Manual de teoria y práctica electroneumática avanzada

M A N U A L DE TEORIA Y P R A C T I C A E L E C T R O N E U M ATICA A V A N Z A D A

GEN-2

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

INDICE

TEMA

Pág.

SECUENCIAS

3

MÉTODO DIRECTO

4

MÉTODO BANDERA

7

MÉTODO C A S C A D A

17

MÉTODO PASO A PASO MÍNIMO

22

MÉTODO PASO A PASO MÁXIMO

27

CONTROLES LÓGICOS PROGRAMABLES

29

DIAGNOSTICO DE FALLAS EN EQUIPO

41

# S M C MÉXICO

2

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

TRANSFERENCIA DE MATERIAL Unas cajas llegan a una banda transportadora de rodillos y son trasladadas a una segunda banda por los cilindros "A y B". El cilindro "B", debe regresar hasta que el cilindro "A", alcance la posición retraída.

• • • • • • • <

•••••••• •••••••• •••••••• •••••••• ••••••••

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H S M C MÉXICO

3

ELEC T R O N E UMA TICA

AVANZADA

SECUENCIAS

CON SINCRONIA Método Directo

SIN SINCRONIA Método Bandera Método Cascada -

Método Paso a Paso Mínimo Método Paso a Paso Máximo

# S M C MÉXICO

4

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO DIRECTO

I.

PLANO DE SITUACIÓN

II.

DIAGRAMA DE POTENCIA O NEUMATICO

III.

ECUACIÓN DE MOVIMIENTOS

IV.

DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS

V.

IDENTIIFACION DE SENSORES

VI.

ANÁLISIS DE SINCRONIA

VII.

DIAGRAMA ELECTRICO O DE CONTROL

S S M C MÉXICO

5

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

DISPOSITIVO PARA REMACHAR Dos piezas han de quedar unidas, con un remache en una prensa parcialmente automatizada. Las piezas y el remache se colocan a mano, retirándose la pieza acabada también a mano después del proceso de remachado. La parte automatizada del ciclo consiste en el agarre y sujeción de las piezas (cilindro A), así como el remachado (cilindro B) y previo pulsado de un botón de marcha, ha de realizarse la operación hasta volver a la posición retraída.

1

A

0

1

H

1

2

3

1

4

1

„ 1

©SMC

MÉXICO

6

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO B A N D E R A 1er Paso Elaborar el croquis de situación Elaborar diagrama de movimientos Establecer la secuencia abreviada Identificar sensores 2o Paso Dibujar cilindros y electroválvulas de mando. 3er Paso Elaborar un listado de secuencias, usando la tabla (anexa); anotando en un renglón el número de paso, que sensores se encuentran activados y el movimiento a realizar. 4o Paso Identificar los renglones donde se tengan problemas de sincronía y marcarlos con un asterisco. 5o Paso Para hacer diferentes a dichas columnas (pasos) utilizaremos una bandera (relevador), en la primera columna.con asterisco, se pregunta que NO esté activada la bandera y en el segundo que SI este activada. Nota: Si se tienen banderas, el preguntar que NO este activada la bandera equivale a tener un contacto cerrado de dicho relevador y el preguntar que SI este activada a un contacto abierto 6o Paso Tomando como referencia el segunda columna (paso) con asterisco, una columna (paso) se energiza la bandera (relevador) de manera memorizada y una columna (paso) después, se desenergiza dicha bandera.

#SMC

MÉXICO

7

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

7 o Paso Para convertir el listado secuencial, al diagrama eléctrico a) Cada paso - columna representa una rama vertical, en el caso de que la electroválvula sea monoestable se tendrá que memorizar dicha rama. b) Cada emisor de señal se conecta en serie en dicha rama tomándose los contactos abiertos de cada sensor

Nota: Conectar cada rama a una bobina si las electroválvulas son biestables y si son monoestables las ramas se conectarán a un relevador y las bobinas a un contacto del relevador al que pertenezcan.

#SMC

MÉXICO

8

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO BANDERA

Ejercicio No.

ECUACION Instante de sensado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio Sensor importante

CONTACTO

K1

CONTACTO CONTACTO

K2 K3

EFECTOS SOLENOIDE RELEVADOR

K1

RELEVADOR

K2

RELEVADOR

K3

ANALISIS DE SINCRONIA PROBLEMAS

CILINDRO

A

CILINDRO

B

CILINDRO

C

CILINDRO

D

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

DISPOSITIVO PARA REMACHAR Dos piezas han de quedar unidas, con un remache en una prensa parcialmente automatizada. Las piezas y el remache se colocan a mano, retirándose la pieza acabada también a mano después del proceso de remachado. La parte automatizada del ciclo consiste en el agarre y sujeción de las piezas (cilindro A), así como el remachado (cilindro B) y previo pulsado de un botón de marcha, ha de realizarse la operación hasta volver a ia posición retraída

A

1

0

1

H

1

2

3

1

4

1

o 1

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MÉXICO

10

ELECTRONEUMATICA A VANZADA

METODO BANDERA

Ejercicio No.

ECUACION Instante de sensado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio Sensor importante CONTACTO

K1

CONTACTO CONTACTO

K2 K3

EFECTOS SOLENOIDE

RELEVADOR

K1

RELEVADOR

K2

RELEVADOR

K3

ANALISIS DE SINCRONIA PROBLEMAS

CILINDRO

A

CILINDRO

B

CILINDRO

C

CILINDRO

D

# S M C MÉXICO

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

DISPOSITIVO DE CIERRE En una fábrica de conservas las latas llenas son cerradas automáticamente en un dispositivo. Las tapas se encuentran en un cargador y son empujadas por el cilindro A hasta la lata que se encuentra en posición. Acto seguido, el vastago del cilindro A retrocede, posteriormente el del cilindro B sale con el dispositivo de cierre. Después de cerrar, el vastago del cilindro B regresa a su posición inicial y. la lata cerrada puede ser retirada de forma manual.

0

A

1

2

3

4

0

B 0

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO BANDERA

Ejercicio No.

ECUACION Instante de ser.sado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio Sensor importante CONTACTO

K1

CONTACTO CONTACTO

K2 -I-

EFECTOS SOLENOIDE RELEVADOR

K1

RELEVADOR RELEVADOR

K2 K3

ANALISIS DE SINCRONIA PROBLEMAS

CILINDRO

A

CILINDRO

B

CILINDRO CILINDRO

C D

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

MARCADO DE PIEZAS En una máquina especial de marcarse unas piezas. La alimentación de las piezas es a través de un depósito alimentador por gravedad, siendo empujadas contra un tope y sujetadas mediante el cilindro A, marcadas mediante el cilindro B y expulsadas mediante el cilindro C.

Caindro B Estampacíü

# S M C MÉXICO

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO BANDERA

Ejercicio No.

ECUACION Instante de sensado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio Sensor importante CONTACTO

K1

CONTACTO CONTACTO

K2 K3

EFECTOS SOLENOIDE

RELEVADOR

K1

RELEVADOR

K2

RELEVADOR

K3

ANALISIS DE SINCRONIA PROBLEMAS CILINDRO

A

CILINDRO

B

CILINDRO

C

CILINDRO

D

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

EJERCICIO Del siguiente diagrama de movimientos, encontrar el diagrama eléctrico, usando el método de la bandera.

7=1

A

0

B 0

4

y , A - d o *£¿>

x

y¿

"

A

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-

cu

»bo —

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO BANDERA

Ejercicio No.

ECUACION Instante de sensado

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio Sensor importante CONTACTO

K1

CONTACTO

K2

CONTACTO

K3

EFECTOS SOLENOIDE RELEVADOR

K1

RELEVADOR RELEVADOR

K2 K3

ANALISIS DE SINCRONIA PROBLEMAS

CILINDRO

A

CILINDRO

B

CILINDRO

C

CILINDRO

D

# S M C MÉXICO

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO BANDERA Solución del ejercicio de la página 15

Ejercicio No. ECUACION

A+

A-

B+

B-

A+

A-

Instante de sensado

0

1

2

3

4

5

a1

aO

bl

DO-

a1

I 6

7

8

9

CONDICIONES Botón de Inicio

ON

Sensor importante

aO

CONTACTO CONTACTO CONTACTO CONTACTO

NC

K1 K2 K3 K4

BOBINAS ACTIVAR ELECTROVALVULA RELEVADOR RELEVADOR RELEVADOR RELEVAOR

NA NC

NA

9

NA

N,C

Y1

Y2

Y3

ON

K1 K2 K3 K4

Y4

Y1

tan

Y2

ON ON

ANALISIS DE SINCRONIA •

PROBLEMAS CILINDRO A CILINDRO B CILINDRO C CILINDRO D

# S W C MÉXICO

**

i

D D

F D

D D

D F

D D

F D

1

8

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

METODO CASCADA 1er Paso a) Elaborar el croquis de situación b) Elaborar diagrama de movimientos c) Establecer la secuencia abreviada •2o Paso Descomponer la secuencia en grupos, de tal forma que, en un mismo grupo no se encuentren movimientos complementarios. Mínimo 3 grupos •Ser Paso Identificar sensores Identificar sensores que provocan movimiento y los que efectúan cambio de grupo •4o Paso Dibujar cilindros y válvulas de mando •5o Paso Dibujar dos líneas paralelas horizontales que representan la alimentación ( 24v y

Ov). Dibujar del ¡ado derecho entre las líneas de alimentación, tantas líneas horizontales como grupos existan •6o Paso Colocar al lado jzquierdo de las líneas de alimentación de grupo' tantos contactos eléctricos un polo dos tiros (tantos como grupos existan menos uno (-1) Se conecta el común del primero al contacto cerrado del segundo y así sucesivamente. El contacto común del último se conecta a 24V; el contacto cerrado del primero alimenta al último grupo y el contacto abierto de cada uno a su grupo correspondiente •7o Paso Los sensores que hacen cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo, para energizar a un relevador, dicha rama deberá quedar memorizada y apagarse mediante un contacto cerrado del grupo (relevador) siguiente. Cada una de estas ramas deberá tener un contacto abierto (relevador) del grupo anterior para preparar el grupo presente

# S M C MÉXICO

19

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

•8o P A S O

Las bobinas que generan el primer movimiento de cada grupo se conectan directamente a la alimentación del grupo al que pertenezcan •9o P A S O

Los sensores que pertenezcan a un grupo se conectaran a la alimentación de cada grupo y antes de la bobina que accionen

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ELECTRO-NEUMATICA

AVANZADA

PRENSA PERFILADORA

Una lamina de chapa, es colocada manualmente en la máquina. Un botón pone en funcionamiento la prensa (cilindro A) para perfilar la chapa. Una vez concluido el proceso, la pieza es expulsada (cilindro B), Además como una condición de operación, se requiere que el cilindro A cumpla con una determinada presión en la cámara trasera.

0

A

B

#9VC

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0

0

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

MAQUINA T A L A D R A D O R A Y RECTIFICADORA

En una máquina-herramientas, se coloca la pieza a maquinar de forma manual. La operación inicia cuando el taladro que es accionado por el cilindro A realiza su operación, posteriormente a esto el cilindro B se desplaza la pieza ya taladrada a la estación de rectificado, después de que la pieza ha sido rectificada, el cilindro B entra para que la pieza ya trabajada pueda ser retirada a mano.

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MÉXICO

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

DISPOSITIVO DE E S T A M P A D O

En un perfil especial debe estamparse una marca, el perfil se coloca manualmente en el dispositivo. Los cilindros A, B y C, estampan la marca correlativamente (uno seguido del otro). Cada cilindro ha de retroceder a su posición inicial después de su operación.

Cilindro C

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

ARENADO DE PIEZAS FUNDIDAS L a s p i e z a s s e c o l o c a n e n el dispositivo d e fijación d e f o r m a

m a n u a l y s u j e t a d a s por el

cilindro A . U n a v e z l o g r a d o e s t o s e a b r e la válvula d e e y e c t o r d e a r e n a p o r m e d i o d e l cilindro B d u r a n t e u n t i e m p o d e t e r m i n a d o p a r a d e s p u é s d e e s t o c e r r a r s e , p o r m e d i o del m i s m o cilindro, p a r a q u e el cilindro C d e s p l a c e el dispositivo d e a r e n a n d o h a s t a la nueva

posición;

para

repetir

la

operación

de

arenado.

Después

de

realizado

el

a r e n a d o , el v a s t a g o d e l cilindro C r e g r e s a a s u posición inicial y d e s p u é s el d e cilindro A.

0 S M C MÉXICO

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ELECTRONEUMATiCA

AVANZADA

MÉTODO PASO A PASO MÍNIMO •1er

Paso a) E l a b o r a r e l c r o q u i s d e s i t u a c i ó n b) E l a b o r a r d i a g r a m a d e m o v i m i e n t o s c) E s t a b l e c e r l a s e c u e n c i a a b r e v i a d a

•2o P a s o D e s c o m p o n e r la s e c u e n c i a e n g r u p o s , d e tal f o r m a q u e , e n un m i s m o g r u p o n o se encuentren movimientos complementarios. Mínimo 3 grupos •3er P a s o Identificar s e n s o r e s Identificar s e n s o r e s q u e p r o v o c a n m o v i m i e n t o y los

que efectúan cambio de

grupo •4o P a s o Dibujar cilindros y válvulas de m a n d o •5o P a s o Dibujar d o s líneas paralelas horizontales q u e representan la alimentación ( 24v y Ov). Dibujar

del

lado

derecho

entre

las

líneas

de

alimentación,

tantas

líneas

grupo

tantos

horizontales c o m o grupos existan •6o P a s o Colocar

al

lado

izquierdo

de

las

líneas

de

alimentación

de

contactos abiertos c o m o grupos existan. C a d a relevador de grupo, conectará a 24V a su respectivo grupo. 7o P a s o Los s e n s o r e s que h a c e n cambio de grupo se dibujan del lado izquierdo, para energizar a un relevador, d i c h a r a m a deberá q u e d a r m e m o r i z a d a y a p a g a r s e mediante un contacto c e r r a d o d e l g r u p o (relevador) siguiente. C a d a u n a d e e s t a s r a m a s d e b e r á tener un c o n t a c t o abierto (relevador) del grupo anterior p a r a p r e p a r a r el g r u p o p r e s e n t e •8o P A S O L a s b o b i n a s q u e g e n e r a n el p r i m e r m o v i m i e n t o d e c a d a g r u p o s e c o n e c t a n d i r e c t a m e n t e a l a a l i m e n t a c i ó n d e l g r u p o al q u e p e r t e n e z c a n •9o P A S O L o s s e n s o r e s q u e p e r t e n e z c a n a un grupo s e c o n e c t a r a n a la a l i m e n t a c i ó n d e c a d a grupo y antes de la bobina que accionen

©SMC MÉXICO

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

TORNO SEMIAUTOMATICO

A t r a v é s d e u n p l a n o i n c l i n a d o l l e g a n l a s p i e z a al t o r n o . E l cilindro A p o n e el c a r r o e n posición. E l cilindro B i n t r o d u c e la p i e z a e n la herramienta d e sujeción (mandril). E l cilindro C sujeta la p i e z a u n a v e z logrado esto r e t r o c e d e e l c i l i n d r o B y p o s t e r i o r m e n t e el c i l i n d r o A . L a u n i d a d d e a v a n c e D r e a l i z a s u d e s p l a z a m i e n t o p a r a h a c e r e l m a q u i n a d o e n el d i á m e t r o i n t e r i o r d e l a p i e z a . U n a v e z r e a l i z a d o s e s u e l t a l a p i e z a (cilindro C ) y s e retira m a n u a l m e n t e .

Cilindro C

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ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

MARCADO DE PIEZAS En una máquina especial de marcarse unas piezas. L a alimentación de

las

piezas es a través d e un depósito alimentador por g r a v e d a d , s i e n d o e m p u j a d a s contra un

tope

y

sujetadas

mediante

el c i l i n d r o

A , , marcadas

mediante

el cilindro

B

y

e x p u l s a d a s mediante el cilindro C .

Cilindro B Ésta rapa ¿o

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27

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

RECTIFICADORA S e d e s e a r e c t i f i c a r l a s d o s c a r a s (1 y 2) d e u n a p i e z a m e d i a n t e u n a r e c t i f i c a d o r a semiautomatizada. L a p i e z a e s c o l o c a d a d e f o r m a m a n u a l e n el dispositivo p a r a q u e s e a s u j e t a d a por el cilindro A , el cilindro B realice el traslado y la m u e l a r e a l i z a el rectificado d e la c a r a 1; u n a v e z t e r m i n a d o e s t o , e l c i l i n d r o B r e g r e s a a s u p o s i c i ó n p a r a q u e e l c i l i n d r o C t r a s l a d e e l d i s p o s i t i v o y s e p u e d a e f e c t u a r el t r a b a j o e n l a c a r a 2 d e l a p i e z a , u n a v e z r e a l i z a d o e s t o l a p i e z a e s l i b e r a d a (cilindro A ) .

1

2

3

4

5

6

7

8

9=

1 I

u

1

B

0

c

#SMC MÉXICO

0-

/\

\ /

-

\ 28

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

MÉTODO PASO A PASO MÁXIMO • S o n los m i s m o s p a s o s q u e el m é t o d o anterior, c o n las s i g u i e n t e s d i f e r e n c i a s . 1 . C a d a movimiento realiza cambio de grupo. 2

2 - . T o d o s los s e n s o r e s s e u b i c a n del lado izquierdo. 3 . L a s bobinas d e electroválvulas s e colocan del lado d e r e c h o y directamente a c a d a 9

g r u p o al q u e p e r t e n e z c a n .

©SMC

MÉXICO

29

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

T A L A D R O DE PIEZAS Las

piezas

son

colocadas

manualmente

en

un

contenedor.

Un

cilindro

n e u m á t i c o " A " e m p u j a el c o n t e n e d o r d e b a j o d e la o p e r a c i ó n d e t a l a d r a d o . L a u n i d a d taladradora

es controlada

t a l a d r a d o , el cilindro

por

"A" no

un

debe

actuador

hidráulico

regresar hasta que

"B". Después

de

realizar

la unidad taladradora

el

haya

a l c a n z a d o s u posición inicial (vastago retraído).

©SMC MÉXICO

30

ELECTRONEUMATICA

AVANZADA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC) I n t r o d u c c i ó n al Control Industrial "Podemos definir el control industrial como la manipulación indirecta de las magnitudes de un proceso de fabricación llamado planta a través de otro sistema de control" Los primeros sistemas de control se desarrollaron con la Revolución Industrial de finales de siglo XIX y principios del X X , como son componentes mecánicos y electromecánicos: engranajes, poleas, relevadores y pequeños motores, lentos y consumiendo grandes cantidades de corriente, además de que el espacio que ocupaban era grande. A partir de los años cincuenta empezaron a emplearse los semiconductores permitiendo el diseño de sistemas de control más pequeños, menor consumo de energía, más rápidos en su tiempo de respuesta y con menor desgaste en sus componentes. En la década de los setenta la complejidad y prestaciones de los sistemas de control se incrementaron por el empleo de circuitos integrados de tipo programable basados en microprocesadores. Sistema de Control. Su objetivo es el gobernar la respuesta de un proceso de fabricación por medio de los accionamientos de salida (potencia entregada al mismo), en base a las magnitudes de consigna manipuladas por el operador. Sistema de Lazo Abierto. Estos sistemas no reciben ningún tipo de información (señales) del comportamiento de un proceso de fabricación. Sistema de Lazo Cerrado. Llamados también sistemas automáticos de control porque se encargan de la toma de decisiones ante determinados comportamientos de un proceso de fabricación, detectados por sensores (retroalimentación) y de unas interíaces para adaptar las señales de