ü V.L.S.I. (Muy Alta Escala de Integración) Más de 10,000 transistores por circuito.
3.2 OPERACIÓN CON EQUIPOS DE CONTROL POR MEDIO DE TIRISTORES Y TRIAC´S
4.2.1 FUNCIONAMIENTO DE MOTOR PASO A PASO
Hay varias maneras de construir un motor paso a paso, tal como se ilustra en la figura siguiente.
De la imagen anterior el motor utiliza un estator de cuatro embobinados estacionarios o cuatro pares de polos. Cada polo en el estator esta separado por una distancia de
.
45 La dirección de los embobinados es tal que al energizar un polo se convertirá en un polo norte y el polo opuesto en polo sur. El rotor esta diseñado con tres pares ferromagnéticos espaciados a 60 de cada uno. Debido a que los polos del estator están separados a 45, esto hace que exista un desalineamiento de estator-a-rotor de
.
15 Como se observa en la siguiente tabla:
PASO INICIAL BOBINA PULSO DE
CORRIENTE MOVIMIENTO UBICACIÓN 1 y 5 3 y 7 “
“ “ Θ “ POSICIÓN VERTICAL PRIMER PASO 2 y 6 4 y 8 “
“ “ Θ “ GIRO de 45 GRADO SEGUNDO PASO 3 y 7 1 y 5 “
“ “ Θ “ GIRO de 45 GRADOS La imagen a la izquierda muestra un motor paso a paso con cuatro pares de embobinados o cuatro pares de polos con el par de polos 1 energizado.utilizan en la maquinas de CNC (control numérico). En el campo de rayos láser estos motores se utilizan en equipos de posicionamiento que requieren alta precisión como actuadotes lineales.
Comercialmente estos motores se utilizan en “disk-drive”, impresoras, escáner, etc. A continuación se presenta una lista con ejemplos de aplicación.
Ejemplos
Taxímetros.
Disk-drive.
Impresoras.
Brazo y Robots completos.
Patrón mecánico de velocidad angular.
Registradores XY.
Relojes Eléctricos.
Casetes Digitales.
Control Remoto.
Maquinas de escribir electrónicas.
Manipuladores.
Posicionamiento de válvulas en controles industriales.
Posicionamiento de piezas en general.
Bombas impelentes en aplicaciones de electromedicina.
RESUMEN
UNIDAD V
CONTROLADORES INDUSTRIALES
POR PLC´S
5.1 INTRODUCCIÓN A LOS PLC´S
Los CLP o PLC (Programmable Logic Controller) son dispositivos electrónicos que controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, (en tiempo real) además pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales
Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.
DEFINICIÓN: Se define el PLC como una dispositivo (máquina) electrónica
diseñada para controlar en tiempo real (en vivo) y en un medio industrial, procesos secuenciales de control.
Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por programadores, aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. HISTORIA
En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisiones automáticas de General Motors) ofertó un concurso para una propuesta del reemplazo electrónico de los sistemas tradicionales.
Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley. Antes de los PLC, el control, las secuenciación, y la lógica para la manufactura de automóviles era realizada utilizando relés, contadores, y controladores. El proceso para actualizar dichas instalaciones en la industria, año tras año, era muy costoso y consumía mucho tiempo, y los sistemas basados en relés tenían que ser recableados por electricistas especializados.
5.2 TIPOS DE PROGRAMACIÓN DE PLC’s
LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN LADDER
El lenguaje de programación LADDER (escalera) permite representar gráficamente el circuito de control de un proceso dado, mediante el uso simbólico de contactos N.A. y N.C., temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, relés, etc.
En este tipo de programa cada símbolo representa una variable lógica cuyo estado puede ser verdadero o falso. Dispone de dos barras verticales que representan a la alimentación eléctrica del diagrama; la barra vertical izquierda corresponde a un conductor con tensión y la barra vertical derecha corresponde a la tierra o masa. A continuación se muestra la simbología más comúnmente usada en la elaboración de diagramas de escalera:
NC-INPUT (NORMALMENTE CERRADO):
Representa a una entrada normalmente cerrada. Este componente puede representar a una entrada física del PLC o a una entrada lógica asociada a un relé interno (auxiliar) del PLC.
Es importante destacar que tanto los contactos asociados a las entradas del PLC como los contactos de los relés internos o auxiliares del mismo, pueden constituir configuraciones lógicas AND, OR, NOT, XOR, etc., pueden estar representados en las conocidas "tablas de la verdad" a fines de activar o desactivar a salidas específicas del PLC o a relés internos del mismo.
OUTPUT (Y):
Representa a un dispositivo genérico de salida que puede estar asociado a una salida física del PLC o a una salida lógica del diagrama escalera (por ejemplo una bobina de un relé interno del PLC).
DIAGRAMAS DE ESCALERA
Los diagramas de escalera lógica (logic ladder diagrams), son lenguajes visuales que permiten llevar a cabo la programación de los PLC, donde en cierta forma, es el punto de introducción hacia las ramas de la robótica y la mecatrónica.
Considérese el siguiente diagrama elemental de un motor activado directamente con voltaje de 120 volts de corriente alterna:
En este diagrama eléctrico cuando el interruptor S se cierra, el motor es energizado y comienza a funcionar, y cuando el interruptor S se abre, el motor deja de funcionar. Con un poco de imaginación, podemos visualizar este diagrama como el barrote de una escalera. En un diagrama de escalera, la fuente de energía es representada por los dos "reles" verticales de la escalera, mientras que los barrotes de la escalera son utilizados para representar los circuitos de control.
Para nuestro tema, adoptaremos aquí la siguiente simbología:
X se usará para representar entradas Y se usará para representar salidas
CR se usará para representar relevadores de control
A continuación tenemos el equivalente de la función lógica OR en un diagrama de escalera, en la cual si cualquiera de los interruptores X1 ó X2 o ambos son cerrados el motor Y arrancará:
A continuación tenemos el equivalente de la función lógica AND, en la cual es necesario que ambos interruptores X1 y X2 estén cerrados para que la salida Y pueda ser activada:
Tenemos pues el equivalente de las tres funciones lógicas básicas para los diagramas de escalera. Y con esto podemos representar cualquier circuito lógico.
La expresión Booleana: Y = AB´C, cuya implementación en un diagrama de escalera es:
Mientras que para la siguiente expresión Boleana: Y = AB´C + ABC, es:
CR .- Un relevador de control es capaz de activarse con un voltaje de 5 volts de corriente directa, los contactos representativos de la salida del mismo podrían manejar y suministrar un voltaje de 120 volts de corriente alterna para alimentar un motor eléctrico de uso pesado (como el motor del elevador de un edificio). Veamos ahora cómo podemos representar la acción de un relevador electromecánico en un diagrama de escalera. Emplearemos en nuestro ejemplo un relevador cuya bobina es accionada con 120 volts de corriente alterna:
Obsérvese el uso de la simbología que habíamos definido previamente para simbolizar a un relevador de control con el símbolo CR (Control Relay). En este diagrama, cuando se cierra el interruptor X1 la bobina del relevador CR1 es energizada, con lo
cual el contacto normalmente cerrado (N.C.) se abre cortando el suministro de energía
a la salida Y1, mientras que el contacto normalmente abierto (N.A.) se cierra
suministrándole energía a la salida Y2. Podemos simplificar este diagrama si convenimos en representar tanto la bobina del relevador como los contactos a la salida del mismo con el propio símbolo, con lo cual nuestro diagrama de escalera toma el siguiente aspecto:
Este diagrama de escalera se lee de la siguiente manera: en el primer peldaño cuando se cierra el interruptor X1 el relevador CR1 es energizado; al ocurrir esto el contacto normalmente cerrado de CR1 en el segundo peldaño se abre cortando todo suministro de energía a la salida Y1, mientras que en el tercer peldaño el contacto normalmente abierto de CR1 se cierra suministrándole energía a la salida Y2.
Se ha añadido aquí un símbolo nuevo, el símbolo típico de un indicador visual (led):
Este último diagrama de escalera lo podemos leer de la siguiente manera: *Al ser cerrado el interruptor X1, la bobina del relevador de control que está
representada por el símbolo CR1 en el primer peldaño es energizada.
*En el segundo peldaño tenemos a uno de los interruptores normalmente abiertos del relevador de control CR1, el cual al ser energizada la bobina CR1 se cierra, energizando la salida Y1 que puede ser un motor, una bomba hidráulica, un rayo láser o cualquier otra cosa que requiera ser energizada.
*En el tercer peldaño tenemos a uno de los interruptores normalmente cerrados del relevador que en este caso se convierte en un interruptor normalmente abierto al ser energizada la bobina CR1 del relevador, cortando el suministro de energía a la "carga" de salida Y2.
*Por último, en el cuarto peldaño el interruptor normalmente abierto CR1 se cierra alimentando de este modo al indicador visual Y3, dando una confirmación visual de que el relevador de control CR1 está trabajando. Obsérvese que al energizarse un relevador de control éste afecta directamente y en forma simultánea todos aquellos peldaños en la escalera que incorporen contactos de salida de dicho relevador. Esta es una consideración de vital importancia a la hora de leer diagramas de escalera.