo como se muestra en Figura 60. Figura 60: Configuración del Puerto.

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Ya habiendo configurado el hyperterminal y el PLC, se necesitan conocer los Comandos Interpretadores (CI), son los que hacen posible operar un PLC Festo externamente, de manera que este puede crear una interface para una conexión en línea. Así mismo se puede usar este comando con conexiones TCP/IP y con RS232 (Serial). Conociendo los CI podemos acceder al PLC desde el Hyperterminal, presionando las teclas “CTRL + T” en la ventana configurada; si todo está bien configurado en el controlador en la pantalla del PC se mostrará el numero de la versión del programa principal y el aviso estándar “>” en la siguiente línea: FESTO IPC V2.nn> Una vez que se ha accedido, se pueden usar los comandos necesarios para mostrar o modificar los elementos del PLC. Cada uno de los CI tiene una forma de introducirlas que es la siguiente: a) Una letra para el comando: existen varias letras de comando que permiten realizar varias operaciones, sin embargo las que nos interesan en el momento son las de mostrar y modificar (“M” para modificar y “D” para mostrar), los cuales nos permitirán leer y modificar operandos del PLC. b) Un parámetro (Letra o numero dependiendo del parámetro) 

Palabras de entradas (Input Word), estas usan el comando EW#, donde numeral hace referencia al número de la palabra que se necesita, por ejemplo si se quiere conocer todas las entradas del canal 0 haríamos referencia a EW0.



Una entrada especifica (Input), estas usan el comando E#.#, donde numeral hace referencia al número de la entrada requerida que debe tener el numero del canal y la entrada requerida del canal, por ejemplo si se quiere conocer la entrada 4 del canal cero, el comando que usaríamos seria E0.4.

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

Palabras de Salidas (Output Word), estas usan el comando AW#, donde numeral hace referencia al número de la palabra que se necesita, por ejemplo se quiere conocer todas las salidas del canal 0 haríamos referencia a AW0.



Una salida especifica (Output), estas usan el comando A#.#, donde numeral hace referencia a el numero de la entrada requerida que debe tener el numero del canal y la entrada requerida del canal, por ejemplo si se quiere conocer la entrada 4 del canal cero, el comando que usaríamos seria A0.4.



Palabras de banderas (Flag Word), estas usan el comando MW#, donde numeral hace referencia al número de la bandera que se necesita, por ejemplo si queremos conocer todas las banderas del canal 0 haríamos referencia a MW0.



Una bandera específica (Flag), estas usan el comando M#.#, donde numeral hace referencia a el numero de la entrada requerida que debe tener el numero del canal y la entrada requerida del canal, por ejemplo si queremos conocer la entrada 4 del canal cero, el comando que usaríamos seria M0.4.



Un registro (Register), estos usan el comando R#, donde numeral hace referencia a el numero del registro requerido, por ejemplo si se quiere conocer el registro 88, el comando que usaríamos seria R88.

c) Un valor (no siempre se requiere): En caso de querer modificar el valor de algún elemento, se hace necesario dar un número en decimal del valor que se quiere establecer. El formato de entrada debe tener siempre la siguiente forma:

Después de probar el comando, lo que se hace será habilitar el hyperterminal para que nos permita ver los comandos que se escriben en la pantalla, esto se realizará haciendo lo mostrado en la Figura 61:

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Figura 61: Configuración de Visualización del código ASCII.

Ahora todo está listo para probar un comando, de manera que presionamos “CRTL + T” para acceder y seguido se escribe:

Esto causara que se modifiquen y se activen todas las salidas del canal 0 del PLC. Prueba diferentes combinaciones de parámetros para confirmar lo hasta ahora realizado. 2.7.2. Usando el FST. A través del FST se profundizará un poco más en este tipo de comunicación, haciendo la captura y el envió de palabras e información en PLC y el PC. De manera que se explicará un ejemplo de envió de texto siguiendo los pasos a continuación: a. Primero se abren las opciones de STRINGS como se muestra en la Figura 62 y se escribe cualquier texto en cualquier campo.

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Figura 62: Opciones de String.

b. El paso a seguir es usar de manera adecuada el puerto de comunicación esto se hace siguiendo una secuencia que debe ser:  Abrir el puerto  Enviar o recibir  Cerrar el puerto Lo anterior se hace usando las CFM destinadas para estos fines que son: Tabla 2: Sub-programas comunicación serial.

Abrir Puerto Enviar Recibir Cerrar Puerto

OPENCOM PRINTCOM READLCOM CLOSECOM

Así que se hace necesario agregarlas al proyecto que se esté haciendo y esto se hace siguiendo los pasos que se describieron anteriormente en el capítulo de Sub-Programas (CMP/CFM). Es importante tener en cuenta que los PLC Festo tienen destinado el puerto

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COM 255 exclusivamente para la comunicación serial. A continuación se muestra un ejemplo del código que se debe usar para la comunicación serial. A continuación se muestra un programa que sirve para enviar datos a un PLC

Para efectos de entender mejor la programación anterior es recomendable ver las ayudas en el FST de los módulos usados. Una vez que se haya compilado, descargado el programa y que se tenga la seguridad de que está corriendo, entonces procedemos a salir del “online display” y el “online mode” del FST, esto por el motivo de que dos aplicaciones no pueden abrir el puerto a la misma vez, y como se usará el hyperterminal, entonces debemos deshabilitar el uso del puerto por parte del FST.

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a) Si la salida O0.0 del PLC está encendida indicara que el puerto está abierto, en caso de que no esté prendida quiere decir que hay que revisar el programa. b) Si se activa la entrada I0.0 del PLC, debe aparecer el mensaje que escribimos en el hyperterminal como se muestra en la Figura 63. c) Para repetir el procedimiento basta con desconectar I0.0 y volver a conectarla. Figura 63: Hyperterminal funcionando con el PLC.

Para la recepción de datos se hará un ejemplo en el cual se escriba en el hyperterminal y quede guardado en el string numero 6 lo que mostrará que la comunicación se está realizando satisfactoriamente. Para lo anterior se realizarán los siguientes pasos: 

Insertar READLCOM como el CFM 3.



Borrar los pasos 2 y 3 del ejemplo anterior.



Ver los anexos de la ayuda de READLCOM en el FST.

Para lograr el objetivo se copiarán los pasos que aparecen a continuación y se ponen en donde estaban los que se acaban de borrar, de modo que la rutina de escritura la estamos remplazando por lectura.

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Una vez que se haya leído y entendido completamente el programa, entonces se procede a compilar, descargar y ejecutar el programa dentro del PLC. a) Si la salida O0.0 del PLC está encendida indicará que el puerto está abierto, en caso de que no esté encendida quiere decir que hay que revisar el programa. b) Si se activa la entrada I0.0 del PLC, queda listo para recibir datos, entonces se hace necesario que se digite algo en el hyperterminal. c) Presionamos la tecla “Enter” para delimitar el área de envío. d) Se Abre el FST y su Online Display

y se pasa la ficha de strings.

Si todo esta correcto se mostrará un mensaje como se ve en Figura 64.

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Figura 64: Ficha "strings" del Online display del FST.

2.5. Comunicación Ethernet Existe Mucha literatura disponible que explican las limitaciones, las ventajas, posibilidades y desventajas de las redes Ethernet. Es muy recomendable estudiar previamente los tipos de comunicaciones y sus diferentes características antes que nada. Sin embargo se explicarán brevemente algunas bases de esta comunicación que se requieren a la hora de realizar cualquier montaje con este tipo de redes, en especial si se quiere poder desarrollar pruebas de gran dificultad en las olimpiadas. Una red Ethernet es fácil de construir usando un PLC Festo, lo único que se requiere es un cable estándar RJ45 cruzado para PLC-PC o cable punto a punto para redes con más de un equipo y un punto común como un Hub o Switch. La topología básica para este tipo de conexiones es la mostrada en la Figura 65.

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Figura 65: Topología básica de una red Ethernet

El siguiente pasó después de realizar las conexiones, es la asignación de una IP a cada participante, es muy recomendable asignar estas con valores cercanos para poder agilizar la búsqueda de las direcciones, esto se hace dejando los últimos valores de las direcciones IP cercanos el uno del otro. En caso que ya exista configuradas redes, se debe buscar direcciones IP que se encuentren libres, pues de no ser así se pueden presentar conflictos entre los equipos. 2.5.1. Configuración IP Del Computador Para configurar una dirección IP en el computador se debe ir a la siguiente ruta: ‘panel de control/conexiones de red/conexiones de área local. Acceder a propiedades y buscar el protocolo de internet TCP/IP, allí se configura una dirección IP como 172.17.16.30 con la máscara de subred 255.255.255.0. Deben ser ingresados como se muestra en la Figura 66

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Figura 66: Protocolo de Internet TCP/IP.

Se pueden dejar el resto de campos vacios, pues básicamente es una conexión directa, sin embargo en caso de ser una conexión perteneciente a otra red, se deben llenar estos campos, de acuerdo a los parámetros de la red que se conecte, se recuerda además que las direcciones aquí utilizadas son únicamente demostrativas y que si se desean utilizar algunas otras será sólo cuestión de seguir las reglas acá definidas para su establecimiento. 2.5.2. Configuración IP del PLC Es necesario descargar el controlador por medio de un cable serial, debido a que el PLC no trae una dirección IP de fábrica. Una vez que se haya configurado la primera dirección IP, las siguientes veces que se quiera reconfigurar o programar se puede hacer a través de la red Ethernet sin necesidad del cable serial. 1. En el proyecto FST, se ubica en “Driver Configuration” y se da clic derecho > abrir, como se muestra en la Figura 67.

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Figura 67: Configuración de la IP del PLC

2. Una nueva ventana debe aparecer, en la cual de nuevo se le da clic derecho en el espacio en blanco y allí se le da insertar controlador “insert driver”, aparecerá una lista de drivers de los cuales se debe seleccionar el que se necesita TCPIPFEC – TCPIPDriver. Este se configura con una máscara de subred igual a la que se configuró con anterioridad y la dirección IP se le asigna cercana a la otra como (p.e. 172.17.16.20). Luego se presiona OK para dejar configurada la dirección. Figura 68: Configuración del Driver TCP/IP

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Es recomendable configurar todas las conexiones IP antes de realizar las pruebas de comunicaciones. Para realizar las pruebas de comunicación se debe seguir una serie de pasos que son: a) b) c) d)

Ir a la siguiente ruta: Extras>>Preferences>>Comunication Seleccionar “Use TCP/IP” Hacer click en “Search” Aparecerá una ventana emergente en la cual se podrá ver los diferentes PLC que están en la red con su respectivo nombre del proyecto como se muestra en la Figura 69, de no ser así debe haber alguna conexión errónea o mal configurada y se sugiere volver a comenzar de cero. Figura 69: Configuración de los PLC que se conectaran por TCP/IP.

e) Se selecciona el PLC con el cual se quiere trabajar y se da clic en “OK”, al hacer esto la cara que aparece debe pasar a estado feliz. A partir de ese momento se puede decir que se tiene una comunicación completamente funcional entre el PLC y el PC.

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Una vez realizado todo se pueden descargar programaciones usando el cable Ethernet sin necesidad del cable serial, sin embargo es recomendable probar la conexión haciendo clic en la función “Online Display” (Las gafas de la barra de herramientas), allí se puede ver y modificar parámetros que nos confirmen que el computador está en línea con el PLC como se muestra en la Figura 70. Figura 70: Online Display.

2.6. Fundamentos de Comunicación y Programación en Microsoft Excel Para comunicar y programar en Excel los datos de entrada, salida y control de un PLC se necesita un protocolo desarrollado por Microsoft llamado DDE (Dynamic Data Exchange Intercambio dinámico de datos) que permite el envió y la recepción de datos e instrucciones entre aplicaciones que se corran bajo el entorno de Windows, esto se hace estableciendo una relación cliente-servidor entre dos aplicaciones activas en un mismo momento. DDE permite que una aplicación abra una sesión con otra, enviar comandos al servidor de aplicaciones y recibir respuestas. Sin embargo, este no permite incorporar una interfaz del

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servidor dentro de la aplicación cliente, tampoco soporta la incorporación de un servidor de datos dentro del archivo cliente (por ejemplo: almacenamiento estructurado); y para usar DDE se tienen que conocer los comandos de este tipo que el servidor soporta, lo cual no ha sido generalmente estandarizado. Festo a través del IPC DATA SERVER hace posible que programas bajo el entorno de Windows se comuniquen con los PLC’s hechos por Festo usando el protocolo antes mencionado, esta aplicación actúa como servidor capturando los datos y enviándolos a otras aplicaciones como Excel. El protocolo DDE tiene una estructura especial para lograr realizar las comunicaciones entre las diferentes aplicaciones, por esta razón a continuación se mencionarán y se explicarán cada pilar de la estructura y a qué se hace referencia con cada una de ellas. Los pilares principales de este protocolo son: Nombre de la aplicación, nombre del tema y nombre del ítem. 

Nombre de la aplicación: Este hace referencia al nombre de la aplicación que actuara como servidor, normalmente este nombre es definido por el creador, para nuestro interés específicamente el servidor que usaremos será el desarrollado por Festo llamado IPC_DATA.



Nombre del Tema: Este depende específicamente de la aplicación, cada una asigna una identidad a los diferentes puntos de comunicación. Para nuestro estudio el IPC_DATA configura y asigna nombres como: “IPC_1”, “IPC_2”, “IPC_3”, y así sucesivamente a todas las comunicaciones a través del Ethernet. De igual modo a las comunicaciones seriales les asigna “FPC_#”.



Nombre del ítem: El ítem hace referencia al elemento que queremos transmitir, que en nuestro caso son las banderas, las entradas, las salidas o los registros del PLC.

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2.6.1. Configuración De La Red Con El IPC_DATA Una vez abierto el IPC_DATA SERVER se verá el estado actual de la comunicación con el PLC, el número de paquetes enviados y recibidos. Después se va al menú de configuración (Config) y al submenú IPCs (TCP/IP) como se muestra en Figura 71. Luego se verá una nueva ventana en donde aparecen los espacios disponibles para nuevos dispositivos, así que se escoge el primer espacio disponible y se hace clic en “Config”. Figura 71: IPC_DATA SERVER.

Aparecerá una nueva ventana en donde se configura todos los elementos que se quieren usar del PLC como se muestra en la Figura 72, estos elementos pueden ser entradas, salidas, registros y banderas (Máximo en grupos de 255 por opción) y tiempos. En dado

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caso de que se pretenda darle más prioridad a algún PLC se puede cambiar la velocidad de actualización. En este orden de ideas si se pretende incluir otro PLC se hace lo mismo pero con los siguientes campos de IPC. Se hace de vital importancia recordar el número del IPC que se le asigna a cada PLC para poder referenciarlos a cada uno. Figura 72: Configuración de los PLC en el IPC_DATA SERVER.

Usando las “gafas” se puede accede a los dispositivos previamente configurados en el sistema, el cual debe ser seleccionado de la lista que se despliega allí, es importante fijarse que en la ventana este activa la casilla “Enabled” (Activado), para estar seguro que la comunicación se podrá realizar. Cuando se haya terminado de configurar todos los

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dispositivos, cerramos la ventana y minimizamos la aplicación IPC, esta aplicación debe estar ejecutándose en todo momento para poder hacer el intercambio de datos, por tanto no se debe cerrar en ningún momento de la práctica 2.6.2. Visualización de datos usando Excel: Una vez que se abre Excel lo único que se necesita para sacar datos del PLC es crear una fórmula que siga el protocolo DDE que se describió con anterioridad. En este orden de ideas se debe seleccionar una celda de un libro de Excel y escribir la siguiente fórmula:

La primera parte de la formula hace referencia al nombre de la aplicación (IPC_DATA), seguido se pone una línea vertical (Se puede poner usando ASCII Alt+124) que separa el nombre de la aplicación del dispositivo del cual se va a extraer los datos (IPC_1, IPC_2, etc.), posterior a esto se usa el signo de exclamación para separa el dispositivo, del ítem que se quiere extraer del PLC, estos ítems son los parámetros de los CI descritos en el capítulo de Comunicación Serial en la página 75. Si la formula está debidamente escrita y el IPC_DATA se encuentra abierto y ejecutándose, Excel automáticamente cambiara el valor de la celda por el ítem solicitado en la formula, así como se muestra en la Figura 73:

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Figura 73: Libro de Excel con la fórmula de la entrada 0 de un PLC.

Lo recomendable para adquirir práctica es solicitar varios elementos diferentes y si es posible conectar varios PLC con el IPC, para así poder adquirir experiencia con diferentes casos. Durante las pruebas y sobre todo en la prueba final es muy posible que soliciten entradas, salidas, registros entre otros parámetros; ahora bien lo anterior permite extraer datos del PLC sin embargo en muchas aplicaciones se hace necesario comandar y manipular el PLC a través del computador, debido a esto veremos a continuación como podemos manipular salidas, registros, etc., a través de Excel. 2.6.3. Modificando Operandos Del PLC Con Excel: Para modificar operandos del PLC a través de Excel debemos hacer uso de la utilidad que tienen los programas de office para trabajar integrados con Visual Basic, para ello se inicia abriendo la barra de Visual Basic en la barra de tareas2.

2

Si la barra de programador no aparece por defecto en su configuración de Excel, se recomienda al lector realizar una búsqueda en los foros de Microsoft acerca de este sencillo procedimiento, a manera de ejemplo puede consultarse: http://office.microsoft.com/es-hn/excel-help/mostrar-la-ficha-programador-o-ejecutaren-modo-para-programadores-HA010173052.aspx

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Figura 74: Barra de Herramientas de Visual Basic (VB).

Usando esta herramienta se pueden hacer macros y manejar los datos para funciones específicas en Excel. Sin embargo en el presente documento se trabajaran cosas básicas como crear un botón para modificar un operando. En este caso específicamente se hará que al presionar un botón se active una salida. Figura 75: Toolbox de Programación en Excel 2003 y 2007.

Para esto debemos insertar un botón de los iconos que se muestran en la barra de programación como se muestra en la Figura 75 y, y ponerlo en el espacio de trabajo de la hoja de cálculo, a este botón se le puede hacer modificaciones de apariencia, de texto, color, etc. (sin embargo para mayor información se puede consultar ayuda de Excel o Visual Basic)

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Figura 76: Insertar Botón para modificación de parámetros de un PLC.

Básicamente lo que se pretende con este ejemplo es enviarle un valor determinado a la salida O0.0. En este caso especifico se enviará un ‘1’ a la salida O0.0. a) Primero se coloca el valor que se quiere enviar en una celda de la hoja de cálculo, para este caso se coloca un ‘1’ en la celda ‘A1’. b) Se da doble clic en el botón insertado el cual nos da acceso a la ventana de diseño de VB que se muestra en la Figura 77. Allí se escribe el código y todo lo referente a la programación que se necesite. Figura 77: Interfaz de Programación del Botón de VB.

c) Ahora se escribe el siguiente texto:

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Private Sub CommandButton1_Click() CANAL = Application.DDEInitiate("ipc_data", "ipc_1") Application.DDEPoke CANAL, "A0.0", Sheets("hoja1").Range("A1") Application.DDETerminate CANAL End Sub

d) Una vez terminado, salimos del modo de programador y pasamos al modo de ejecución como se muestra en la Figura 78. Figura 78: hacer clic en modo de diseño para salir de este modo.

El código antes escrito tiene un formato para ser usado, las partes de este se explicaran a continuación: 

La primera línea llamada “CANAL”. Es la encargada de habilitar la comunicación bajo el protocolo DDE con la instrucción “DDEInitiate”, a su vez crea un canal de comunicación usando la aplicación como servidor llamada IPC_DATA con el tema IPC_1 referenciando al primer PLC comunicado con Excel.



La segunda parte asocia el canal mencionado anteriormente con los datos que están almacenados en la hoja de cálculo y poder ser enviados a “A0.0” que es el parámetro a modificar, esto se hace usando la instrucción “DDEPoke”.



La tercera parte simplemente es el encargado de cerrar el canal que abrimos anteriormente usando la instrucción “DDETerminate”.

2.7. Sistemas Modulares de Producción – MPS Los sistemas modulares de Producción producción – MPS (por sus siglas en ingles: Modular Production System) son sistemas automáticos, tecnológicos y didácticos que

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fueron diseñados para mejorar la formación profesional de las personas, alumnos de ingeniería e ingenieros como tales. Estos sistemas fueron diseñados para poner a prueba diferentes tipos de habilidades, tales como lógica de procesos industriales, programación, ensamble de maquinas, comunicación con estaciones de monitoreo y control (Computadores o HMIs), detección de fallos, entre otras. En la industria existen diferentes tipos de MPS para el entrenamiento en automatización de procesos industriales en la Tabla 3 se enumerarán algunas de las existentes hasta el momento. Tabla 3: Lista de MPS.

MPS

1. Distributing

5. Buffer

9. Sorting

2. Testing

6. Robot

10. Pick Place

3. Processing

7. Assembly

11. Fluidic Muscle Press

4. Handling

8. Punching

12. Separating

Cada MPS tiene su propia documentación, dentro de la que se encuentran: Lista de Partes, Graftcet (GRAFica de Control de Etapas de Transición), Instrucciones de operaciones, manual de las partes (sensores, actuadores entre otros), diagrama de circuitos neumáticos y eléctricos, instrucciones de ensamble, y un manual general de la MPS; en el presente documento se describirán 4 de las MPS mencionadas anteriormente a saber: Distributing, Testing, Handling y Sorting.

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2.7.1. Distributing (Distribución) Figura 79: Estación de Distribución (Distributing).

Esta MPS es la estación de inicio de todas las estaciones, ya que esta es la que distribuye las piezas a las demás, esta cuenta con sensores que indican la posición de los actuadores, y uno que identifica si existe una pieza a la espera de su distribución a las siguientes estaciones, cuenta con 3 actuadores los cuales son: un cilindro que expulsa la pieza de el cilindro de dosificación, un brazo neumático movido por un actuador de giro neumático, y una válvula de vacio para poder sujetar la pieza y transportarla al siguiente proceso; los elementos principales que contiene esta estación se muestran a continuación:

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Cilindro de Expulsión

Brazo Neumático

Actuador de Giro

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Sensor Infrarrojo

Sensor de diferencial de presión (Detector de Pieza)

La secuencia que debe realizar esta estación, esta descrita en el Grafcet de la MPS mostrado en la Figura 80 y Figura 81 incluida en el CD que viene con el documento, el cual se describirá por pasos a continuación: 1. El primer paso de la secuencia es presionar el pulsador “START”, y a continuación se revisa si la estación está en la posición inicial, si lo está se setea una bandera de “START” y pasa directamente al paso 5, si no entra en el segundo paso. 2. Encender el led de indicador de “RESET”. 3. El programa debe esperar el botón de “RESET”, para mover la estación a su posición inicial. 4. Cuando la estación este en su posición inicial, se setea una bandera para indicar que la estación ya está en posición para iniciar la secuencia. 5. Este es un paso vacio dentro del Grafcet, no tiene consecuencias dentro del proceso así que se puede omitir y pasar al siguiente paso. 6. Se pregunta por la bandera de “START”, si esta seteada, pasa directamente al paso 7, si no, se enciende el led indicador de “START” esperando para presionar el botón de

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“START” para activar la bandera para poder resetear el led de “START” y poder continuar. 7. Se pregunta por el estado de la siguiente estación, el programa espera a que la siguiente estación este libre para iniciar el proceso. 8. Al cumplirse que la estación siguiente este libre, se mueve el brazo neumático hacia la siguiente posición (posición de distribución). 9. Después que el brazo llegue a la siguiente posición, se debe preguntar por el estado del sensor infrarrojo para saber si existe una pieza esperando a ser distribuida, si la pieza está en la posición de alimentación, se salta directamente al paso 11, si no se debe continuar con el siguiente paso. 10. Al no existir pieza en la posición de alimentación, se debe prender un led que indique que no hay pieza, al ingresar una pieza en la posición de alimentación, se debe apagar el led de indicador de piezas y continuar el proceso. 11. El cilindro de dosificación de piezas, se debe extender para sujetar la pieza en la posición para ser distribuida. 12. Al estar la pieza en posición para distribuirla, se debe mover el brazo neumático a la posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida. 13. Al estar el brazo neumático en la posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida, se debe accionar la válvula de vacío en succión para sujetar la pieza y se debe retraer el cilindro a su posición inicial. 14. Al estar el cilindro en su posición inicial, se debe mover el brazo neumático a su posición de distribución. 15. Al estar el brazo neumático en su posición de distribución, se debe desactivar la válvula de vacío en succión y accionarla nuevamente por medio segundo pero en expulsión para soltar la pieza. 16. En este paso se pregunta por la configuración de la estación, si es Manual, se debe setear una bandera que indique que el ciclo termino y mover el brazo a la posición donde se debería encontrar una pieza, en este caso no se encontraría ninguna, y se

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saltaría al paso 5; pero en caso de que la estación este en modo automático, se debe saltar al paso 9. Para el caso de todas las MPS, el botón de “STOP”, debe detener la estación en su posición actual y el programa debe saltar al paso numero 1. Figura 80: Grafcet MPS Distributing, Parte 1.

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Figura 81: Grafcet MPS Distributing, Parte 2.

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Ya sabiendo el proceso que debe seguir la estación, se debe tener en cuenta los parámetros de entrada y salida de la estación, para poder hacer un “Allocation List” adecuado para la programación. Tabla 4: Allocation List MPS Distribución (Distributing).

O0.0 O0.1 O0.2

Operando Simbólico _1M1 _2M1 _2M2

O0.3

_3M1

O0.4 O1.0 O1.1 O1.2 OW0 OW1 I0.1 I0.2 I0.3

_3M2 _P1 _P2 _P3 OWStat OWPan _1B2 _1B1 _2B1

I0.4

_3B1

I0.5

_3B2

I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3

_B4 IP_FI S1 S2 S3 S4

Operando

Comentario Expulsión del Cilindro de dosificación Válvula de Vacío en Succión Válvula de Vacío en Expulsión Brazo neumático hacia posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida Brazo neumático hacia posición de distribución Led Indicador de “START” Led Indicador de “RESET” Led Indicador de “No Pieza” Byte de salida de Estación Byte de salida de Panel de Control Cilindro de Dosificación Afuera Cilindro de Dosificación Adentro Sensor de Pieza Sujeta Sensor Brazo neumático en posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida Sensor Brazo neumático en posición de Distribución Sensor de Pieza en posición de Alimentación Estado de la Estación Siguiente Botón “START” Botón “STOP” normalmente cerrado Switch Ciclo Manual/Automático Botón “RESET”

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2.7.2. Testing (Verificación) Figura 82: Estación de Verificación de piezas (Testing)

Esta MPS es la estación que diferencia y separa las piezas que están aptas para seguir el proceso; el parámetro a seguir para la aceptación o rechazo de una pieza es la altura, ya que se puede configurar la altura admisible de las piezas con un comparador que se incluye dentro de la estación; esta estación también está dotada con sensores que hacen posible la identificación de tipo de material (metálico o no) de las piezas, y la reflexión del color de la pieza para identificar si es una pieza negra o no; esto con el fin de conocer el número de piezas aceptadas y rechazadas y la características de las mismas. La estación cuenta con sensores que indican la posición de los actuadores, un sensor infrarrojo que

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identifica si la pieza es reflectiva o no para saber si la pieza es negra o no, otro sensor (capacitivo) para verificar la presencia piezas para poder iniciar la secuencia que la estación debe seguir y otro sensor que identifica la altura de las piezas a través de la configuración de un comparador, también cuenta con actuadores como: un cilindro que expulsa la pieza de la plataforma que recibe de la estación anterior (generalmente la de distribución “Distributing”); un ascensor que contiene la plataforma en donde se debe tener la pieza que es hecho en base a un cilindro; y una plataforma de deslizamiento conformada por un riel por donde van las piezas aptas y unos orificios por donde sale aire para eliminar el rozamiento de las piezas con el suelo para que así las piezas se puedan desplazar con facilidad. Los elementos principales anteriormente descritos que contiene esa estación se muestran a continuación:

Ascensor (Cilindro)

Plataforma de Deslizamiento

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Cilindro de Expulsión

Sensor de Altura

Sensor Infrarrojo

Sensor Inductivo

Sensor reflectivo de Barrera

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La secuencia que debe realizar esta estación, esta descrita en el Grafcet de la MPS mostrado en la Figura 83 y Figura 84 incluida en el CD que viene con el documento, el cual se describirá por pasos a continuación: 1. El primer paso de la secuencia es presionar el pulsador “START”, y a continuación se revisa si la estación está en la posición inicial, si lo está se setea una bandera de “START” y pasa directamente al paso 6, si no entra en el segundo paso. 2. Encender el led de indicador de “RESET”. 3. El programa debe esperar el botón de “RESET”, para mover la estación a su posición inicial. 4. En caso que exista una pieza dentro de la estación, esta será expulsada en los movimientos de RESET. 5. Cuando la estación este en su posición inicial, se setea una bandera para indicar que la estación ya está en posición para iniciar la secuencia. 6. Este es un paso vacio dentro del Grafcet, no tiene consecuencias dentro del proceso así que se puede omitir y pasar al siguiente paso. 7. Se pregunta por la bandera de “START”, si esta seteada, pasa directamente al paso 8, si no, se enciende el led indicador de “START” esperando para cumplir con las condiciones de inicio para activar la bandera para poder resetear el led de “START” y poder continuar. 8. Se pregunta por el estado de la siguiente estación, el programa espera a que la siguiente estación este libre para iniciar el proceso. 9. Al cumplirse que la estación siguiente este libre, se enciende el led indicador de pieza negra si se detecta que la pieza es negra, y se cambia el estado de la estación a “ocupada” para que la estación siguiente no realice ningún proceso hasta que el proceso de esta no termine, al terminar el proceso se debe activar un temporizador con 3 segundos y se salta al paso 11. 10. En caso que la pieza no sea negra, el led indicador de pieza negra no se enciende y se cambia el estado de la estación a “ocupada” para que la estación siguiente no realice

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ningún proceso hasta que el proceso de esta no termine, al terminar el proceso se debe activar un temporizador con 3 segundos. 11. Cuando se detecte que el temporizador del paso anterior se ha terminado, se debe elevar el ascensor. 12. El ascensor se debe detener al detectar (sensor de proximidad del cilindro principal) que ya llego a su posición final, y se debe proceder al determinar si la altura es la apropiada o no, después de determinar la altura de la pieza, se debe activar un temporizador con 2 segundos. 13. Si el sensor de altura detecta que la pieza es apta y el temporizador del paso anterior expiró, la pieza es expulsada por un cilindro y el aire de la plataforma de desplazamiento es activado. 14. En este paso se debe activar un contador con 3 segundos. 15. Al determinar que el temporizador anterior expiró se debe desactivar el aire de la plataforma de deslizamiento y se debe descender el ascensor. 16. Si el sensor de altura detecta que la pieza no es apta y el temporizador del paso anterior expiró, se debe hacer que el ascensor descienda. 17. Si el ascensor está en su posición inicial, se debe expulsar la pieza con el cilindro de expulsión, e identificar que la pieza ha sido expulsada. 18. Al determinar que el paso anterior ha terminado, se debe activar una bandera de “ciclo finalizado”, y saltar al paso numero 6. Para el caso de todas las MPS, el botón de “STOP”, debe detener la estación en su posición actual y el programa debe saltar al paso numero 1.

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Figura 83: Grafcet MPS Testing, Parte 1.

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Figura 84: Grafcet MPS Testing, Parte 2.

Ya sabiendo el proceso que debe seguir la estación, se debe tener en cuenta los parámetros de entrada y salida de la estación, para poder hacer un “Allocation List” adecuado para la programación.

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Tabla 5: Allocation List MPS de Verificación (Testing).

Operador O0.0 O0.1 O0.2 O0.3 O0.7 O1.0 O1.1 O1.3 OW0 OW1 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3

Operando Simbólico _1M1 _1M2 _2M1 _3M1 IP_N_FO _P1 _P2 _P3 OWStat OWPan Part_AV B2 B4 B5 _1B1 _1B2 _2B1 IP_FI S1 S2 S3 S4

Comentario Descenso de Cilindro Ascensor Elevador de Cilindro de Ascensor Cilindro Expulsor Salida de aire deslizador Indicación de Estación Ocupada Led Indicador de “START” Led Indicador de “RESET” Led indicador de piezas Negras Byte de salida de Estación Byte de salida de Panel de Control Sensor de Pieza Sensor Infrarrojo Sensor de Barrera Sensor de Altura Ascensor Arriba Ascensor Abajo Cilindro de Expulsión Afuera Estado de la Estación Siguiente Botón “START” Botón “STOP” normalmente cerrado Switch Ciclo Manual/Automático Botón “RESET”

2.7.3. Handling (Manipulación) Esta MPS es una de las estaciones en donde se clasifican las piezas, aquí la clasificación es dependiendo del color de la pieza (Negra o No) y es distribuida a uno de los dos canales que tiene la estación, cuenta con un sensor infrarrojo que identifica la reflexión del color, también cuenta con un sensor de proximidad para identificar cuando una pieza está en la posición de alimentación de la estación, también cuenta con 3 actuadores que sirven para llevar de la posición de alimentación a el canal correspondiente que son: una pinza para psujeción, un cilindro que hace que la pinza suba o baje para poder agarrar o soltar la pieza en el lugar adecuado y un riel por donde se mueve el cilindro que sujeta.

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Figura 85: Estación de Manipulación (Handling).

Los elementos principales que contiene esta estación se muestran a continuación:

Carril de Movimiento

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Pinza

Cilindro para bajar o subir la Pinza

Canal Deslizador

Sensor Infrarrojo

Sensor de Proximidad

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La secuencia que debe realizar esta estación, esta descrita en el Grafcet de la MPS mostrado en la Figura 86 y Figura 87 incluida en el CD que viene con el documento, el cual se describirá por pasos a continuación: 1. El primer paso de la secuencia es presionar el pulsador “START”, y a continuación se revisa si la estación está en la posición inicial, si lo está se setea una bandera de “START” y pasa directamente al paso 5, si no entra en el segundo paso. 2. Encender el led de indicador de “RESET”. 3. El programa debe esperar el botón de “RESET”, para mover la estación a su posición inicial. 4. Cuando la estación este en su posición inicial, se setea una bandera para indicar que la estación ya está en posición para iniciar la secuencia. 5. Este es un paso vacio dentro del Grafcet, no tiene consecuencias dentro del proceso así que se puede omitir y pasar al siguiente paso. 6. Se pregunta por la bandera de “START”, si esta seteada, pasa directamente al paso 7, si no, se enciende el led indicador de “START” esperando para presionar el botón de “START” para activar la bandera para poder resetear el led de “START” y poder continuar. 7. Se indica que la estación está desocupada para que le sea suministrada una pieza. 8. Una vez que la pieza es suministrada se activa la salida que indica que la estación está ocupada y se espera 3 segundos. 9. Se abre y se extiende la pinza para levantar la pieza. 10. Una vez que la pinza está abierta y extendida se cierra la pinza para aprisionar la pieza. 11. Cuando la pieza se encuentra sujeta se procede a retraer la pinza.

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12. Una vez que se encuentra retraída la pinza y se encuentra que la pieza es negra se realiza el desplazamiento del brazo al deslizadero para piezas negras y se pasa al paso 14. De no ser negra la pieza se pasa al paso 13. 13. Una vez que se encuentra retraída la pinza y se encuentra que la pieza no es negra, se procede a desplazamiento del brazo al deslizadero para las piezas rojas y plateadas, luego se continúa con el paso 14. 14. Se espera a que todo esté listo para el descenso. 15. Si la bajada esta libre se extiende la pinza. 16. Una vez que está extendida la pinza se abre para soltar la pieza. 17. Una vez abierta se retrae la pinza. 18. Cuando la pinza esta retraída se activa el movimiento a la posición inicial y se activa la salida de ciclo terminado. 19. Una vez que llega a la posición inicial queda todo listo para un nuevo ciclo, esperando en el paso 5.

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Figura 86: Grafcet MPS Handling, Parte 1.

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Figura 87: Grafcet MPS Handling, Parte 2

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Ya sabiendo el proceso que debe seguir la estación, se debe tener en cuenta los parámetros de entrada y salida de la estación, para poder hacer un “Allocation List” adecuado para la programación. Tabla 6: Allocation List MPS Manipulación (Handling). Operando Simbólico

Operador

Comentario

O0.0

_1M1

Handling to upstream station

O0.1

_1M2

Handling to downstream station

O0.2

_2M1

Extender Pinza

O0.3

_3M1

Abrir Pinza

O0.7

IP_N_FO

Indicación de Estación Ocupada

O1.0

_P1

Led Indicador de “START”

O1.1

_P2

Led Indicador de “RESET”

OW0

OWStat

Byte de salida de Estación

OW1

OWPan

Byte de salida de Panel de Control

I0.0

Part_AV

Sensor de Pieza

I0.1

_1B1

Handling at upstream station

I0.2

_1B2

Handling at downstream station

I0.3

_1B3

Handling at sorting position

I0.4

_2B1

Gripper extended

I0.5

_2B2

Gripper retracted

I0.6

_3B1

Workpiece is not black

I0.7

IP_FI

Estado de la Estación Siguiente

I1.0

S1

Botón “START”

I1.1

S2

Botón “STOP” normalmente cerrado

I1.2

S3

Switch Ciclo Manual/Automático

I1.3

S4

Botón “RESET”

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2.7.4. Sorting (Clasificación) Figura 88: Estación de Clasificación de piezas (Sorting)

Esta MPS está en cargada de clasificar las piezas dependiendo si son piezas negras, metálicas o piezas rojas, llevándolas a una canal en donde se almacenan por separado cada tipo; esta estación cuenta con un sensor de proximidad para identificar cuando llega cada pieza, otro (infrarrojo) que identifica si son reflectiva para saber si son negras o no, y otro (inductivo) que identifica si son metálicas o no, otro que detecta cuando la pieza está cayendo en una de las canales, también cuenta con actuadores como: una barrera que evita que pase la pieza mientras está siendo procesado el material y su reflexión y dos actuadores desvían la pieza para los dos primeros canales. Los elementos principales anteriormente descritos que contiene esa estación se muestran a continuación:

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Banda Transportadora

Cilindro de Barrera

Separadores

Sensor de Proximidad

Sensor Infrarrojo

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Sensor Inductivo

Sensor Reflectivo de Barrera

La secuencia que debe realizar esta estación, esta descrita en el Grafcet de la MPS mostrado en la Figura 89 y Figura 90 incluida en el CD que viene con el documento, el cual se describirá por pasos a continuación: 1. El primer paso de la secuencia es presionar el pulsador “START”, y a continuación se revisa si la estación está en la posición inicial, si lo está se setea una bandera de “START” y pasa directamente al paso 5, si no entra en el segundo paso. 2. Encender el led de indicador de “RESET”. 3. El programa debe esperar el botón de “RESET”, para mover la estación a su posición inicial. 4. Cuando la estación este en su posición inicial, se setea una bandera para indicar que la estación ya está en posición para iniciar la secuencia. 5. Este es un paso vacio dentro del Grafcet, no tiene consecuencias dentro del proceso así que se puede omitir y pasar al siguiente paso. 6. Se pregunta por la bandera de “START”, si esta seteada, pasa directamente al paso 7, si no, se enciende el led indicador de “START” esperando para presionar el botón de “START” para activar la bandera para poder resetear el led de “START” y poder continuar.

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7. Apagar el led indicador de “canales llenos”; y pregunta por estado de los canales. 8. Si los canales están llenos, se salta directamente al paso 11, si no lo están, la estación deja de estar ocupada. 9. Si llega alguna pieza la estación cambia a estar ocupada, y enciende el motor de la banda transportadora, durante 3 segundos. 10. Después de terminar los 3 segundos, se debe sensar la pieza (si es metálica o no, y si es negra o no) durante 2 segundos y saltar al paso 13. 11. Si la banda está llena, se termina el proceso de la estación y se queda esperando algún cambio en la estación durante 1 segundo. 12. La estación pasa a estar ocupada, y se enciende el led indicador de canales llenos y se enciende el led del botón “START”, esperando por algún cambio para saltar al paso 7. 13. Después de esperar por 2 segundos para reconocer la pieza, viene la parte de clasificación para separar las piezas según sean metálicas, negras o rojas. 14. si la pieza es roja, se extiende el primer separador. 15. Cuando el separador 1 haya llegado a su posición final, se retrae la barra protectora, y se espera a que la pieza llegue al canal correspondiente. 16. Si la pieza es metálica, se extiende el segundo separador. 17. Cuando el separador 2 haya llegado a su posición final, se retrae la barra protectora, y se espera a que la pieza llegue al canal correspondiente. 18. Y si la pieza es negra, no se debe extender ningún separador, y se espera a que la pieza llegue al canal correspondiente. 19. Cuando la pieza caiga en su canal correspondiente, se enciende una bandera de “ciclo terminado” y se mueve toda la estación a su estado inicial; y se salta al paso 5.

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Para el caso de todas las MPS, el botón de “STOP”, debe detener la estación en su posición actual y el programa debe saltar al paso numero 1. Figura 89: Grafcet MPS Sorting, Parte 1.

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Figura 90: Grafcet MPS Sorting, Parte 2.

Ya sabiendo el proceso que debe seguir la estación, se debe tener en cuenta los parámetros de entrada y salida de la estación, para poder hacer un “Allocation List” adecuado para la programación. Tabla 7: Allocation List MPS Clasificación (Sorting)

Operando

Operando Simbólico

Comentario

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2.8.

O0.0

_K1

Motor de Banda Transportadora

O0.1

_1M1

Actuador del primer canal

O0.2

_2M1

Actuador del segundo canal

O0.3

_3M1

Barrera

O0.7

IP_N_FO

Indicación de Estación Ocupada

O1.0

_P1

Led Indicador de “START”

O1.1

_P2

Led Indicador de “RESET”

O1.2

_P3

Led Indicador de Pieza Extraída

OW0

OWStat

Byte de salida de Estación

OW1

OWPan

Byte de salida de Panel de Control

I0.0

Part_AV

Sensor de Pieza

I0.1

B2

Sensor de Inductivo

I0.2

B3

Sensor Infrarrojo

I0.3

B4

Sensor de Pieza Extraída

I0.4

_1B1

Actuador del primer canal retraído

I0.5

_1B2

Actuador del primer canal extendido

I0.6

_2B1

Actuador del segundo canal retraído

I0.7

_2B2

Actuador del segundo canal extendido

I1.0

S1

Botón “START”

I1.1

S2

Botón “STOP” normalmente cerrado

I1.2

S3

Switch Ciclo Manual/Automático

I1.3

S4

Botón “RESET”

Recomendaciones

 Distribuirse el trabajo de montaje y programación entre los dos integrantes, de modo que una vez vaya quedando el programa se puede probar lo más pronto posible para detectar errores de programación.  Encargarse de terminar la secuencia rápidamente y después agregar las restricciones y condiciones del ejercicio.

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 En caso de tener diferentes tipos de secuencia se recomienda hacerlas en programas diferentes e irlos llamando según las necesidades.  Cuando se requiere de luces intermitentes, se recomienda hacerlas en programas diferentes con los respectivos tiempos para evitar crear confusiones en los programas principales.  Practicar el uso de las CMP y CFM para no tener inconvenientes en el uso de ellas, haciendo buen uso de las banderas de aviso de operaciones exitosas que aparecen en las memorias FU (Salidas de las CMP y CFM).  Es imprescindible tener completamente claro cómo usar temporizadores, registros y banderas, pues no hay tiempo para probar este tipo de cosas básicas durante la realización de las pruebas.  Se recomienda siempre usar registros en vez de contadores, ya que los registros puedes ser extraídos como datos, para la parte de visualización.  A la hora de hacer las rutinas de los pulsadores es recomendable detectar el flanco de bajada antes de iniciar alguna secuencia (Iniciar la secuencia cuando se suelta el pulsador), pues en muchas ocasiones pueden pasar cosas indeseables como ejecutar varias veces la misma rutina. Problema muy apreciable a la hora de trabajar con conteos.  Tener claro entre los dos participantes la forma y los parámetros que usarán en la en el “allocation list” como siempre las mismas entradas para start, stop, reset, sensores de los cilindros. De no ser posible crear rápidamente el allocation list inicial. Esto con el objetivo de no estar preguntando donde conectar cada sensor, cada pulsador y demás entradas y salidas.

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 Cuando se realizan las rutinas en programas alternos, es muy fácil desde el programa principal detenerlas con el botón de stop usando una pequeña ruina que cierre el programa alterno.  Tratar de memorizar las conexiones eléctricas y neumáticas de las MPS, pues durante las pruebas no se cuenta con los planos impresos, así que se debe interrumpir mucho al que se encuentra programando para poder verlos. Sin embargo en caso de no haberlos aprendido darle tamaños a las ventanas en los cuales los dos puedan trabajar al tiempo como se muestra en la Figura 91. Figura 91: Ejemplo de división de Ventanas de Trabajo.

 Es importante adquirir experiencia en el ajuste del sensor de altura de las piezas en la estación de Verificación (Testing), pues es un poco complejo calibrarlo debido al ajuste fino que tiene. En caso de que durante de la prueba se haya perdido mucho tiempo, se puede llegar a pensar en la posibilidad de eliminar ese pedazo de la prueba dándole rechazo a todas las negras, pues casi nunca en las piezas que se usan las piezas de color negras son de altura normal (siempre las pequeñas son las negras).  En algunas ocasiones en la estación de Verificación, los imanes del cilindro principal (elevador) pueden encontrarse desalineados, para esto se recomienda bajarlo y ejercerle presión hacia abajo hasta que se sienta cuando se acoplan, se

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puede identificar este problema moviendo el actuador a las posiciones límite y observar si presenta algún choque.  Tener presente que algunos pulsadores de las MPS vienen con luces piloto, esto con el objetivo de no estar buscando el resto de luces indicadoras.  En caso de que la MPS la entreguen armada y sin planos, es recomendable conectarse al PLC y abrir el “Online Displa” (Gafas en la barra de herramientas), a partir de esto forzar las salidas para identificarlas rápidamente. Lo mismo se puede hacer con las entradas, forzándolas físicamente y observando que entrada se activa en el PLC.  En caso de que las pruebas con las MPS u otras pruebas sean de detección de fallas, comenzar por revisar toda la parte física como (Mangueras destapadas, cables haciendo buen contacto, conexión adecuada de la parte neumática, presiones de entradas, reguladoras abiertas, sensores funcionando, válvulas funcionando, pulsadores en buen estado, etc.), revisar salidas correctas a través del Display online y por ultimo entrar a revisar la programación.  Realizar las cosas sencillas rápidamente y dejar las partes complicadas como comunicación y visualización para el final de las pruebas.  Cuando se requiera en la MPS detectar en un mismo punto diferentes piezas e identificarlas a través de varios sensores, lo más recomendable es esperar un tiempo antes de leer los sensores e identificar la pieza, pues todos los sensores tienen diferentes velocidades de lectura y pueden quedar mal identificada de no esperar un tiempo previo a la lectura.

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II. PRUEBAS TIPO COMPETENCIA Este capítulo está orientado a desarrollar las destrezas y habilidades del participante a la hora de enfrentarse a las pruebas que se presentan durante la competencia, por esta razón es necesario que las siguientes se realicen regidas por los formatos de calificación incluyendo todas las restricciones que se presentan a nivel de elementos y tiempos de desarrollo. Gran parte de este compendio de retos han sido parte de olimpiadas y eliminatorias anteriores por lo que deben servir como refuerzo para la preparación del grupo competidor. Este se encuentra dividido en los diferentes temas antes vistos, sin embargo es bueno que se seleccione una prueba de cada tema y sea aplicada en un mismo día, con el fin de de dar un mayor acercamiento a la realidad a la que se enfrentaran. Para

las

presentes

se

necesitan

tener

disponibles

módulos

neumáticos,

electroneumáticos, PLC, MPS y el software FluidSim y FST. Es necesario la persona que vaya a aplicar las pruebas al equipo haya revisado que los elementos estén disponibles y de ser posible que estén únicamente los necesarios, con el objetivo de no perder tiempos en búsqueda de elementos. Se ha procurado mantener la estructura, y redacción de las pruebas intactas, así que se recomienda fuertemente que el grupo en preparación realice un desarrollo de la prueba a conciencia tomando el tiempo límite y realizando una simulación completa como si se tratase de una competencia, de esta manera podrá sacar el máximo provecho de este limitado compendio.

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1. Pruebas Neumáticas. 1.1.

Prueba Número 1.

Problema Lo que en un principio parecía un inconveniente de fácil solución se ha complicado, es por esta razón que la empresa XMS requiere de sus servicios y conocimientos. Una prensa sencilla de avance regulado y funcionando a 4 bar cuyo control se realiza únicamente medi Inicialmente la prensa contaba con dos pulsadores, uno que la hacía avanzar y otro que cumplía con el retroceso, debido a una mala manipulación de la máquina, el pulsador de retroceso se ha dañado. Así que es necesario realizar una reparación que cumpla con una tarea similar, así que el departamento de mantenimiento sugiere que con un solo pulsador (válvula 3/2 Normalmente Cerrada) se cumplan ambas funciones de la siguiente manera: — Al pulsar una vez el cilindro debe avanzar — Al pulsar una segunda vez el cilindro debe retroceder — El circuito queda listo para iniciar de nuevo

Cabe recordar que el tiempo del cual se dispone es de 45 minutos, en el banco de trabajo usted encontrará los elementos disponibles, cuya lista se muestra a continuación. — — — — — — —

Cilindro de doble Efecto. 2 válvulas reguladoras de caudal. 3 válvulas 5/2 biestables. 2 válvulas 5/2 monoestables. Válvula 3/2 selectora. Válvula 3/2 Normalmente cerrada accionada por pulsador 6 Conexiones “T” para manguera 4.

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1.2.

Prueba Número 2.

Problema En un proceso de doblado al interior de una reconocida empresa elaboradora de perfiles metálicos, se realiza una secuencia sencilla la cual involucra dos actuadores neumáticos Encargados de transformar una lámina metálica en un producto terminado tal y como se ilustra en las figuras adjuntas.

Así entonces al accionar un pulsador neumático, sucede lo siguiente: 1. avanza el actuador 1A, llegando hasta el final de su recorrido 2. Avanza el Actuador 1B, hasta llegar al final de su recorrido 3. Retrocede el actuador 1B 4. Finalmente retrocede el actuador 1A, para que el producto sea retirado

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Misión y Limitantes Realizar un circuito neumático que cumpla con la secuencia descrita y adicionalmente como requerimiento adicional de la empresa es necesario asegurar que una vez que el cilindro 1B avanza permanezca en esa posición por un tiempo regulable para asegurar que el producto final no se deforme, pasado este tiempo la secuencia continuará hasta finalizar. Al accionar el pulsador de inicio de nuevo la secuencia debe repetirse siguiendo estos mismos pasos.

Recuerde que para realizar esta labor su grupo dispone únicamente de 45 minutos, y de los elementos que se encuentran en el banco de trabajo.

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1.3.

Prueba Número 3.

Problema Las condiciones ambientales al interior de las instalaciones de una empresa, hacen que sea estrictamente necesaria la utilización de sistemas neumáticos para la automatización de sus máquinas. En esta ocasión se requiere que su grupo de trabajo diseñe y construya un circuito (neumático), que funcione de acuerdo a lo siguiente:

1) La secuencia debe iniciar cuando se accione el pulsador neumático (válvula 3/2 NC). Designada como Pul1

2) Al hacer esto, el cilindro demarcado con 1A1 avanza y retrocede un total de 3 veces para depositar el material hasta llenar el Envase

3) Posteriormente y al terminar el proceso de llenado se debe accionar el pulsador Neumático (válvula 3/2 NC) designado como Pul2, para que el cilindro 2A1 avance para poner un nuevo envase.

4) Finalmente el cilindro 2A1 retrocede automáticamente y el sistema queda listo para iniciar de nuevo. Consideraciones Adicionales

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– El pulsador marcado con Pul2, no debe realizar ninguna acción hasta que el actuador 1A1 termine su secuencia. – El circuito debe permitir la regulación independiente de la velocidad de avance de los actuadores. – Recuerde que para realizar esta labor su grupo dispone únicamente de 45 minutos, y de los elementos que aparecen listados a continuación.

2 pulsadores neumático 3/2 NC 4 válvulas 5/2 biestables 3 reguladores de Caudal unidireccionales. 1 Contador Neumático con Preselección, NC 1 válvula triple AND 2 Cilindros neumáticos de doble efecto 3 finales de carrera neumáticos NC Mangueras de diferentes tamaños. 6 conexiones en “T” para manguera de 4 mm

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1.4.

Prueba Número 4.

Problema

Unos de nuestros clientes desea realizar un proceso de sellado en una pieza plástica.

Para lo cual debe sujetarla con un cilindro y realizar el proceso de sellado con otro cilindro que cargara la herramienta.

Para el arranque del sistema es necesario que el operario realice la activación del sistema con un accionamiento bimanual, y confirmando que el sistema se encuentra en la adecuada posición de inicio.

El proceso de mecanizado es exitoso solo si se realiza la operación de sellado esperando un tiempo en el recorrido final de la herramienta. Posteriormente de esta operación el cilindro que sujeta la operación debe retroceder.

El sistema debe permitir graduar la presión de ingreso de la herramienta y la velocidad de avance y retroceso de los cilindros.

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De la misma manera el sistema debe tener una paro de emergencia que me permita volver los cilindros a posición inicial en el momento de obturar el pulsador de emergencia.

Tarea: Realice el diseño del sistema adecuado para la aplicación. Realice el montaje del sistema Realice las suficientes pruebas para la entrega al cliente final.

Puntos de evaluación:       

Se evaluará el conocimiento de la simbología según la norma ISO 1219, la utilización de los elementos especificados, el funcionamiento del sistema y el tiempo utilizado para la implementación. Utilización diagrama Espacio- Fase Uso secuencia literal Plano de la situación Se evaluará el funcionamiento de la secuencia. Se evaluara si el sistema presenta fugas. Se evaluara montaje del sistema.

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2. Pruebas Electroneumáticas. 2.1.

Prueba Número 1.

Problema: El departamento de proyectos de la empresa XMS tiene una importante entrega que realizar de la cual depende el futuro de nuevas y benéficas negociaciones, sin embargo, debido a problemas externos dispone únicamente de 45 minutos para realizar un sistema para una máquina de selección que cumpla con las siguientes especificaciones:

1. Sistema de seguridad compuesto de dos pulsadores, el proceso únicamente arranca cuando ambos son pulsados simultáneamente, adicionalmente y para evitar inconvenientes de seguridad, el sistema no puede arrancar si el operario pulsa cualquiera y tarda más de un segundo en pulsar el siguiente. 2. Ciclo continuo de selección y expulsión, realizado por un sistema de dos actuadores que describen la siguiente secuencia A+/A-/B+/B-, una y otra vez sin detenerse. 3. El cilindro A, debe avanzar lento y retroceder lo más rápido posible.

Al revisar en la bodega del departamento encuentra, que para la realización de este proyecto únicamente dispone de los elementos listados a continuación

— Dos sensores magnéticos de contactos REED Normalmente abiertos — Dos pulsadores con 2 contactos normalmente abiertos y dos contactos normalmente cerrados cada uno — Una electroválvula 5/2 monoestable — Una electroválvula 5/2 biestable — Dos temporizadores eléctricos con retardo a la conexión — Un temporizador eléctrico con retardo a la desconexión. — Tres relevos triples (3 contactos NC y NA cada uno). — Dos actuadores de doble efecto. — 2 Válvulas OR — 2 válvulas AND

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— 1 válvula de escape rápido — 5 válvulas reguladoras de caudal — Fuente de aire comprimido y Fuente 24 VDC

Basado en la información anterior puede usted encontrar una manera de sacar adelante esta negociación, arreglando este inconveniente???? Simule su solución utilizando FluidSim y los elementos listados

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2.2.

Prueba Número 2.

Problema: Un dispositivo para almacenamiento momentáneo en un proceso de fabricación de esferas luce como aparece en la siguiente ilustración

Al accionar un pulsador eléctrico NA, debe ocurrir lo siguiente: 1. 2. 3. 4.

El actuador 1A avanza expulsando la esfera hacia el siguiente actuador Al llegar al final de su recorrido retrocede Una vez que 1A ha terminado su movimiento, el cilindro 1B avanza para depositar la esfera en el contenedor de la parte superior. Al llegar al final de su recorrido, el actuador 1B retrocede.

El actuador Neumático de Giro 1C, se encarga de dosificar las esferas una a una realizando un movimiento hasta el final de su recorrido y de vuelta. Este movimiento se realizará siempre y cuando exista pieza en el contenedor (sensor óptico de detección de piezas activo) y no se encuentre ninguna esfera en el punto 4 del diagrama (Para saber si se encuentra o no una esfera allí la máquina cuenta con un interruptor NA que se activa cuando la palanca no tiene peso alguno, es decir, cuando no se encuentra una esfera en la palanca)

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Misión y Limitantes. Elaborar un circuito Electroneumático utilizando el Fluid SimP versión 4 que cumpla con los requerimientos anteriormente descritos, y teniendo en cuenta adicionalmente las siguientes limitantes. 1. 2. 3. 4. 5.

Los sensores para detección de posición de los cilindros de doble efecto deben ser de tipo magnético. Los sensores para detección de posición del actuador de giro deben ser de tipo inductivo Si ocurre algún fallo en la alimentación eléctrica, todos los actuadores deben volver a su posición inicial. El sensor óptico y el interruptor para detección de esfera deben ser ubicados en el plano y para efectos de simulación se activarán de manera manual (haciendo clic sobre ellos). El tiempo de la prueba no puede ser superior a 45 minutos.

141

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2.3.

Prueba Número 3.

Un cilindro neumático de doble efecto provisto de una canastilla se utiliza para la inmersión de materiales en un baño que hace parte de un proceso de galvanizado. La tarea de su grupo consiste entonces en el diseño de un circuito para esta labor, teniendo en cuenta que este debe funcionar de la siguiente manera:

Diagrama de Espacio - Fase

- Al presionar un pulsador de inicio, el

S3

cilindro retenedor sujeto como lo sugiere la figura avanza para sumergir

S2

la canastilla dentro del baño S1

Bath 1

- Al llegar al final de su recorrido, el cilindro retrocede, sacando la canastilla del baño. El cilindro llegará hasta la mitad del recorrido y avanzará de nuevo para sumergir la canastilla una segunda vez.

- Al alcanzar de nuevo la posición final el cilindro debe retroceder completamente para retirar la canastilla y así culminar esta etapa del proceso de galvanizado.

Es decir, el sistema debe cumplir con la tarea descrita por el diagrama espacio-fase de la figura.

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Consideraciones Adicionales

– Los sensores utilizados para el diseño tienen que ser de tipo óptico

– El circuito debe permitir la regulación de la velocidad de avance y de retroceso del actuador neumático, aplicando restricción al aire de escape de las cámaras de los actuadores.

– Recuerde que para realizar esta labor su grupo dispone únicamente de 45 minutos,

– En caso de una eventual falla de la energía, el sistema debe asegurar que la canastilla será retirada del baño

– Tenga presente que el plano del sistema a presentar no debe admitir ningún error cuando se desee correr la simulación.

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2.4.

Prueba Número 4.

Montaje en Banco. Su grupo de trabajo ha sido encomendando para la completa revisión y puesta a punto de un circuito electroneumatico que hace parte de una máquina que cumple una labor de llenado sencilla.

El departamento de proyectos le ha entregado a su grupo el siguiente plano:

1

+24V

2

4

6

7 3

3

3 E1 S1

K1

S2

4

4

1 A1

K1

K2

3

3

T3 4

K3 4

4

T3 2

K3

K2

10

1

K2

A1

9

3

4

S3

A1

8

2 A1

Y4 A2

A2

A2 Y1

Y3

Y2

T3

5

0V

A2

7

6

8

10

7

9

El cual va acompañado del esquema neumático que también se presenta a continuación.

S3

S1

Retenedor

S2

Cil. Llenado.

El equipo está consciente de que el circuito presenta un problema que le impide cumplir de manera adecuada con su labor, pues si se pone a funcionar el circuito la secuencia descrita es la

4

2

5

3

Y1

Y2

1

4

2

5

3

Y3

Y4

siguiente:

1

144

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- Al presionar el pulsador de arranque, el cilindro retenedor avanza. -En ese mismo instante inicia un temporizado de 5 segundos. - Al finalizar el temporizado el cilindro de llenado inicia su carrera de avance. - Una vez el cilindro de llenado llega a su posición final, entonces el cilindro retenedor regresa a su posición inicial y finalmente al llegar al final de su recorrido este hace retornar el cil de llenado a su posición inicial

La tarea de su grupo consistirá en realizar el montaje electroneumático respetando al máximo el esquema neumático y la ubicación de los sensores, pero realizando las correcciones necesarias para que el circuito cumpla con la siguiente secuencia al oprimir el pulsador de arranque.

-Avanza cilindro Retenedor -Al llegar al final avanza el cilindro de llenado -Una vez al final, retrocede el cilindro retenedor. -Comienza un temporizado de 5 segundos -Transcurrido el tiempo regresa el cilindro de llenado a su posición inicial, y el sistema queda listo para iniciar.

145

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2.5.

Prueba Número 5.

Un dispositivo de ensamble sencillo compuesto de tres actuadores luce como lo muestra la figura a continuación:

Al accionar un pulsador eléctrico NA, el sistema de actuadores debe realizar los movimientos correspondientes al diagrama de espacio fase que aparece a la derecha. Es decir: 5. 6. 7. 8. 9.

El actuador 1A avanza con la pieza base para el ensamble Al llegar al final, el cilindro 2A avanza para insertar la primera pieza. Una vez que 2A termina su recorrido, el cilindro 3A avanza para culminar el ensamble. Al finalizar el recorrido de 3A, regresa junto con el cilindro 1A a su posición inicial. Concluido este último movimiento el cilindro 2A retorna a su posición de reposo, dejando el sistema listo para iniciar de nuevo.

Consideraciones Adicionales.

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Elaborar un circuito Electroneumático utilizando el Fluid SimP versión 4 que cumpla con los requerimientos anteriormente descritos, y teniendo en cuenta adicionalmente las siguientes limitantes. 6. 7. 8. 9.

Los sensores para detección de posición de los cilindros deben ser de tipo magnético. Se pueden utilizar como máximo 7 relevos con dos contactos abiertos, y 2 contactos cerrados cada uno. Si ocurre algún fallo en la alimentación eléctrica, todos los actuadores deben volver a su posición inicial Solo se permite un pulsador de inicio con contacto NA, para dar inicio al sistema. El tiempo de la prueba no puede ser superior a 45 minutos.

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2.6.

Prueba Número 6.

Unos de nuestros clientes desea realizar la repotenciación

de

un

proceso

de

mecanizado de piezas para lo cual necesita un cilindro que le permita desplazar la pieza y prensarla.

Posteriormente otro cilindro que tiene la herramienta realiza el mecanizado esto quiere decir que el cilindro baja, al terminar de mecanizar la pieza la herramienta debe subir

Antes de terminar la operación, un tercer cilindro debe colocar un sello indicando que la pieza ya se mecanizo.

Finalmente el cilindro de la prensa se abre para liberar la pieza poder ser tomada por el operario.

La maquina tiene el siguiente circuito Básico Neumático, el cual debe ser utilizado para la aplicación.

Los sensores del cilindro de mecanizado son de tipo inductivo, los demás son finales de carrera mecánicos

148

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Cilindro Prensa S1

S2

4

2

5

3

Y1

Cilindro Sello

Cilindro Mecanizado S3

S4

4

2

5

3

Y3 1

S5

Y4

1

S6

4

2

5

3

Y5

Y6

1

1

El cliente desea que como parte de la repotenciación podamos controlar la velocidad de salida de los actuadores y de la misma forma la presión de mecanizado de la pieza.

Tarea:

149

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Realice el diseño electroneumático en FluidSim del sistema adecuado para la aplicación.

Haga las modificaciones necesarias.

Realice las suficientes pruebas para la entrega al cliente final.

Puntos de evaluación:         

Se evaluará el conocimiento de la simbología según la norma ISO 1219, la utilización de los elementos especificados, el funcionamiento del sistema y el tiempo utilizado para la implementación. Utilización diagrama Espacio- Fase Uso secuencia literal Plano de la situación Se evaluará el funcionamiento de la secuencia. Se evaluara si el sistema presenta fugas. Se evaluara montaje del sistema en el software Cumplimiento de las especificaciones del cliente. Método usado para la solución

3. Pruebas PLC. 3.1.

Prueba Numero 1.

Problema

150

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En este caso su grupo ha sido designado para el control de una secuencia utilizando un PLC, este debe realizarse de acuerdo a necesidades específicas del cliente las cuales se describen a continuación: — Para el inicio de la secuencia se requiere una clave de seguridad, la cual funcionará de la siguiente manera: se carga el número deseado en el registro número 4, luego se pulsa Start (I0.5) el sistema comprueba si la clave es correcta (5678) en cuyo caso inicia la secuencia, en caso contrario el programa provee otras 2 oportunidades más y si la clave no coincide la máquina se bloquea y envía una señal de alarma (enciende una luz conectada a O0.3).

— Si el sistema se bloquea será posible desbloquearlo utilizando el código 1111 cargado en el mismo registro y pulsando Start, sin embargo el programa debe comenzar de nuevo solicitando la clave siguiendo el proceso descrito anteriormente

— La secuencia que describe el sistema consta de un solo cilindro, el cual avanza y retrocede una vez, un segundo después, el cilindro realiza este ciclo dos veces, un segundo luego, .lo realiza tres veces, un segundo después cuatro veces y así sucesivamente, hasta que se pulse Stop (I0.6), el cilindro posee dos sensores para inicio y final de carrera conectados a I0.3 y I0.4 respectivamente, la válvula que lo controla es una 5/2 biestable cuyas bobinas están conectadas a O0.4 y O0.5

Tiempo disponible para realizar la prueba, 45 minutos.

151

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3.2. Prueba Número 2. Problema En este caso Usted ha sido designado para el control de una secuencia utilizando un PLC, este debe realizarse de acuerdo a necesidades específicas del cliente las cuales se describen a continuación:

1. Realizar el programa de funcionamiento de acuerdo con las siguientes consideraciones utilizando el software FST4.

 El sistema debe realizar |A+ |B+ |B- |A- |B+ |B-|.

la

secuencia

de

movimientos

 El sistema debe tener la posibilidad de escoger entre ciclo único y ciclo continuo.

 El sistema en funcionamiento en ciclo continuo debe detenerse automáticamente a los 20 segundos de haberse activado.

2. Realizar la puesta en funcionamiento del sistema utilizando el PLC FEC20 ó FEC34 dispuesto en el banco de trabajo.

Verifique que los sensores conectados al PLC funcionen de manera adecuada antes de comenzar a realizar la programación correspondiente.

Recuerde que cuenta con 45 minutos para la realización de esta prueba.

152

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3.3.

Prueba Número 3

Problema

En el banco de trabajo su grupo cuenta con un sistema de manipulación de dos ejes para clasificación de tarjetas, similar al que se observa en la siguiente figura.

Al iniciar el sistema (al encenderlo), el eje debe llegar automáticamente hasta el sensor de posición inicial, retraer el cilindro de sujeción y apagar el generador de vació (esta es la posición de reposo).

Ahora, dependiendo del pulsador que se oprima se tienen diversas alternativas:

1. Al oprimir el pulsador NA conectado a I0.2; el sistema debe realizar los movimientos adecuados para tomar una tarjeta de la posición inicial, sujetarla y llevarla hasta la posición intermedia (2), donde la depositaría y volvería a la posición de reposo.

2.

Al oprimir el pulsador NA conectado a I0.3 el sistema debe realizar los movimientos adecuados para tomar una tarjeta de la posición inicial y llevarla hasta la posición final (3), donde la depositará y luego volverá al punto de partida.

3.

Si se activa el pulsador con enclavamiento de PARO (contacto NC conectado a I0.4), el sistema se detiene y desactiva el generador de vacío (en caso de que se encuentre activo), al desactivar el enclavamiento de PARO, el sistema volverá a su posición de reposo.

Misión y limitantes.

153

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Realizar un programa de PLC que cumpla las funciones anteriormente descritas, y que adicionalmente se mantenga dentro de las siguientes condiciones: 1.

2. 3.

4. 5.

Mientras se encuentre realizando cualquiera de los dos recorridos para depositar las tarjetas, el indicador lumínico del pulsador correspondiente debe activarse de manera intermitente (encendido 50 ms, apagado 50 ms) Los pulsadores de selección de trayectoria no deben realizar ninguna acción mientras el sistema está en movimiento. El único pulsador que debe funcionar en todo momento es el de PARO En caso de que no disponga de sensores para la detección de posición de actuadores en el sistema, debe recurrir a temporizadores en valores que se estimen convenientes para llevar a cabo el proceso. El conexionado de entradas y salidas debe coincidir con la tabla anexa a esta prueba Se disponen de 45 minutos para la realización de la misma.

I0.0

Sensor inicio carrera Eje

O0.2

Bobina Avance Cilindro

I0.1

Sensor Fin Carrera Eje

O0.3

Bobina Retroceso Cilindro

I0.2

Pulsador NA trayectoria 1

O0.4

Bobina Generador Vacío

I0.3

Pulsador NA trayectoria 2

O0.6

Movimiento Eje Avance

I0.4

Pulsador de PARO

O0.7

Movimiento Eje Retroceso

O0.0

Bombillo Interruptor trayectoria 1

O0.1

Bombillo interruptor trayectoria 2

154

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3.4.

Prueba Número 4.

Problema

En un parque de diversiones se realizará la automatización completa de las secuencias realizadas por una serie de actuadores utilizados en algunas atracciones.

El PLC que se utilizará debe tener 3 pulsadores conectados a diferentes entradas.

Al oprimir el pulsador número uno, las tres primeras salidas del PLC deben encenderse de manera secuencial tal y como lo muestra el siguiente diagrama.

Estado Inicial

1 seg. Después

1 seg después

1 seg después

1 seg después

1 seg después

Al finalizar la secuencia se repetirá de manera indefinida.

Al oprimir el pulsador número dos, las salidas O0.3 y O0.4, deberán encender y apagar simultáneamente (1 segundo encendido, 1 segundo apagado), por un tiempo indefinido.

Al oprimir el pulsador número tres, las tres últimas salidas del PLC (O0.7, O0.6 y O0.5) realizarán una secuencia similar a la tarea del pulsador número uno, pero esta secuencia se realizará de manera

155

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descendente, es decir, primero encenderá la salida O0.7, Luego de un segundo O0.6 y pasado un segundo encenderá la salida O0.5, un segundo después iniciará el ascenso y finalmente la secuencia se repetirá por un máximo de 2 veces.

Consideraciones Adicionales.

Debido a que las tres secuencias dependen de tres pulsadores distintos, y utilizan salidas diferentes, deberá ser posible tener a las tres corriendo simultáneamente, sin importar el orden en que se presionen los pulsadores.

La selección de las entradas para los pulsadores será decisión del grupo.

No se deben conectar bombillos o elementos adicionales a las salidas del PLC, para visualizar la secuencia se utilizarán los LED disponibles en la cara frontal del mismo

La secuencia número tres se repetirá un máximo de 2 veces, y al terminar esta deberá detenerse a sí misma y a cualquier otra secuencia que se encuentre corriendo en el momento.

156

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3.5.

Prueba Número 5.

Problema

La

siguiente

aplicación

corresponde a una solicitud muy

común

en

la

implementación de mejoras en líneas de producción.

Utilizando un plato divisor el cliente requiere hacer varias operaciones simultáneas en varias piezas del mismo tipo.

El plato funciona de la siguiente forma.

Un cilindro de simple efecto me activa las prensas para sujetar las piezas.

Otro cilindro me realiza los avances en giro necesarios para mecanizar en este caso vamos usar un plato de cuatro posiciones

Y para este caso solo vamos a colocar un cilindro que se acciona como herramienta.

157

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Denominación del componente

Marca

0 a

5

10

15

20

25

Cilindro Prensa 0 a Cilindro Plato 0 a Cilindro Mecanizado 0

El sistema debe tener un arranque bimanual.

Debe tener un paro de emergencia que me devuelva todos los cilindros a posición inicial y el contador de ciclos debe colocarse en cero.

Cada uno de los cilindros debe tener sensores de proximidad.

El sistema debe tener un Pulsador de Ciclo Único y uno de ciclo Continuo

Para el primer caso el plato solo realiza 4 movimientos.

158

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Para el segundo caso el plato realiza la operación cuantas veces se indique en un contador. Esto quiere decir que prensa la pieza mecaniza, gira mecaniza, gira mecaniza, gira mecaniza gira mecaniza abre la prensa y vuelve a comenzar cuantas veces diga el registro del contador.

Debe tener un botón de Stop el cual solo funciona para el ciclo continuo debe terminar el ciclo en que se encuentra y no continuar con los ciclos faltantes.

Y debe tener un botón de pausa el cual detendrá la secuencia en el paso que va, y se debe poder reiniciar al pulsar los botones de marcha en el paso que quedo. Si el ciclo es continuo debe terminar los ciclos que se colocaron como condición.

Cada uno de los movimientos debe ser temporizado para un mejor manejo del equipo.

159

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3.6. Prueba Número 6. Problema

La prueba se divide en tres partes de la siguiente forma:

1) Realizar el montaje y instalación de la estación del Sistema Modular de Producción MPS. Se debe realizar el montaje de la estación según los planos suministrados, para esta parte del problema se debe tener en cuenta las especificaciones en distancias y ubicación de todos los elementos de la estación. De igual forma los diferentes ajustes de la misma.

2) Realizar el programa completo de funcionamiento de una estación del Sistema Modular de Producción MPS. El problema nos plantea que se debe realizar el programa de la estación según las instrucciones de funcionamiento de la estación, en este punto se debe tener en cuenta condiciones iniciales de la estación y las diferentes condiciones que se den para que la estación trabaje en condiciones ideales. Tener en cuenta pulsadores como Stop, Reset, arranque, lámparas de funcionamiento, integración con otras unidades.

3) Crear una pantalla de visualización del proceso completo del Sistema Modular de Producción MPS. Para el problema se debe implementar un pantalla en Excel la cual me permita hacer control remoto y supervisión por medio de comunicación TCP/IP. Debe tener los siguientes valores mínimos.

160

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Estación de distribución:  Visualizar la cantidad de piezas entregadas  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Visualizar el tiempo de ciclo  Botón de START  Botón de STOP  Botón de RESET Estación de Verificación:  Visualizar la cantidad de piezas recibidas  Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras  Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Botón de START  Botón de STOP

Estación de Manipulación:  Visualizar la cantidad de piezas recibidas  Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras  Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Botón de START  Botón de STOP  Botón de RESET

Estación de Clasificación:  Visualizar la cantidad de piezas recibidas  Visualizar la cantidad de piezas clasificadas negras  Visualizar la cantidad de piezas clasificadas rojas  Visualizar la cantidad de piezas clasificadas metálicas  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Botón de START  Botón de STOP

161

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

Botón de RESET

Estación de Buffer:  Visualizar la cantidad de piezas ubicadas en la banda  Visualizar el tiempo de recorrido de la pieza  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Botón de START  Botón de STOP  Botón de RESET

Estación de Separación:  Visualizar la cantidad de piezas recibidas  Visualizar la cantidad de piezas en banda 1  Visualizar la cantidad de piezas en banda 2  Visualizar si se requiere pulsar el botón de START  Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET  Botón de START  Botón de STOP  Botón de RESET

Estos tres puntos se deben realizar siguiendo las especificaciones de funcionamiento de la estación, esta información será puesta en el escritorio del PC y está compuesta por planos Neumáticos, Eléctricos y instrucciones de funcionamiento de la estación.

La tarea estará completamente terminada cuando la estación funcione de acuerdo con las especificaciones dadas y de esta forma poder ameritar a la bonificación por tiempo.

162

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III. FORMATOS DE CALIFICACIONES Y SOLUCIONES Esta parte del trabajo está orientado hacia la persona que será la encargada de aplicar las pruebas a los grupos participantes y básicamente consiste en la agrupación de los formatos de calificación de las anteriores pruebas y algunas soluciones de esos ejercicios. De manera que las pruebas deben ser calificadas estrictamente siguiendo las pautas que indica cada formato. Y por parte del entrenador o jurado, hacer respetar las limitaciones de tiempos y puntuaciones. Evidenciando a través de estos los problemas que presente el grupo, para así poder reforzarlos. Es recomendable que el entrenador o la persona encargada haya leído previamente todos los otros capítulos para saber explícitamente en que partes debe hacer hincapié pues en el transcurso de estos se hablan de puntos claves en el desarrollo de los ejercicios. En este orden de ideas y enfocados en las olimpiadas de Mecatrónica el instructor o entrenador debe estar familiarizado con la competencia para tener una visión clara de hacia dónde debe enfocar sus energías a la hora de incentivar a los competidores.

163

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1. Formatos De Evaluación De Las Pruebas 1.1.

Formatos Neumática.

1.1.1. Formato Prueba 1.

Aspecto a Evaluar

Máximo

Uso de una válvula reguladora unidireccional en la línea de escape del cilindro para avance lento del cilindro

8

Sistema completo funcionando a 4 bar.

12

Avance del cilindro A, al pulsar la válvula 3/2 normalmente cerrada.

5

El cilindro A se mantiene en posición extendida al soltar el pulsador

5

El cilindro A retrocede al pulsar la segunda vez la válvula 3/2 normalmente cerrada.

10

El cilindro A se mantiene en posición retraída al soltar el pulsador

15

La secuencia puede realizarse de nuevo.

22

Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 18 puntos, segundo puesto 10 puntos, tercer puesto 5 puntos) Total

18

95

164

Puntos

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1.1.2. Formato Prueba 2.

Concepto a Evaluar Finales de carrera, ubicados de manera correcta, no se presenta colisión

Máxima Obtenida 10

indebida del vástago con el final de carrera Al accionar el pulsador de inicio, únicamente avanza el cilindro A

11

Cuando el cilindro A termina el recorrido, únicamente avanza el cilindro B

12

Cuando el cilindro B termina el recorrido, únicamente retrocede el cilindro

18

B Cuando el cilindro B llega al inicio de carrera, únicamente retrocede el

19

cilindro A Cuando el cilindro B termina el recorrido, permanece un tiempo regulable

30

en esa posición, y luego continúa con la secuencia La secuencia inicia de nuevo, y cada vez regula un tiempo similar al inicial

12

Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 18 puntos, segundo puesto 10

18

puntos, tercer puesto 5 puntos) Total

130

165

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1.1.3. Formato Prueba 3

Concepto a Evaluar Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del ejercicio

Máxima Obtenida 10

(5 puntos c/u) Al accionar el pulsador neumático PUL1, el cilindro utilizado como 1ª1

11

avanza. Al llegar al final de su recorrido el cilindro 1A1, retrocede automáticamente.

12

La secuencia de avance y retroceso se repite no más de tres ocasiones.

30

Al accionar el pulsador PUL2, el cilindro utilizado como 2A1 avanza, siempre

19

y cuando la secuencia anterior se culmine totalmente Al llegar al final de su recorrido y cilindro 2A1 retrocede automáticamente y

18

deja el sistema listo para iniciar de nuevo. La secuencia se repite una y otra vez, sin realizar modificaciones sobre el

12

circuito. Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

130

166

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1.1.4. Formato Prueba 4 SITUACION A EVALUAR

PUNTAJE PUNTAJE MAXIMO OBTENIDO

Secuencia correcta

60

Uso del Temporizador

10

Realizo Diagrama Espacio-Fase

5

Uso secuencia Literal

5

Use del Regulador de Presión

10

Uso de reguladores de Caudal

10

Diseño acorde con el montaje

5

Presencia de Fugas

5

Avance del Cilindro 1

5

Avance Cilindro 2

10

Retroceso Cilindro 2

5

Retroceso Cilindro 1

5

Uso de válvula de de memoria auxiliar

10

Accionamiento Bimanual

10

Uso del pulsador paro de emergencia

10

La secuencia se repite una y otra vez sin modificación alguna

10

Tiempo

25

OBSERVACIONES

TOTAL

167

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1.2.

Formatos Electroneumática

1.2.1. Formato Prueba 1.

Aspecto a Evaluar

Máximo Puntos

Uso de una válvula reguladora unidireccional en la línea de escape del cilindro para avance lento del cilindro Uso de una válvula de escape rápido en la línea de avance del cilindro para realizar el retroceso a máxima velocidad

8

12

Los elementos utilizados en el circuito se encuentran dentro de la lista proporcionada?, cada elemento adicional resta 4 puntos del

12

máximo obtenido en este aspecto El sistema de seguridad funciona de acuerdo a las condiciones descritas en la prueba El cilindro A realiza el movimiento de avance (4 puntos) y el de retroceso (4 puntos) El cilindro B realiza el movimiento de avance (4 puntos) y el de retroceso (4 puntos) La secuencia se realiza una y otra vez sin detenerse.

15

8

8

19

Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 18 puntos, segundo puesto 10 puntos, tercer puesto 5 puntos) Total

18

100

168

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1.2.2. Formato Prueba 2. Concepto a Evaluar Los sensores y detectores utilizados en el circuito, concuerdan

Máxima

Obtenida

20

con lo estipulado en la prueba (cada error restará 5 puntos) No se presentan errores al iniciar el modo simulación

5

Al accionar el pulsador eléctrico NA, el actuador 1A avanza

11

Al llegar al final de su carrera, el actuador 1A retrocede

12

Al llegar al inicio de carrera, el actuador 1B Avanza

18

Al llegar al fin de carrera, El actuador 1B retrocede

19

Al accionar de nuevo el pulsador NA, la secuencia se repite sin

5

ningún inconveniente. El actuador de giro se activa únicamente cuando se encuentran

5

activo el sensor óptico de pieza, y el interruptor en la palanca El actuador de giro retrocede automáticamente, al llegar al final

15

de su recorrido Al eliminar la alimentación eléctrica los actuadores vuelven a su

12

posición inicial. (El evaluador agregará un interruptor en la línea de alimentación general de la simulación para realizar esta prueba) Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

140

169

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1.2.3. Formato Prueba 3.

Concepto a Evaluar Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del

Máxima Obtenida 16

ejercicio (8 puntos c/u) La secuencia inicia sin presentar errores.

5

Al oprimir el pulsador 1 el cilindro avanza.

12

Al llegar al final de recorrido el cilindro retrocede

20

Al llegar a la posición intermedia, el cilindro inicia de nuevo

24

Al llegar al final del recorrido nuevamente, el cilindro retrocede

18

completamente. La secuencia se repite una y otra vez, sin realizar modificaciones

12

sobre el circuito. Sensores de acuerdo a las condiciones de la prueba, uso de válvulas

5

monoestables, cada error restará 5 puntos. Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

130

170

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1.2.4. Formato Prueba 4

Concepto a Evaluar Los sensores, reguladores utilizados en el circuito, concuerdan con

Máxima Obtenida 24

lo estipulado en la prueba (cada error restará 6 puntos)

Al accionar el pulsador eléctrico NA, el actuador 1A avanza

10

El actuador 2A avanza

16

Al llegar al final el actuador Retenedor retrocede

12

Tiempo de Espera regulado

13

Finalmente el actuador de Llenado retrocede

18

La secuencia se repite una y otra vez sin realizar modificación

19

alguna. Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

130

171

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1.2.5. Formato Prueba 5.

Concepto a Evaluar Los sensores, detectores y relevos utilizados en el circuito,

Máxima Obtenida 25

concuerdan con lo estipulado en la prueba (cada error restará 5 puntos) No se presentan errores al iniciar el modo simulación

5

Al accionar el pulsador eléctrico NA, el actuador 1A avanza

10

Al llegar al final de su carrera, el actuador 2A avanza

11

Al llegar al final de su carrera, el actuador 3A Avanza

12

Al llegar al fin de carrera, El actuador 3A y 1A retroceden

18

Al concluir el movimiento anterior el cilindro 2A retrocede, y el

12

sistema queda listo para comenzar de nuevo Al eliminar la alimentación eléctrica los actuadores vuelven a su

19

posición inicial. (El evaluador agregará un interruptor en la línea de alimentación general de la simulación para realizar esta prueba) Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

130

172

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1.2.6. Formato Prueba 6. PUNTAJE PUNTAJE MAXIMO OBTENIDO

SITUACION A EVALUAR Secuencia correcta

60

Uso secuencia Literal

20

Realizo Diagrama Espacio-Fase

20

Uso del Regulador de Presión

10

Uso de reguladores de Caudal para la salida de los elementos

10

Presencia de Fugas

5

Funcionamiento Cilindro Prensa

5

Funcionamiento Mecanizado

5

Cilindro

Funcionamiento Cilindro Sellado

5

Método para resolver el ejercicio

10

Manejo Ordenado de el espacio de trabajo

5

Implementación Monoestable

5

válvula

5/2

Accionamiento Bi manual

5

Implementación de sensores

10

Tiempo

25

OBSERVACIONES

TOTAL

173

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1.3.

Formatos Pruebas De PLC.

1.3.1. Formato Prueba 1.

Aspecto a Evaluar

Máximo

Las conexiones se realizaron de acuerdo a lo planteado en el desarrollo de la prueba. Luz conectada a O0.3, bobinas en O0.4 y O0.5, sensores conectados en I0.3 y I0.4, pulsador de Start en I0.5 y Stop en I0.6. Cada

20

error restará 6 puntos del máximo posible en este aspecto El sistema de seguridad hace que el programa se bloquee al ingresar 3 veces una clave errónea La secuencia inicia automáticamente al ingresar la clave 5678 en el registro 4 y pulsar el botón Start. Si el sistema se bloquea es posible reiniciarlo utilizando la clave 1111 cargada en el registro 4 y pulsando Start. Al iniciar la secuencia, el cilindro realiza un ciclo, luego de un segudo dos ciclos, luego tres, luego cuatro… Al pulsar Stop la secuencia se detiene.

15

15

15

15

2

Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 18 puntos, segundo puesto 10 puntos, tercer puesto 5 puntos) Total

18

100

174

Puntos

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1.3.2. Formato Prueba 2.

Aspecto a Evaluar

Máximo

El sistema Inicia al activar cualquiera de los pulsadores

8

El cilindro A avanza al iniciar la secuencia en cualquiera de los dos ciclos.

12

Luego de Avanzar el cilindro A, el cilindro B entra y sale de acuerdo a lo expuesto en las condiciones de la prueba. Finalmente el cilindro A retrocede y se completa la secuencia con los movimientos del cilindro B.

5

5

La secuencia se realiza una y otra vez en el ciclo continuo.

10

La secuencia se realiza en el ciclo único (una vez).

15

Estando en ciclo Automático la secuencia se detiene luego de haber transcurrido 20 segundos. Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 20 puntos, segundo puesto 10 puntos, tercer puesto 5 puntos) Total

22

20

97

175

Puntos

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1.3.3. Formato Prueba 3.

Concepto a Evaluar Las conexiones definidas en la prueba coinciden con las realizadas en el

Máxima 15

banco de Trabajo. (cada error restará 5 puntos) Al iniciar el PLC, el eje automáticamente buscará la posición de reposo

12

definida en la prueba Al accionar el pulsador de la trayectoria 1, el sistema realiza la secuencia

18

requerida. Al accionar el pulsador de la trayectoria 2, el sistema realiza la secuencia

18

requerida. Durante el movimiento del eje, no ocurre nada al accionar el pulsador de

12

la trayectoria 1 o el pulsador de la trayectoria 2 Las luces intermitentes funcionan de acuerdo a lo requerido, (no quedan

25

encendidas al finalizar los ciclos, tienen la frecuencia adecuada, etc) Al pulsar PARO, el sistema se detiene por completo.

20

Al liberar el pulsador de PARO, el sistema busca la posición de reposo

22

Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

160

176

Obtenida

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1.3.4. Formato Prueba 4.

Concepto a Evaluar Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del ejercicio

Máxima Obtenida 16

(8 puntos c/u) La secuencia inicia sin presentar errores.

5

Al oprimir el pulsador 1 el cilindro avanza.

12

Al llegar al final de recorrido el cilindro retrocede

20

Al llegar a la posición intermedia, el cilindro inicia de nuevo

24

Al llegar al final del recorrido nuevamente, el cilindro retrocede

18

completamente. La secuencia se repite una y otra vez, sin realizar modificaciones sobre el

12

circuito. Sensores de acuerdo a las condiciones de la prueba, uso de válvulas

5

monoestables, cada error restará 5 puntos. Puntaje Adicional por Tiempo

18

Total

130

177

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1.3.5. Formato Prueba 5. PUNTAJE PUNTAJE MAXIMO OBTENIDO

SITUACION A EVALUAR Secuencia correcta

50

Funcionamiento Ciclo Único

10

Funcionamiento Ciclo Continuo

10

Uso del Temporizador movimientos

en

los

10

Uso del contador para el giro

10

Uso del contador para el ciclo continuo

10

Uso pulsador de Stop

10

Usa pulsador Paro de Emergencia

10

Uso de Pulsador de Pausa

10

Accionamiento Bimanual

5

Conexionado Eléctrico correcto

10

Uso de cilindros

sensores

en

los

tres

OBSERVACIONES

15

Presencia de fugas

5

La secuencia se repite una y otra vez sin modificación alguna

10

Tiempo

25 TOTAL

178

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

1.3.6. Formato Prueba 6. EVALUACION ESTACION DE DISTRIBUCION Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones

y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

10

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y

10

179

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

requiere Start (led) 3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

10

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Cilindro Alimentador extendido

15

2

Actuador Rotativo en posición de almacén

10

3

Vacio Apagado

10

Obtenido

Secuencia Estación de Distribución N°

Movimiento Acción

1

Actuador rotativo hacia posición siguiente estación

Puntaje

15

2

Retraer actuador de alimentación

15

3

Actuador rotativo hacia posición Almacen

15

4

Activar Vacio

15

5

Avanzar actuador de alimentación

15

6

Actuador rotativo hacia posición siguiente estación

7

Desactiva vacio

Obtenido

15

15

180

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

8

Activar soplo de aire

15

9

Desactivar soplo de aire

15

10

Actuador rotativo hacia posición almacen

15

Situación Especial N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Enciende H1 al acabarse las piezas

15

2

Reinicia al pulsar Start

15

3

Apaga H1 al reiniciar Start

15

Obtenido

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Visualizar la cantidad de piezas entregadas

15

2

Visualizar el tiempo de ciclo

15

3

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

10

4

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

10

5

Botón de START

10

6

Botón de STOP

10

7

Botón de RESET

10

8

Implementaciones adicionales

10

181

Obtenido

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL

182

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

EVALUACION ESTACION DE MANIPULACION

Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

10

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y

10

183

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

requiere Start (led) 3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

10

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Eje lineal en posición de recogida

10

2

Cilindro de elevación retraído

10

3

Pinza Abierta

10

Obtenido

Secuencia Estación de Manipulación N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Cilindro de Elevacion Avanza

15

2

Cierra la pinza

15

3

Cilindro de elevación Retrocede

15

Obtenido

Secuencia Pieza No Negra N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Eje lineal en posición siguiente estación

15

2

Cilindro de elevación avanza

15

3

Abre la pinza

15

Obtenido

184

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

4

Cilindro de elevación retrocede

15

5

Eje lineal en la posición de recogida

15

Secuencia Pieza Negra N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Eje lineal en posición intermedia

15

2

Cilindro de elevación avanza

15

3

Abre la pinza

15

4

Cilindro de elevación retrocede

15

5

Eje lineal en la posición de recogida

15

Obtenido

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Visualizar la cantidad de piezas recibidas

15

2

Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras

10

3

Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras

10

5

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

10

6

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

10

7

Botón de START

10

8

Botón de STOP

10

185

Obtenido

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

9

Botón de RESET

10

10

Implementaciones adicionales

10

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL

186

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

ESTACION VERIFICACION

Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

10

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y

10

187

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

requiere Start (led) 3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

10

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Elevador Abajo

10

2

Expulsor retraído

10

3

Soplo de aire apagado

10

Obtenido

Secuencia Estación de Verificación N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Determina el color y el material de las piezas

15

2

Elevador hacia arriba

15

3

Medida de la altura de la pieza

15

Obtenido

Secuencia Verificación altura OK N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Activa soplo de aire

10

2

Avanza expulsor

10

3

Retare expulsor

10

Obtenido

188

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

4

Desactiva soplo de aire

10

5

Elevador hacia abajo

10

Secuencia Verificación altura no OK N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Elevador hacia abajo

15

2

Avanza expulsor

15

3

Retrocede expulsor

15

Obtenido

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Visualizar la cantidad de piezas recibidas

15

2

Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras

15

3

Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras

15

5

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

15

6

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

15

7

Botón de START

15

8

Botón de STOP

15

9

Botón de RESET

15

10

Implementaciones adicionales

15

189

Obtenido

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL

190

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

EVALUACION ESTACION CLASIFICACION

Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

10

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y

10

191

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

requiere Start (led) 3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

10

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Stopper Extendido

10

2

Desviador 1 Retraído

10

3

Desviador 2 Retraído

10

4

Motor de la banda apagado

10

Obtenido

Secuencia Estación de Clasificación N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Enciende motor de la banda

10

2

Identifica color y material

10

Obtenido

Secuencia Pieza Negra N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Retraer stopper

10

2

Pieza en último slider

10

3

Extender stopper

10

Obtenido

192

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

4

Apagar motor

10

Secuencia Pieza Roja N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Retraer stopper

10

2

Avanza desviador 2

10

3

Pieza en segundo Slider

10

4

Extender Stopper

10

5

Retarer desviador 2

10

6

Apaga Motor

10

Obtenido

Secuencia Pieza Metálica N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Retraer stopper

10

2

Avanza desviador 1

10

3

Pieza en Primer Slider

10

4

Extender Stopper

10

5

Retarer desviador 1

10

6

Apaga Motor

10

Obtenido

193

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Visualizar la cantidad de piezas recibidas

10

2

Visualizar la cantidad de piezas clasificadas negras

10

3

Visualizar la cantidad de piezas clasificadas rojas

10

4

Visualizar la cantidad de piezas clasificadas metálicas

10

5

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

10

6

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

10

7

Botón de START

10

8

Botón de STOP

10

9

Botón de RESET

10

10

Implementaciones adicionales

10

Obtenido

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL ESTACION DE BUFFER

194

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

15

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y 15 requiere Start (led)

3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

20

195

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Cilindro Tope dentro

20

2

Motor apagado

20

Obtenido

Secuencia Estación de Buffer N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Detecta que hay pieza en la banda

20

2

Enciende Motor

20

3

Detecta llegada de pieza al cilindro

20

4

Detiene pieza

20

5

Separa pieza en camino

20

6

Detecta salida de pieza

20

7

Detiene Motor

20

Obtenido

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

1

Visualizar la cantidad de piezas ubicadas en la banda

Puntaje 15

196

Obtenido

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

2

Visualizar el tiempo de recorrido de la pieza

15

3

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

15

4

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

15

5

Botón de START

15

6

Botón de STOP

15

7

Botón de RESET

15

8

Implementaciones adicionales

15

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL

197

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

ESTACION DE SEPARACION

Ensamble de MPS N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Los componentes están perfectamente ajustados a la placa perfilada

2

Los componentes han sido instalados de acuerdo con las especificaciones dadas

3

Obtenido

10

10

Las mangueras están totalmente conectadas, no presentan fugas, no presentan tensiones y se

10

encuentran perfectamente amarradas 4

Los

cables

eléctricos

se

encuentran

totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

10

perfectamente amarrados 5

Estéticamente la estación se presenta correctamente

10

Funcionamiento del Panel del Operador N°

Movimiento Acción

1

Al pulsar Stop se detiene el proceso y se requiere

Puntaje

Obtenido

10

Reset (led) 2

Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y

10

198

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

requiere Start (led) 3

Al pulsar Start se inicia el funcionamiento

10

Posición Inicial después del Reset N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Cilindro Tope Afuera

10

2

Selector retraido

10

3

Motor apagado

10

Obtenido

Secuencia Estación de Selección N°

Movimiento Acción

1

Detecta que hay pieza en la banda

20

2

Enciende Motor Banda 1

10

3

Se transporta la pieza

10

4

Se apaga motor banda 1

10

5

Pieza detectada por el sensor difuso

20

6

El cilindro stoper se ubica para la banda adecuada

Puntaje

Obtenido

20

Secuencia Selección Cuerpo Cilíndrico

199

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Retrae el stoper

10

2

Motor banda 1 se enciende

10

3

Se transporta la pieza al final de la banda

10

4

Vuelve a posición inicial

10

Obtenido

Secuencia Selección Cuerpo en Camisa N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Retrae el stoper

10

2

Motor banda 2 se enciende

10

3

Se transporta la pieza al final de la banda

10

4

Vuelve a posición inicial

10

Obtenido

Sistema de Supervisión N°

Movimiento Acción

Puntaje

1

Visualizar la cantidad de piezas recibida

15

2

Visualizar cantidad de piezas en Banda 1

15

3

Visualizar cantidad de piezas en Banda 2

15

Visualizar si se requiere pulsar el botón de START

4

Visualizar si se requiere pulsar el botón de RESET

15

200

Obtenido

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

5

Botón de START

15

6

Botón de STOP

15

7

Botón de RESET

15

8

Implementaciones adicionales

15

Bonificación Tiempo N°

Movimiento Acción

1

Bonificación Tiempo

Puntaje

Obtenido

30

TOTAL

201

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

2. Solución De Ejercicios. A manera de ejemplo se presentan a continuación una solución individual para una prueba de neumática, otra para la prueba de electroneumática, y una final para una prueba seleccionada de PLC. El hecho de incluir imitadas soluciones propuestas a los ejercicios de las pruebas obedece principalmente a dos factores: se espera que aunque el grupo no pueda desarrollar una prueba en el tiempo estipulado procure dentro de lo posible encontrar una solución al problemas pues esto reforzará en gran parte el proceso de aprendizaje que se adelanta, y segundo las soluciones a las pruebas no son únicas y cualquier configuración posible de elementos para ofrecer una solución que se ajuste a los requerimientos y que no incumpla las reglas y consideraciones adicionales, puede considerarse como válido. Se espera entonces que estos ejemplos sean suficientes para asegurar un proceso de preparación adecuado dentro de los temas que se incluyen en las olimpiadas Nacionales de Mecatrónica. Si se tienen dudas o comentarios adicionales, favor consultar a los autores a través del correo [email protected]

202

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

2.1.

Solución De Ejercicios De Neumática.

3

3 1

2

S3

1

12

2

1

51%

2

1

3

2.1.1. Solución Prueba Número 4.

1

5

3

S2

4

2

100%

1

3

2

3 5

2

3

4

5

2

1

1

2

1

100% S0

1

S1

2

3

1

S0

2

1

1

3

2

1

S2

2

1

3

4

5

1

1

2 4

S1

S3

2

1

3

2

2

1

1

100%

1

2

1

3

100%

203

0V

5

K2

S1

K1

+24V

1

2 3 7 11

31%

K1

2

5

4

S4

1

3

2

K2

1

K3

K1

S2

3

4 5 12

Y3

K2

4

25%

S3

2

S6

1

5

4

3

K3

3

K1

K2

1

3

2

5

6 14

S4

Y4

K3

Cilindro Mecanizado

6

Y5

K4

K1

7

8 10

S5

5

4

K5

K4

1

8

3

2

S6

Cilindro Sello

Y6

9

Y1

K4

10

S2

Y3

K1

11

Y4

K2

12

S3

Y5

Y6

K3

14

S5

K5

8

2.2.

Y1

S1

25%

Cilindro Prensa

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

Solución De Ejercicios De Electroneumática.

2.2.1. Solución Prueba Número 6.

204

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

2.3.

Solución De Ejercicios De PLC.

2.3.1. Solución Prueba Número 1. Operando

Operando simbolico

Comentario

O0.3

Luz

Indicador de error

O0.4 O0.5

Y1 Y2

Bobina 1 electroválvula Bobina 2 electroválvula

I0.3 I0.4 I0.5 I0.6

Sen1 Sen2 Start Stop

Sensor inicio de carrera Sensor final de carrera Pulsador de arranque Pulsador para detenerse

FW300 FW301

Conteo de intentos conteo de apoyo 1

FW302 P1

conteo de apoyo 2 programa de secuencia cilindro

R4 T0

Registro para cargar clave temporizado de 1 segundo

Programa 0 (V1) – Programa de control de claves ""--------------------------------------------------------------------------------""--------------------------------------------------------------------------------""--------------------------------------------------------------------------------""SOLUCIÓN A PRUEBA DE PROGRAMACIÓN, OLIMPIADAS DE MECATRÓNICA 2006 ""CONTROL DE SECUENCIA DE CILINDRO, MEDIANTE CLAVE ""--------------------------------------------------------------------------------""--------------------------------------------------------------------------------""--------------------------------------------------------------------------------""NOTA: ""La clave a usar en el registro 4 se cargará utilizando el online display, ""cada vez que se haga se debe pulsar start para hacerla efectiva ""el sistema funcionará siempre y cuando se respete el allocation List, definido ""en este proyecto, el cual obedece a lo descrito en la prueba ""Este paso espera que se pulse start para iniciar el proceso

205

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

STEP seguro IF THEN

N

STEP 0 IF THEN

Start NOP

'Pulsador de arranque

Start NOP

'Pulsador de arranque

""En este paso se comprueba si la clave es correcta, de ser así ""entonces se reinicializa el contador de intentos y se enciende el programa ""de lo contrario se incrementa el contador de intentos y se pasa al siguiente paso STEP 10 IF = THEN LOAD TO SET JMP TO 50 presione OTHRW INC

R4 V5678 V0 FW300 P1 FW300

'Registro para cargar clave 'Conteo de intentos 'programa de secuencia cilindro "paso que espera que stop se 'Conteo de intentos

""en este paso se pregunta si ya se llego a los 3 intentos permitidos ""en cuyo caso el programa enciende luz, y espera por la calve de desbloqueo STEP 20 IF = THEN SET OTHRW JMP TO seguro STEP 30 IF THEN

FW300 V3 Luz

'Conteo de intentos

Start NOP

'Pulsador de arranque

'Indicador de error

""en este paso se pregunta si la calve de desbloqueo es 1111, en cuyo caso ""vuelve a iniciar el proceso, en caso contrario, sigue en bloqueo STEP 40 IF = THEN LOAD TO RESET JMP TO seguro OTHRW JMP TO 30

R4 V1111 V0 FW300 Luz

'Registro para cargar clave 'Conteo de intentos 'Indicador de error

""en caso de que se ejecute la secuencia, este paso hace que el programa cero espere

206

MANUAL DE PREPARACIÓN PARA OLIMPIADAS NACIONALES DE MECATRÓNICA C. Mejía, J. Giraldo, L. Rodríguez

""hasta que se presione Stop para iniciar de nuevo el proceso STEP 50 IF THEN RESET LOAD TO TO TO JMP TO 0

Stop P1 V0 FW301 FW302 OW0

'Pulsador para detenerse 'programa de secuencia cilindro 'conteo de apoyo 1 'conteo de apoyo 2

Programa 1 (V1) – Secuencia incremental del cilindro Inicialización de los conteos de soporte, ambos con un valor de 1 STEP 0 THEN LOAD V1 TO FW301 'conteo de apoyo 1 TO FW302 'conteo de apoyo 2 ""El paso 10 y el 20 realizan la expansión y retracción del cilindro ""adicionalmente en el paso 20 se decrementa el contador de estado STEP 10 IF THEN SET RESET

Sen1 Y1 Y2

'Sensor inicio de carrera 'Bobina 1 electroválvula 'Bobina 2 electroválvula

STEP 20 IF THEN RESET SET DEC

Sen2 Y1 Y2 FW302

'Sensor 'Bobina 'Bobina 'conteo

final de carrera 1 electroválvula 2 electroválvula de apoyo 2

""en caso de que se llegue a cero, se realiza la siguiente acción ""se incrementa el contador de apoyo 1, y se carga este nuevo valor en el contador de apoyo 2 ""de esta manera siempre se tendrá un valor incremental en la secuencia. ""si el contador no ha llegado a cero, se continua con la secuencia normal del cilindro STEP 30 IF = THEN INC LOAD TO OTHRW JMP TO 10

FW302 V0 FW301 FW301 FW302

'conteo de apoyo 2 'conteo de apoyo 1 'conteo de apoyo 1 'conteo de apoyo 2

""Los pasos 40 y 50, espera que el cilindro este en posición inicial, y

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una vez allí ""temporiza un segundo para diferenciar, los ciclos del cilindro STEP 40 IF THEN SET WITH STEP 50 IF N THEN JMP TO 10

Sen1 T0 1s

'Sensor inicio de carrera 'temporizado de 1 segundo

T0

'temporizado de 1 segundo

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