manual de preparaciÓn para olimpiadas...

2010

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.

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

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

1

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

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. 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

2. 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


2

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


3

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

2. 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

3. 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


4

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. 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

2. Solución De Ejercicios. ............................................................................................. 202

2.1. Solución De Ejercicios De Neumática ............................................................... 203

2.1.1. Solución Prueba Número 4. .......................................................................... 203

2.2. Solución De Ejercicios De Electroneumática. ................................................... 204


2.3. Solución De Ejercicios De PLC. ......................................................................... 205


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


5

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 electro-

neumática.

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


7

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.


8

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.


9

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.


10

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.


11

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:


12

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- A-

Figura 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.


15

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)


16

Figura 7: Actuadores y Válvulas de Control, Ejemplo 1

Grupos = 3

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

A+ B+ / B- C+ / C- A- I II III


17

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)


19

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.


21

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:



La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en

la Figura 7.

Pasos = 6, Cambios de Pasos y Movimientos =


22

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



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:



La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en la

Figura 7.



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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 =


25

Figura 19: Configuración Secuencia Principal, Ejemplo 3.



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.


29

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.


30

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


31

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


32

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


33

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.


34

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


35

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


36

involucran en el montaje (Bloque de válvulas, bloque de pulsadores-interruptores-

indicadores 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- A-

3. 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.

http://www.festo.com/didactic


37

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


38

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.


39

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)


Figura 32: Actuadores y Válvulas de Control, Ejemplo 4.

Grupos = 3

Cambios de Grupo y Movimientos =

Relevos de Cambio de Grupo = 2

A+ B+ / B- C+ / C- A- I II III


40

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:


41

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.


42

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:


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:


43

A+ B+ B- A-

3. 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.


44

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)


La configuración de los cilindros, válvulas de control y sensores se puede observar en

la Figura 32.


Numero de relevos = 6


45

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:


46


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


47

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


48

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.


49

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.


50

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.


51

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.


52

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.


53

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


54

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.


55

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, Sub-

Programas (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)


56

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 T# 'Temporizador

WITH #s


57

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 START 'Señal de Entrada del Pulsador

THEN SET T1 'Temporizador

WITH 3s

SET BOMBILLO 'Señal de Salida del Bombillo

STEP 1

IF N T1 'Temporizador

THEN RESET BOMBILLO 'Señal de Salida del Bombillo

JMP TO 0

O en caso de que se requiera retener un cilindro en su posición externa durante un

determinado tiempo se debe programar así:

STEP 0


AND S0 'Sensor Cilindro A, Adentro

THEN SET Y0 'Señal de Salida del Cilindro A

RESET Y1 'Señal de Retorno del Cilindro A

STEP 1

IF S1 'Sensor Cilindro A, Afuera


58

THEN SET T1 'Temporizador

WITH 2s

STEP 2

IF N T1 'Temporizador

THEN RESET Y0 'Señal de Salida del Cilindro

SET Y1 'Señal de Retorno del Cilindro A

JMP TO 0

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.


59

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 NOP

THEN LOAD V5

TO CP0 'Valor Nominal del Contador 0

SET C0 'Contador - En Incremento

STEP 1

IF REINICIO 'Pulsador de Reset para el Contador

THEN JMP TO 0

IF PIEZA 'Sensor de Piezas

THEN INC C0 'Contador - En Incremento

STEP 2

IF REINICIO 'Pulsador de Reset para el

Contador

THEN RESET C1 'Contador – En Incremento

JMP TO 0

IF N PIEZA 'Sensor de Piezas

AND C0 'Contador - En Incremento

THEN JMP TO 1


AND N C0 'Contador - En Incremento

THEN SET BOMBILLO 'Señal de Salida del Bombillo


60

STEP 3

IF REINICIO 'Pulsador de Reset para el

Contador


JMP TO 0

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 NOP

THEN SET C1 'Contador - En Decremento

LOAD V5

TO CW1 'Valor Actual del Contador 1

STEP 1


THEN JMP TO 0


THEN DEC C1 'Contador - En Decremento

STEP 2


THEN RESET C1 'Contador - En Decremento

JMP TO 0


AND C1 'Contador - En Decremento

THEN JMP TO 1


AND N C1 'Contador - En Decremento


STEP 3



JMP TO 0

Contador Usando Registros:


61

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


THEN LOAD V0

TO R1 'Registro para el Contador

STEP 1


THEN JMP TO 0


THEN INC R1 'Registro para el Contador

STEP 2


THEN LOAD V0

TO R1 'Registro para el Contador

JMP TO 0


AND ( R1 'Registro para el Contador

< V5 )

THEN JMP TO 1


AND ( R1 'Registro para el Contador

<= V5 )


STEP 3



JMP TO 0


62

2.1.3. Multitareas

La programación usando multitareas es la más eficiente y la más rápida de entender y

programar ya que utiliza varios programas dentro de la programación del proceso a

realizar; FST soporta hasta 64 programas (P0… P63), los cuales trabajan simultáneamente.

Al referirse a “simultaneo” es una forma de decir ya que el PLC no cuenta con 64

microprocesadores, como consecuencia el único procesador que tiene el PLC intercambia

muy rápidamente entre los programas existentes uno tras del otro; por esta razón se

puede llegar a pensar en el trabajo simultaneo de los programas es decir un proceso

multitareas.

En todo programa existen entradas y salidas en el inicio y en el final del proceso; las

señales de estado del proceso son leídas al inicio del proceso, y escritas al final del

proceso. El programa que se ejecuta por defecto siempre será ‘P0’, los demás serán

activados o desactivados en ese o en otro programa activo en el momento que se desee.

‘P’ es el nombre que se le da a los programas; un programa puede ser activado (SET) o

desactivado (RESET), al mismo tiempo se puede preguntar si un programa está activo o no

usando IF P# o IF N P# cuando sea requerido. Por ejemplo, se necesita programar un PLC

que cumpla con una secuencia específica, pero que también se pueda modificar el numero

de ciclos que realice cada vez que se presiones un botón de START, que también tenga un

botón de STOP y un botón de RESET; para esto se pueden usar varios programas para

hacer más sencilla la tarea de programarlos, a continuación se mostrará un ejemplo para

la programación de ‘P0’ y la activación de los programas alternos. El programa ‘P0’ nunca

dejara de estar activo ya que este es el que controla que programa se ejecuta en qué

momento.

STEP 0

IF START 'Pulsador de Inicio de Secuencia

THEN SET P1 'Secuencia a Seguir

RESET P3 'Programa de Configuración

IF CONFIG 'Botón Configurar Numero de Ciclos

THEN RESET P1 'Secuencia a Seguir

SET P3 'Programa de Configuración


63

JMP TO 2

IF STOP 'Botón para detener el proceso

THEN RESET P1 'Secuencia a Seguir

RESET P3 'Programa de Configuración

SET P2 'Programa de Secuencia de Reinicio

STEP 1

IF N P2 'Programa de Secuencia de Reinicio

THEN JMP TO 0

STEP 2

IF N P3 'Programa de Configuración

THEN SET P2 'Programa de Secuencia de Reinicio

JMP TO 1

2.1.4. Ejemplo de Programación

Para poder entender mejor este capítulo, se desarrollara un ejemplo donde se necesiten

contadores, temporizadores y multitareas; asumiendo la siguiente secuencia:

Pero también se debe tener un pulsador de “START” que inicie la secuencia, otro de

“STOP” para detener la secuencia en cualquier punto de la secuencia, y un pulsador de

“RESET” para reiniciar todas las variables, y los actuadores regresen a su posición inicial;

pero se necesita que el cilindro B se quede afuera por 1 segundo antes de entrar.

Para resolver este ejercicio, se necesita un programa principal (P0) que tome los datos de

los pulsadores para saber en qué momento accionar la secuencia, detenerla, o reiniciar las

variables y actuadores; también se necesita un programa (P1) que lleve la secuencia

completa para poder hacer más fácil la tarea del programa principal; la configuración de

los cilindros se muestra en la Figura 30; ya sabiendo esto se procede a programar así:

Tabla 1: Allocation List Ejemplo de Programación.

Operando Operando Simbólico

Comentario

O0.0 Y0 Salida del Cilindro A

O0.1 Y1 Retorno del Cilindro A

O0.2 Y2 Salida del Cilindro B

O0.3 Y3 Retorno del Cilindro B


64

I0.0 START Señal de Entrada del Pulsador

I0.1 STOP Señal de Estrada del Pulsador

I0.2 REINICIO Pulsador de Reset

I0.3 S0 Sensor Cilindro A adentro

I0.4 S1 Sensor Cilindro A afuera

I0.5 S2 Sensor Cilindro B adentro

I0.6 S3 Sensor Cilindro B afuera

P1 Programa Secuencia

R1 Registro de conteo de ciclos

T1 Temporizador del Cilindro B

Programa Principal (P0)

STEP 0


THEN LOAD V3

TO R1 'Registro de conteo de ciclos

SET P1 'Programa Secuencia

IF STOP 'Señal de Estrada del Pulsador

THEN RESET P1 'Programa Secuencia

STEP 1

IF REINICIO 'Pulsador de Reset

THEN RESET Y0 'Salida del Cilindro A

SET Y1 'Retorno del Cilindro A

RESET Y2 'Salida del Cilindro B

SET Y3 'Retorno del Cilindro B

RESET T1 'Temporizador del Cilindro B

JMP TO 0

Programa de la Secuencia (P1)

STEP 0

IF S0 'Sensor Cilindro A adentro

THEN SET Y0 'Salida del Cilindro A

RESET Y1 'Retorno del Cilindro A

STEP 1

IF S1 'Sensor Cilindro A afuera

AND S2 'Sensor Cilindro B adentro

AND ( R1 'Registro de conteo de ciclos

= V0 )

THEN JMP TO 4

IF S1 'Sensor Cilindro A afuera


AND ( R1 'Registro de conteo de ciclos

> V0 )

THEN SET Y2 'Salida del Cilindro B

RESET Y3 'Retorno del Cilindro B


65

DEC R1 'Registro de conteo de ciclos

STEP 2

IF S3 'Sensor Cilindro B afuera

THEN SET T1 'Temporizador del Cilindro B

WITH 1s

STEP 3

IF N T1 'Temporizador del Cilindro B

THEN RESET Y2 'Salida del Cilindro B

SET Y3 'Retorno del Cilindro B

JMP TO 1

STEP 4

IF S2 'Sensor Cilindro B adentro

THEN RESET Y0 'Salida del Cilindro A

SET Y1 'Retorno del Cilindro A

JMP TO 0

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:


66

la configuración de cilindros y válvulas de control que se usa es como se muestra en la

Figura 30.

IF F0.0 'Paso 0

AND START 'Pulsador de inicio

THEN SET Y0 'Sacar cilindro A

RESET Y1 'Entrar cilindro A

SET F0.1 'Paso 1

RESET F0.0 'Paso 0

IF F0.1 'Paso 1

AND S1 'Sensor cilindro A afuera

THEN SET Y2 'Sacar cilindro B

RESET Y3 'Entrar cilindro B

SET F0.2 'Paso 2

RESET F0.1 'Paso 1

IF F0.2 'Paso 2

AND S3 'Sensor cilindro B afuera

THEN RESET Y2 'Sacar cilindro B

SET Y3 'Entrar cilindro B

SET F0.3 'Paso 3

RESET F0.2 'Paso 2

IF F0.3 'Paso 3


THEN SET Y1 'Entrar cilindro A

RESET Y0 'Sacar cilindro A

RESET F0.3 'Paso 3

SET F0.0 '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


67

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”.


68

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”.


69

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”.


70

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.


71

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 START 'Pulsador de Inicio de Secuencia

THEN CMP 0 " Realtime clock: set time

WITH V0 " Hour, 0..23

WITH R3 " Minute, 0..59

WITH R2 " Second, 0..59

WITH R1 " Hundreths, 0..99

IF LAP 'Pulsador para Obtener el Tiempo

THEN CMP 1 " Realtime clock: get time

LOAD FU32 " Hour (0 to 23)

TO R14 'Registro de Horas

LOAD FU33 " Minute (0 to 59)

TO R13 'Registro de Minutos

LOAD FU34 " Second (0 to 59)

TO R12 'Registro de Segundos

LOAD FU35 " 1/100 Seconds (0 to 99)


72

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".


73

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.


74

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.


75

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.


76

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:


77

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.


78

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 OPENCOM

Enviar PRINTCOM

Recibir READLCOM

Cerrar Puerto 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


79

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.


80

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.


81

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.


82

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.


83

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


84

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.


85

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


86

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) Ir a la siguiente ruta: Extras>>Preferences>>Comunication

b) Seleccionar “Use TCP/IP”

c) Hacer click en “Search”

d) 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.


87

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


88

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.


89

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


90

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


91

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:


92

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-ejecutar-en-modo-para-programadores-HA010173052.aspx


93

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)


94

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:


95

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


96

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.


97

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:


98

Cilindro de Expulsión

Brazo Neumático

Actuador de Giro


99

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


100

“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


101

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.


102

Figura 81: Grafcet MPS Distributing, Parte 2.


103

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).


Comentario

O0.0 _1M1 Expulsión del Cilindro de dosificación

O0.1 _2M1 Válvula de Vacío en Succión

O0.2 _2M2 Válvula de Vacío en Expulsión

O0.3 _3M1 Brazo neumático hacia posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida

O0.4 _3M2 Brazo neumático hacia posición de distribución

O1.0 _P1 Led Indicador de “START”

O1.1 _P2 Led Indicador de “RESET”

O1.2 _P3 Led Indicador de “No Pieza”

OW0 OWStat Byte de salida de Estación

OW1 OWPan Byte de salida de Panel de Control

I0.1 _1B2 Cilindro de Dosificación Afuera

I0.2 _1B1 Cilindro de Dosificación Adentro

I0.3 _2B1 Sensor de Pieza Sujeta

I0.4 _3B1 Sensor Brazo neumático en posición donde se encuentra la pieza para ser distribuida

I0.5 _3B2 Sensor Brazo neumático en posición de Distribución

I0.6 _B4 Sensor de Pieza en posición de Alimentación

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”


104

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


105

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


106

Cilindro de Expulsión

Sensor de Altura

Sensor Infrarrojo

Sensor Inductivo

Sensor reflectivo de Barrera


107









inicial.

4. En caso que exista una pieza dentro de la estación, esta será expulsada en los

movimientos de RESET.






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


108

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.




109

Figura 83: Grafcet MPS Testing, Parte 1.


110

Figura 84: Grafcet MPS Testing, Parte 2.





111

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

Operador Operando Simbólico

Comentario

O0.0 _1M1 Descenso de Cilindro Ascensor

O0.1 _1M2 Elevador de Cilindro de Ascensor

O0.2 _2M1 Cilindro Expulsor

O0.3 _3M1 Salida de aire deslizador

O0.7 IP_N_FO Indicación de Estación Ocupada



O1.3 _P3 Led indicador de piezas Negras



I0.0 Part_AV Sensor de Pieza

I0.1 B2 Sensor Infrarrojo

I0.2 B4 Sensor de Barrera

I0.3 B5 Sensor de Altura

I0.4 _1B1 Ascensor Arriba

I0.5 _1B2 Ascensor Abajo

I0.6 _2B1 Cilindro de Expulsión Afuera






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.


112

Figura 85: Estación de Manipulación (Handling).

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

Carril de Movimiento


113

Pinza

Cilindro para bajar o subir la Pinza

Canal Deslizador

Sensor Infrarrojo

Sensor de Proximidad


114









inicial.








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.


115

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.


116

Figura 86: Grafcet MPS Handling, Parte 1.


117

Figura 87: Grafcet MPS Handling, Parte 2


118




Tabla 6: Allocation List MPS Manipulación (Handling).

Operador Operando Simbólico

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







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







119

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:


120

Banda Transportadora

Cilindro de Barrera

Separadores

Sensor de Proximidad

Sensor Infrarrojo


121

Sensor Inductivo

Sensor Reflectivo de Barrera









inicial.








continuar.


122

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.


123



Figura 89: Grafcet MPS Sorting, Parte 1.


124

Figura 90: Grafcet MPS Sorting, Parte 2.




Tabla 7: Allocation List MPS Clasificación (Sorting)


Comentario


125

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




O1.2 _P3 Led Indicador de Pieza Extraída




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





2.8. 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.


126

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.


127

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


128

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.


129

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.


130


131

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.


132


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


133

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.


134


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


135

– 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


136


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.


137

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.


138

2. Pruebas Electroneumáticas.


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


139

— 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


140


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. El actuador 1A avanza expulsando la esfera hacia el siguiente actuador 2. Al llegar al final de su recorrido retrocede 3. Una vez que 1A ha terminado su movimiento, el cilindro 1B avanza para depositar la esfera en el

contenedor de la parte superior. 4. 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)


141

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. Los sensores para detección de posición de los cilindros de doble efecto deben ser de tipo magnético.

2. Los sensores para detección de posición del actuador de giro deben ser de tipo inductivo 3. Si ocurre algún fallo en la alimentación eléctrica, todos los actuadores deben volver a su posición

inicial. 4. 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). 5. El tiempo de la prueba no puede ser superior a 45 minutos.


142


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:

- Al presionar un pulsador de inicio, el

cilindro retenedor sujeto como lo

sugiere la figura avanza para sumergir

la canastilla dentro del baño

- 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.

S1

S2

S3

S1

S2

S3

Bath 1Bath 1

Diagrama de Espacio - Fase


143

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.


144

4 2

5

1

3

Y1 Y2

S3 S1

4 2

5

1

3

Y3 Y4

S2

Retenedor Cil. Llenado.


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:

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

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

siguiente:

+24V

0V

K1

A1

A2

K1

3

4

K2

1

2

E1

3

4

K2

A1

A2

S3

T3

1

2

Y3Y1 Y2

Y4

K2

3

4

T3

3

4

S1

3

4

K3

A1

A2

K3

3

4

T3 5

A1

A2

S2

1 2 4 6 7 8 9 10

7 86 10 97


145

- 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.


146


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. El actuador 1A avanza con la pieza base para el ensamble 6. Al llegar al final, el cilindro 2A avanza para insertar la primera pieza. 7. Una vez que 2A termina su recorrido, el cilindro 3A avanza para culminar el ensamble. 8. Al finalizar el recorrido de 3A, regresa junto con el cilindro 1A a su posición inicial. 9. Concluido este último movimiento el cilindro 2A retorna a su posición de reposo, dejando el

sistema listo para iniciar de nuevo.

Consideraciones Adicionales.


147

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. Los sensores para detección de posición de los cilindros deben ser de tipo magnético. 7. Se pueden utilizar como máximo 7 relevos con dos contactos abiertos, y 2 contactos cerrados cada

uno. 8. Si ocurre algún fallo en la alimentación eléctrica, todos los actuadores deben volver a su posición

inicial 9. 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.


148


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


149

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:

4 2

5

1

3

Y1

4 2

5

1

3

Y3 Y4

4 2

5

1

3

Y5 Y6

S1 S2S3 S4 S5 S6

Cilindro Prensa Cilindro Mecanizado Cilindro Sello

1


150

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


151

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.


152


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 la secuencia de movimientos |A+ |B+ |B- |A- |B+ |B-|.

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.


153

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.


154

Realizar un programa de PLC que cumpla las funciones anteriormente descritas, y que adicionalmente se

mantenga dentro de las siguientes condiciones:

1. 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)

2. 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

3. 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.

4. El conexionado de entradas y salidas debe coincidir con la tabla anexa a esta prueba 5. 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


155


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


156

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.


157


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.


158

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.

0 5 10 15 20 25

0

a

Cilindro Prensa

0

a

Cilindro Plato

0

a

Cilindro Mecanizado

Denominación del componente Marca


159

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.


160


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.


161

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



Botón de START

Botón de STOP

Estación de Manipulación:


Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras

Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras



Botón de START

Botón de STOP

Botón de RESET

Estación de Clasificación:


Visualizar la cantidad de piezas clasificadas negras

Visualizar la cantidad de piezas clasificadas rojas

Visualizar la cantidad de piezas clasificadas metálicas



Botón de START

Botón de STOP


162

Botón de RESET

Estación de Buffer:

Visualizar la cantidad de piezas ubicadas en la banda

Visualizar el tiempo de recorrido de la pieza



Botón de START

Botón de STOP

Botón de RESET

Estación de Separación:


Visualizar la cantidad de piezas en banda 1

Visualizar la cantidad de piezas en banda 2



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.


163

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.


164

1. Formatos De Evaluación De Las Pruebas

1.1. Formatos Neumática.

1.1.1. 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 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) 18

Total 95


165


Concepto a Evaluar Máxima Obtenida

Finales de carrera, ubicados de manera correcta, no se presenta colisión

indebida del vástago con el final de carrera

10

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

B

18

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

cilindro A

19

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

en esa posición, y luego continúa con la secuencia

30

La secuencia inicia de nuevo, y cada vez regula un tiempo similar al inicial 12


puntos, tercer puesto 5 puntos)

18

Total 130


166

1.1.3. Formato Prueba 3


Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del ejercicio

(5 puntos c/u)

10

Al accionar el pulsador neumático PUL1, el cilindro utilizado como 1ª1

avanza.

11

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

y cuando la secuencia anterior se culmine totalmente

19

Al llegar al final de su recorrido y cilindro 2A1 retrocede automáticamente y

deja el sistema listo para iniciar de nuevo.

18

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

circuito.

12

Puntaje Adicional por Tiempo 18

Total 130


167


SITUACION A EVALUAR PUNTAJE

MAXIMO

PUNTAJE

OBTENIDO OBSERVACIONES

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

TOTAL


168

1.2. Formatos Electroneumática



Uso de una válvula reguladora unidireccional en la línea de escape

del cilindro para avance lento del cilindro 8

Uso de una válvula de escape rápido en la línea de avance del

cilindro para realizar el retroceso a máxima velocidad 12

Los elementos utilizados en el circuito se encuentran dentro de la

lista proporcionada?, cada elemento adicional resta 4 puntos del

máximo obtenido en este aspecto

12

El sistema de seguridad funciona de acuerdo a las condiciones

descritas en la prueba 15

El cilindro A realiza el movimiento de avance (4 puntos) y el de

retroceso (4 puntos) 8

El cilindro B realiza el movimiento de avance (4 puntos) y el de

retroceso (4 puntos) 8

La secuencia se realiza una y otra vez sin detenerse. 19

Bonificación por tiempo, (mejor tiempo 18 puntos, segundo

puesto 10 puntos, tercer puesto 5 puntos) 18

Total 100


169



Los sensores y detectores utilizados en el circuito, concuerdan

con lo estipulado en la prueba (cada error restará 5 puntos)

20

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

ningún inconveniente.

5

El actuador de giro se activa únicamente cuando se encuentran

activo el sensor óptico de pieza, y el interruptor en la palanca

5

El actuador de giro retrocede automáticamente, al llegar al final

de su recorrido

15

Al eliminar la alimentación eléctrica los actuadores vuelven a su

posición inicial. (El evaluador agregará un interruptor en la línea

de alimentación general de la simulación para realizar esta

prueba)

12


Total 140


170



Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del

ejercicio (8 puntos c/u)

16

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

completamente.

18

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

sobre el circuito.

12

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

monoestables, cada error restará 5 puntos.

5


Total 130


171



Los sensores, reguladores utilizados en el circuito, concuerdan con

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

24


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

alguna.

19


Total 130


172



Los sensores, detectores y relevos utilizados en el circuito,

concuerdan con lo estipulado en la prueba (cada error restará 5

puntos)

25

No se presentan errores al iniciar el modo simulación 5


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

sistema queda listo para comenzar de nuevo

12

Al eliminar la alimentación eléctrica los actuadores vuelven a su

posición inicial. (El evaluador agregará un interruptor en la línea de

alimentación general de la simulación para realizar esta prueba)

19


Total 130


173


SITUACION A EVALUAR PUNTAJE

MAXIMO

PUNTAJE

OBTENIDO OBSERVACIONES


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 Cilindro

Mecanizado 5

Funcionamiento Cilindro Sellado 5

Método para resolver el ejercicio 10

Manejo Ordenado de el espacio de

trabajo 5

Implementación válvula 5/2

Monoestable 5

Accionamiento Bi manual 5

Implementación de sensores 10

Tiempo 25

TOTAL


174

1.3. Formatos Pruebas De PLC.



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

error restará 6 puntos del máximo posible en este aspecto

20

El sistema de seguridad hace que el programa se bloquee al ingresar 3

veces una clave errónea 15

La secuencia inicia automáticamente al ingresar la clave 5678 en el

registro 4 y pulsar el botón Start. 15

Si el sistema se bloquea es posible reiniciarlo utilizando la clave 1111

cargada en el registro 4 y pulsando Start. 15

Al iniciar la secuencia, el cilindro realiza un ciclo, luego de un segudo dos

ciclos, luego tres, luego cuatro… 15

Al pulsar Stop la secuencia se detiene. 2



Total 100


175



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. 5

Finalmente el cilindro A retrocede y se completa la secuencia con los

movimientos del cilindro B. 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. 22



Total 97


176



Las conexiones definidas en la prueba coinciden con las realizadas en el

banco de Trabajo. (cada error restará 5 puntos)

15

Al iniciar el PLC, el eje automáticamente buscará la posición de reposo

definida en la prueba

12

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

requerida.

18

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

requerida.

18

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

la trayectoria 1 o el pulsador de la trayectoria 2

12

Las luces intermitentes funcionan de acuerdo a lo requerido, (no quedan

encendidas al finalizar los ciclos, tienen la frecuencia adecuada, etc)

25

Al pulsar PARO, el sistema se detiene por completo. 20

Al liberar el pulsador de PARO, el sistema busca la posición de reposo 22


Total 160


177



Reguladores de Caudal ubicados de acuerdo a las condiciones del ejercicio

(8 puntos c/u)

16

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

completamente.

18

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

circuito.

12

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

monoestables, cada error restará 5 puntos.

5


Total 130


178


SITUACION A EVALUAR PUNTAJE MAXIMO

PUNTAJE OBTENIDO

OBSERVACIONES


Funcionamiento Ciclo Único 10

Funcionamiento Ciclo Continuo 10

Uso del Temporizador en los movimientos

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 sensores en los tres cilindros

15

Presencia de fugas 5

La secuencia se repite una y otra vez sin modificación alguna

10

Tiempo 25

TOTAL


179


EVALUACION ESTACION DE DISTRIBUCION

Ensamble de MPS

N° Movimiento Acción Puntaje Obtenido

1 Los componentes están perfectamente ajustados a la

placa perfilada 10

2 Los componentes han sido instalados de acuerdo con

las especificaciones dadas 10

3 Las mangueras están totalmente conectadas, no

presentan fugas, no presentan tensiones y se

encuentran perfectamente amarradas

10

4 Los cables eléctricos se encuentran totalmente

conectados, no hay fundas visibles, se encuentran

perfectamente amarrados

10

5 Estéticamente la estación se presenta correctamente 10

Funcionamiento del Panel del Operador


1 Al pulsar Stop se detiene el proceso y se

requiere

Reset (led)

10

2 Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y 10


180

requiere Start (led)

3 Al pulsar Start se inicia el funcionamiento 10

Posición Inicial después del Reset


1 Cilindro Alimentador extendido 15

2 Actuador Rotativo en posición de almacén 10

3 Vacio Apagado 10

Secuencia Estación de Distribución


1 Actuador rotativo hacia posición siguiente

estación 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 15

7 Desactiva vacio 15


181

8 Activar soplo de aire 15

9 Desactivar soplo de aire 15

10 Actuador rotativo hacia posición almacen 15

Situación Especial


1 Enciende H1 al acabarse las piezas 15

2 Reinicia al pulsar Start 15

3 Apaga H1 al reiniciar Start 15

Sistema de Supervisión


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


182

Bonificación Tiempo


1 Bonificación Tiempo 30

TOTAL


183

EVALUACION ESTACION DE MANIPULACION

Ensamble de MPS



placa perfilada 10






10




10





requiere

Reset (led)

10



184





1 Eje lineal en posición de recogida 10

2 Cilindro de elevación retraído 10

3 Pinza Abierta 10

Secuencia Estación de Manipulación


1 Cilindro de Elevacion Avanza 15

2 Cierra la pinza 15

3 Cilindro de elevación Retrocede 15

Secuencia Pieza No Negra


1 Eje lineal en posición siguiente estación 15

2 Cilindro de elevación avanza 15

3 Abre la pinza 15


185

4 Cilindro de elevación retrocede 15

5 Eje lineal en la posición de recogida 15

Secuencia Pieza Negra


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



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




8 Botón de STOP 10


186






TOTAL


187

ESTACION VERIFICACION

Ensamble de MPS



placa perfilada 10






10




10





requiere

Reset (led)

10



188





1 Elevador Abajo 10

2 Expulsor retraído 10

3 Soplo de aire apagado 10

Secuencia Estación de Verificación


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

Secuencia Verificación altura OK


1 Activa soplo de aire 10

2 Avanza expulsor 10

3 Retare expulsor 10


189

4 Desactiva soplo de aire 10

5 Elevador hacia abajo 10

Secuencia Verificación altura no OK


1 Elevador hacia abajo 15

2 Avanza expulsor 15

3 Retrocede expulsor 15




2 Visualizar la cantidad de piezas entregadas negras 15

3 Visualizar la cantidad de piezas entregadas no negras 15




8 Botón de STOP 15




190




TOTAL


191

EVALUACION ESTACION CLASIFICACION

Ensamble de MPS



placa perfilada 10






10




10





requiere

Reset (led)

10



192





1 Stopper Extendido 10

2 Desviador 1 Retraído 10

3 Desviador 2 Retraído 10

4 Motor de la banda apagado 10

Secuencia Estación de Clasificación


1 Enciende motor de la banda 10

2 Identifica color y material 10

Secuencia Pieza Negra


1 Retraer stopper 10

2 Pieza en último slider 10

3 Extender stopper 10


193

4 Apagar motor 10

Secuencia Pieza Roja



2 Avanza desviador 2 10

3 Pieza en segundo Slider 10

4 Extender Stopper 10

5 Retarer desviador 2 10

6 Apaga Motor 10

Secuencia Pieza Metálica



2 Avanza desviador 1 10

3 Pieza en Primer Slider 10

4 Extender Stopper 10

5 Retarer desviador 1 10

6 Apaga Motor 10


194




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




8 Botón de STOP 10






TOTAL

ESTACION DE BUFFER


195

Ensamble de MPS



placa perfilada 10






10




10





requiere

Reset (led)

15

2 Al pulsar Reset se coloca en posición inicial y


15



196



1 Cilindro Tope dentro 20

2 Motor apagado 20

Secuencia Estación de Buffer


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



1 Visualizar la cantidad de piezas ubicadas en la banda 15


197

2 Visualizar el tiempo de recorrido de la pieza 15




6 Botón de STOP 15






TOTAL


198

ESTACION DE SEPARACION

Ensamble de MPS



placa perfilada 10






10




10





requiere

Reset (led)

10



199





1 Cilindro Tope Afuera 10

2 Selector retraido 10

3 Motor apagado 10

Secuencia Estación de Selección


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 20

Secuencia Selección Cuerpo Cilíndrico


200


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

Secuencia Selección Cuerpo en Camisa


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



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




201


6 Botón de STOP 15






TOTAL


202

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]


203

2.1. Solución De Ejercicios De Neumática.

2.1.1. Solución Prueba Número 4.

100%

100%

100%

100%

42

5

1

3

42

5

1

3

S0

S1

S2

S3

2 13

2 13

11

2

11

2

2 13

S0

2 13

S1

2 13

S3

51%

2 1

12

3

42

5

1

3

2

13

2 13

S2

42

5

1

3

11

2

11

2

11

2


204

2.2. Solución De Ejercicios De Electroneumática.


42

5

1

3

Y1

42

5

1

3

Y3

Y4

42

5

1

3

Y5

Y6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

+2

4V

0

V

S1

K1

K4

K1

S2

Y3

S4

K2

K2

K2

Y4

S6

K3

K3

K2

K3

K1

S3

Y5

K3

Y6

K2

K1

Y1

S5

K4

K4

K1

K5

K5

K1

Cilin

dro

P

rensa

Cilin

dro

M

ecaniz

ado

Cilin

dro

S

ello

31%

25%

25%

2

13

12

34

56

78

910

11

12

14

2 3 7 11

54 5 12

16 14

38 10

8


205

2.3. Solución De Ejercicios De PLC.


Operando Operando simbolico

Comentario

O0.3 Luz Indicador de error

O0.4 Y1 Bobina 1 electroválvula

O0.5 Y2 Bobina 2 electroválvula

I0.3 Sen1 Sensor inicio de carrera

I0.4 Sen2 Sensor final de carrera

I0.5 Start Pulsador de arranque

I0.6 Stop Pulsador para detenerse

FW300 Conteo de intentos

FW301 conteo de apoyo 1

FW302 conteo de apoyo 2

P1 programa de secuencia cilindro

R4 Registro para cargar clave

T0 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


206

STEP seguro

IF N Start 'Pulsador de arranque

THEN NOP

STEP 0

IF Start 'Pulsador de arranque

THEN NOP

""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 R4 'Registro para cargar clave

= V5678

THEN LOAD V0

TO FW300 'Conteo de intentos

SET P1 'programa de secuencia cilindro

JMP TO 50 "paso que espera que stop se

presione

OTHRW INC FW300 '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 FW300 'Conteo de intentos

= V3

THEN SET Luz 'Indicador de error

OTHRW JMP TO seguro

STEP 30

IF Start 'Pulsador de arranque

THEN NOP

""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 R4 'Registro para cargar clave

= V1111

THEN LOAD V0

TO FW300 'Conteo de intentos

RESET Luz 'Indicador de error

JMP TO seguro

OTHRW JMP TO 30

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

cero espere


207

""hasta que se presione Stop para iniciar de nuevo el proceso

STEP 50

IF Stop 'Pulsador para detenerse

THEN RESET P1 'programa de secuencia cilindro

LOAD V0

TO FW301 'conteo de apoyo 1


TO OW0

JMP TO 0

Programa 1 (V1) – Secuencia incremental del cilindro

Inicialización de los conteos de soporte, ambos con un valor de 1

STEP 0

THEN LOAD V1



""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 Sen1 'Sensor inicio de carrera

THEN SET Y1 'Bobina 1 electroválvula

RESET Y2 'Bobina 2 electroválvula

STEP 20

IF Sen2 'Sensor final de carrera

THEN RESET Y1 'Bobina 1 electroválvula

SET Y2 'Bobina 2 electroválvula

DEC FW302 'conteo 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 FW302 'conteo de apoyo 2

= V0

THEN INC FW301 'conteo de apoyo 1

LOAD FW301 'conteo de apoyo 1


OTHRW JMP TO 10

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


208

una vez allí

""temporiza un segundo para diferenciar, los ciclos del cilindro

STEP 40

IF Sen1 'Sensor inicio de carrera

THEN SET T0 'temporizado de 1 segundo

WITH 1s

STEP 50

IF N T0 'temporizado de 1 segundo

THEN JMP TO 10


209

BIBLIOGRAFÍA

[1]. P. Croser, J. Thomson, F. Ebel. Fundamentos de Neumática. Festo Didactic GmbH &

Co., 2000.

[2]. P. Croser, J. Thomson, F. Ebel. Fundamentos de Electroneumática. Festo Didactic

GmbH & Co., 2000.

[3]. C. Ruoff, D. Waller, H. Werner. Pneumatics Workbook Advanced level. Festo Didactic

GmbH & Co., 1999.

[4]. D. Waller, H. Werner, Th. Ocker. Electro-Pneumatics Workbook Advanced level.

Festo Didactic GmbH & Co., 1999.

[5]. P. Croser, F. Ebel. Pneumatics, Basic Level. Festo Didactic GmbH & Co., 2002.

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