Implementación de un laboratorio de prácticas para automatización con PLC Omron

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E

INDUSTRIAS

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÒNICA

IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE PRÁCTICAS

PARA AUTOMATIZACIÓN CON PLC OMRON

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN MECATRONICA

DAVID RICARDO MANTILLA CALVACHE

DIRECTOR: ING. MARCELA PARRA, MG

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DEDICATORIA

Quiero dedicar este logro a mis padres Adrián y Mónica que siempre estuvieron apoyándome dándome su mano, consejos, por estar en las buenas y en las malas y no dejarme caer por más difíciles que se pusieran las cosas, muchas gracias por siempre sacarme adelante.

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AGRADECIMIENTO

Quiero primero agradecer a Dios por permitirme obtener un logro más en vida, también un agradecimiento muy especial a la Universidad Tecnológica Equinoccial por permitirme terminar mis estudios en esta prestigiosa institución re nombrada a nivel nacional.

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FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO

PROYECTO DE TITULACIÓN

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 172408208-4

APELLIDO Y NOMBRES: MANTILLA CALVACHE DAVID RICARDO

DIRECCIÓN: QUISQUICALLE S1-48 Y EQUINOCCIAL

SAN ANTONIO DE PICHINCHA

EMAIL: [email protected]

TELÉFONO FIJO: 02-2395-139

TELÉFONO MOVIL: 0984775092

DATOS DE LA OBRA

TITULO:

IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE PRÁCTICAS PARA AUTOMATIZACIÓN

CON PLC OMRON

AUTOR : MANTILLA CALVACHE DAVID RICARDO

FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO

DE TITULACIÓN:

30 de marzo del 2017

DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:

ING. MARCELA PARRA PINTADO, MG.

PROGRAMA PREGRADO POSGRADO

TITULO POR EL QUE OPTA: INGENIERO EN MECATRÓNICA

RESUMEN:

Este proyecto de titulación consiste en la implementación de un tablero para laboratorio de prácticas para automatización con PLC OMRON. Se

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inició el estudio definiendo el problema que nos presenta el no tener implementado un laboratorio de este tipo en la carrera, se eligió este modelo y marca de PLC debido a que existen en la universidad, con esto elegido el modelo se diseñó el tipo de prácticas para el desarrollo. Una vez analizado las prácticas a realizar se analizaron los diversos elementos eléctricos, electrónicos, mecánicos y de control, necesarios para llevar a cabo el proyecto sin complicaciones, aplicando la metodología mecatrónica aprendida se pueda diseñar una a una cada guía de los laboratorios según las especificaciones técnicas requeridas. Cuando ya se tiene bien definidas las características, se ejecutan los esquemas de conexiones y programación. Finalmente se realizan las pruebas de funcionamiento y se comprueba que cada guía de laboratorio realizada se la puede desarrollar sin ningún problema siguiendo el proceso correcto especificado en las mismas.

PALABRAS CLAVES:

Laboratorio, PLC, diseño, metodología guías.

ABSTRACT:

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chosen the model was designed the type of practices for development. After analyzing the practices to be carried out, the various electrical, electronic, mechanical and control elements needed to carry out the project without complications were analyzed, applying the mechatronics methodology learned, one can design each one of the laboratories according to the specifications Required techniques. When the characteristics are already well defined, the connection and programming schemes are executed. Finally the functional tests are carried out and it is verified that each laboratory guide realized can be developed without any problem following the correct process specified in them.

KEYWORDS _{Laboratory, PLC, design, methodology}

guides

Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.

:__________________________________________

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DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN

Yo, MANTILLA CALVACHE DAVID RICARDO, CI 172408208-4, autor del proyecto titulado:

IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE PRÁCTICAS PARA AUTOMATIZACIÓN CON

PLC OMRON, previo a la obtención del título de INGENIERO EN MECATRONICA en la

Universidad Tecnológica Equinoccial.

1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de

Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación

Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de

graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación

Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.

2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia

del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que

democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.

Quito, 30 de marzo del 2017

:__________________________________________ DAVID RICARDO MANTILLA CALVACHE

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA RESUMEN……….………..………....….…vi. ABSTRAC…………...…...………..vii. 1. INTRODUCCIÓN…………...………...1.

1.1. PRINCIPIOS BÁSICOS DEL PLC ………...2.

1.1.1 UNIDADES DE ENTRADA………..……….……..…3.

1.1.2 UNIDADES DE SALIDA…..………..………..…3.

1.1.3. UNIDAD LÓGICA………..…………..4.

1.1.4. UNIDAD DE MEMORIA………..……4.

1.1.5 FUNCIONAMIENTO……..….……….4.

1.1.6 CLASIFICACIÓN………..………….………...…..……….5.

1.1.7 PROGRAMACIÓN………..6.

1.1.7.1 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN………...………6.

1.2 PLC OMRON……….……….………7.

1.3 SOFTWARE DE PROGRAMACION OMRON CX-ONE………...7.

1.3.1 CARACTERÍSTICAS………..………...……...8.

1.3.2 INSTALACIÓN….………....……….8.

2. METODOLOGÍA……….…...………...9.

2.1 METODOLOGÍA MECATRÓNICA………….………..…...…...9.

2.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA………...………….…...….9.

2.2.1 GERALIDADES………..………...10.

2.3 REQUERIMIENTOS………...…………...10.

2.2.2 REQUERIMIENTOS ESTUDIANTILES……..………10.

2.4 SISTEMA ELÉCTRICO…………..………...….…….………...…11.

2.5 FORMATO DE HOJAS GUIA………….…….…...………...…12.

3. DISEÑO……….………...14.

3.1 DISEÑO ELÉCTRICO………….………...………14.

3.2 DISEÑO DEL TABLERO DE PRÁCTICAS….…………...……….15.

3.3 DISEÑO DE HOJAS GUÍAS DE PRACTICA DE LABORATORIO……..16.

3.3.1 GUÍA 1: PLC OMRON CPM2A…..………..16.

3.3.2 GUIA 2: MI PRIMER PROYECTO………..……....21.

3.3.3 GUÍA 3: TABLERO DE PRÁCTICAS…...28.

3.3.4 GUÍA 4: CONTADORES Y TEMPORIZADORES……… 34.

3.3.5 GUIA 5: COMPARADORES……….…...…………..…………...40.

3.3.6 GUIA 6: RETARDO A LA CONEXIÓN Y DESCONEXION……..45.

4.ANÁLISIS DE RESULTADOS……...……….………...……49.

4.1 IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO…….………49.

4.2 IMPLEMENTACIÓN DE LAS GUIAS………..…………49.

4.3 ANÁLISIS DE COSTOS……… 50.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……… …52.

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ii

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Requerimientos de los estudiantes 10.

Tabla 2. Formato de guía de laboratorio 12.

Tabla 3. Guía de practica 1 16.

Tabla 9. Especificaciones del prototipo. 50.

Tabla 10. Especificaciones de cada guía. 50.

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iii

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Definición del problema 1.

Figura 2. Representación básica de un PLC. 2.

Figura 3. Diagrama de entrada de un PLC. 3.

Figura 4. Diagrama de entrada de un PLC. 3.

Figura 5. Representación esquemática de trabajo de un PLC 5.

Figura 6. Diagrama de un PLC 6.

Figura 7. Presentación Oficial del software CX-One 7.

Figura 8. Modelo en V de la metodología mecatrónica 9.

Figura 9. Sensor Fotoeléctrico E3JK 12.

Figura 10. Diseño Eléctrico del tablero 14.

Figura 11. Diseño físico del tablero 15.

Figura 12 Diagrama a bloques de un PLC CPM2A Omron. 16.

Figura 13. Diagrama de especificaciones PLC CPM2A Omron4 17.

Figura 14 Diagrama adaptador CPM1-CIF01 Omron 5 18.

Figura 15 Acople RS232 19.

Figura 16 Comunicación ONLINE del PLC 20.

Figura 17 Elección del PLC 25.

Figura 18. Definición de contacto de entrada 25.

Figura 19. Definición de contacto de salida 25.

Figura 20. Compilación del programa 26.

Figura 21 Compilación del programa 26.

Figura 22. Transferencia del programa. 26.

Figura 23. PLC OMRON CPM2A. 29.

Figura 24. Sensor Fotoeléctrico 29.

Figura 25. Lámpara indicadora 29.

Figura 26. Botón pulsador 30.

Figura 27. Conector tipo Jack hembra 30.

Figura 28. Tablero de prácticas 31.

Figura 29. Verificación de la lámpara roja 31.

Figura 30. Verificación de la lámpara amarilla 32.

Figura 31. Verificación de la lámpara verde. 32.

Figura 32. Definición de entrada y salida. 36.

Figura 33. Elección de instrucción contador 37.

Figura 34. Verificación del programa con el PLC conectado 37.

Figura 35. Elección de instrucción temporizador 37.

Figura 37 Programa de contadores 38.

Figura 38. Verificación del programa con el PLC conectado 39.

Figura 39. Definición del bit de entrada 41.

Figura 40 Declaración de instrucción comparador 42.

Figura 41. Declaración de contactos EQ, GT, LT. 42.

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iv

Figura 43. Programa de contadores 43.

Figura 45 Elección del PLC OMRON CPM2A 46.

Figura 46. Programa de retardo a la conexión e 46.

Figura 47. Verificación del programa con el PLC conectado 47.

Figura 48. Programa de retardo a la desconexión 47.

Figura 49. Verificación del programa con el PLC conectado. 47.

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v

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

ANEXO 1. Planos de diseño del prototipo 56.

ANEXO 2 Diseño de los elementos del tablero 57.

ANEXO 3 Diseño de ensamblaje del prototipo 59.

ANEXO 4 Plano eléctrico del tablero 60.

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vi

RESUMEN

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vii

ABSTRACT

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1 Actualmente las empresas manufactureras tienen en sus diseños de producción un PLC como el dispositivo principal de control de todos sus procesos, con este se puede controlar la lógica de funcionamiento de las máquinas, además pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas y muchas funciones más de acuerdo al uso y necesidades que se requiera.

Figura 1. Definición del problema

El objetivo general de este proyecto es: Diseñar e Implementar un Laboratorio de automatización y control con PLC OMRON.

En cuanto a los objetivos específicos tenemos:

 Diseñar las hojas guía de las prácticas de los laboratorios.  Diseñar conexiones eléctricas del prototipo.

 Diseñar y construir el prototipo del proyecto.

En los laboratorios de Ingeniería Mecatrónica de la universidad se tiene una serie de equipos que se puede realizar las prácticas de las laboratorio, por ejemplo módulos para el arranque de motores, estaciones de control Festo, estaciones hidráulicas, pero en cuanto a lo que se refiere a un laboratorio de control la carrera no cuenta con un lugar propio para resolver este tipo de problemas, pero si se dispone de los elementos para poder implementar un laboratorio de este tipo en la carrera.

(21)

2 En esta sección del proyecto se encuentra el análisis bibliográfico, inicialmente esta la definición de conceptos básicos para el desarrollo del proyecto, luego se realiza la descripción de los fundamentos de los diferentes tipos de plc así como sus características, también se muestran los dispositivos tanto electrónicos, mecánicos y de control usados en la cada una de las guías de laboratorio realizados.

Se tiene el laboratorio de control automático, para poder realizar prácticas de control de diferentes tipos, el problema de esto radica en que solo se cuenta con una cierta cantidad de unidades de PLC, y dado el número de estudiantes no es muy factibles el aprendizaje de esta manera, por ello aprovechando que la universidad cuenta con más de 30 equipos de la marca Omron se realiza este proyecto para aumentar las aptitudes de los estudiantes, que cada uno puede tener un equipo en su poder y realizar sus prácticas de forma individual.

La Marca Omron es una marca industrial que nos ayudara a elevar las competencias en el ámbito del control y la automatización, y así poder elevar las competencias de los estudiantes. A continuación se detalla al PLC Omron, su software de programación y sus características.

1.1 PRINCIPIOS BÁSICOS DEL PLC

Los autómatas programables, o también llamados PLC, realizaron un cambio importante, que facilitan los procesos de producción o control se hayan flexibilizado mucho. En la industria los PLC, facilitan los procesos. PLC provine de las siglas en inglés de Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller). En principio eran llamados solo PC (Controlador programable), pero con la aparición de las computadoras, cambió su nombre a PLC. (Jack, 2007) Surgen como alternativa a los sistemas de control basados en tecnología de redes, y son básicamente en una CPU con un programa y conectado a dispositivos o también llamados módulos de entrada y salida. El programa controla al PLC de una forma que de acuerdo a una señal de entrada (puede ya se analógica o digital (fotoceldas, sensores, pulsadores, fines de carrera, etc.) generan una respuesta que generalmente activa una salida (relés de control, motores, etc.). (Smith, 2000).

Figura 2. Representación básica de un PLC.

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3

1.1.1 UNIDADES DE ENTRADA

La unidad de entradas proporciona el aislamiento eléctrico necesario del entorno y adecua el voltaje de las señales eléctricas que recibe el PLC que provienen de los interruptores de los contactos. Las señales se ajustan a los niveles de voltaje que marca la Unidad Lógica.

A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores). La información recibida en él, es enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la programación residente. (Smith, 2001).

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores que se pueden conectar al módulo de entradas: Los Pasivos y los Activos.

 Los Captadores aquellos que cambian su estado lógico, activado - no activado, por medio de una acción mecánica. Ejemplo de ellos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.

 Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan de la alimentación por una tensión para variar su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos). (Architecture, 2000).

Figura 3. Diagrama de entrada de un PLC.

(Architecture, 2000)

1.1.2 UNIDADES DE SALIDA

Esta unidad acepta las señales lógicas provenientes de la Unidad Lógica y proporciona el aislamiento eléctrico a los interruptores de contactos que se conectan con el entorno. Las unidades de entrada / salida del PLC son funcionalmente iguales a los bancos de relés, que se empleaban en los antiguos controladores lógicos de tipo tambor, como se muestra en la figura 4. (Architecture, 2000).

Figura 4. Diagrama de entrada de un PLC.

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4

1.1.3 UNIDAD LÓGICA

El corazón de un PLC es la unidad lógica, la cual se basa en un microprocesador. Esta unidad ejecuta las instrucciones programadas en la memoria, para desarrollar los esquemas de control lógico que se han diseñado previamente. Algunos equipos antiguos contienen en la unidad lógica elementos discretos, como por ejemplo: Compuertas NAND, NOR, FLIPFLOP, CONTADORES, etc. Este tipo de controladores son deHARDWARE (físicos), mientras que aquellos que utilizan memorias se llaman deSOFTWARE (lógicos). (Architecture, 2000).

1.1.4 UNIDAD DE MEMORIA

La memoria almacena el código de mensajes o instrucciones que tiene que ejecutar la unidad lógica del PLC. Las memorias se pueden clasificar enPROMoROMyRAM.

 Memoria ROM: Es la memoria de sólo lectura (Read only Memory). Es un tipo de memoria no volátil, que puede ser leída pero no escrita, es decir, está pregrabada. Se utiliza para almacenar los programas permanentes que coordinan y administran los recursos del equipo y datos necesarios para ejecutar la operación de un sistema basado en microprocesadores. Esta memoria se mantiene aunque se apague el aparato. (Jack, 2007).

 Memoria RAM: Es una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Esta memoria es volátil y puede ser leída y escrita según se desarrolle la aplicación. Durante la ejecución del proceso se puede acceder en cualquier momento a cualquier posición de la memoria. Además la memoria se protege con baterías, para no perder la información cuando se den cortes de fluido eléctrico.

Cuando se enciende el equipo, el procesador lee la primera palabra de código (instrucción) almacenada en memoria y la ejecuta. Una vez que termina de ejecutar la instrucción leída, busca en memoria la siguiente instrucción y así sucesivamente hasta que se completa la tarea. (Jack, 2007).

1.1.5FUNCIONAMIENTO

Un PLC, entre otras, puede realizar las siguientes funciones:

 Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.

 Actuar sobre los dispositivos mediante las salidas analógicas y digitales.  Generar ciclos de tiempo.

 Comunicarse con otros sistemas externos.  Realizar cálculos matemáticos.

 Almacenar datos en la memoria.

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5  Además de poder ser programados, son automáticos, es decir son aparatos que comparan las señales emitidas por la máquina controlada y toman decisiones en base a las instrucciones programadas, para mantener estable la operación de dicha máquina.

Figura 5. Representación esquemática de trabajo de un PLC.

1.1.6 CLASIFICACIÓN

Los PLC pueden clasificarse, en función de sus características en:

PLC NANO

Generalmente es un PLC de tipo compacto (es decir, que integra la fuente de alimentación, la CPU y las entradas y salidas) que puede manejar un conjunto reducido de entradas y salidas, generalmente en un número inferior a 100. Este PLC permite manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.

PLC COMPACTO

Estos PLC tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU y los módulos de entrada y salida en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas entradas y salidas hasta varios cientos (alrededor de 500 entradas y salidas), su tamaño es superior a los PLC tipo Nano y soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como: entradas y salidas análogas, módulos contadores rápidos, módulos contadores rápidos, módulos de comunicaciones, expansiones de entrada y salida.

PLC MODULAR

Son aquellos PLC que pueden ser configurados de acuerdo a las necesidades, para lo cual se utiliza módulos electrónicos logrando mayor flexibilidad.

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6 usuario, tiempo de ejecución y software requerido, en otras palabras, de acuerdo a la complejidad de la tarea o tareas de automatización. En la figura 6 se observa el diagrama de un plc con entradas y salidas.

Figura 6. Diagrama de un PLC con dispositivos de entrada y salida.

1.1.7 PROGRAMACIÓN PLC

Se puede definir a un programa como el conjunto de instrucciones usando una sintaxis establecida, que reconoce el PLC, permitiendo ejecutar una secuencia de control definida.

Un algoritmo debe ser finito. Debe de tener un número finito de pasos. (En ninguna situación se puede quedar “pensado” en un ciclo infinito.

1.1.7.1 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

Los lenguajes de programación están definidos por cada fabricante ya que diseñan su propio software de programación. Pero existen tres tipos de lenguajes de programación de PLCs que están normalizamos universalmente, así tenemos:

Lenguaje de Ladder (escalera): también se lo denomina lenguaje de contactos o de escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular, por no decir el más popular dentro de los (PLC), debido a que está basado en esquemas eléctricos de control clásicos, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje.

(26)

7

Diagrama de funciones: es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos (bloque de funciones del PLC) en tal forma que ellos aparecen interconectados al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque.

1.2 PLC OMRON

Los PLCs de la marca OMRON poseen entre otras características su reducido tamaño y la amplia posibilidad de expansión de estos equipos hasta los 100 puntos de entrada y salida. De esta forma, el usuario logra cubrir el control de máquinas o pequeñas instalaciones ahorrando espacio y disponiendo de un abanico de posibilidades como varios tipos de CPU. (OMRON, 2016).

Los PLCs de la marca Omron son utilizados principalmente en plantas industriales de ensamblaje, manifacturas y sobre todo en equipos médicos.

1.3 SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN OMRON CX-ONE

CX-One es un paquete de herramientas integradas FA que incorpora software de programación para los PLCs de OMRON y otros componentes.

La instalación de este paquete en un ordenador personal permite el funcionamiento integrado, desde la configuración de las unidades de CPU y unidades de E/S especiales (SIOU) y componentes de OMRON hasta la preparación/monitorización de la red y mejorar la eficacia de la preparación del sistema de PLC.La figura 7 muestra el logo oficial de CX-One.

Figura 7. Presentación Oficial del software CX-One.

(Omron Industrial, 2005)

1.3.1 CARACTERÍSTICAS

• La instalación en un solo ordenador personal permite a un usuario gestionar el software de programación de los productos de OMRON.

• Permite la gestión integrada de una ubicación para guardar los archivos creados por el software de programación.

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8 • El software de programación dedicado correspondiente se puede iniciar automáticamente si se especifica una unidad registrada en la tabla de E/S (tabla de configuración de unidades adjunta a un PLC). Además, la información de configuración, como el modelo de PLC, se puede pasar al software de programación dedicado al inicio, lo que permite una conmutación más sencilla entre software de programación.

• La configuración de las unidades de bus de CPU y las unidades de E/S especiales en un ordenador y los datos en el PLC real (CPU) se pueden verificar online y los datos de elementos no coincidentes y de lectura se muestran gráficamente.

1.3.2 INSTALACIÓN

El proceso de instalación completo de CX-One puede llevar de 10 a 50 minutos, dependiendo de las características de la maquina en el cual se desee instalar. Se deben tener en cuenta las siguientes precauciones antes de comenzar con la instalación:

 Desinstalar de forma correcta anteriores versiones, si éstas estuviesen instaladas.

Cerrar todos los programas que estén siendo ejecutados en Windows (se recomienda reiniciar el sistema).

 CX-One no se puede instalar desde una unidad de red, como, por ejemplo, una unidad de CD o disco duro compartido en red.

 No detener la instalación durante el proceso de la misma. Archivos ya copiados podrían permanecer en el directorio de instalación.

 No apagar o realizar un reset del equipo durante el proceso de instalación.  Se necesita Internet Explorer v5.0 o superior para poder utilizar el instalador de

CX-Server.

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(29)

9 La metodología mecatrónica es una parte muy importante para el desarrollo del proyecto, en este capítulo se detalla los procedimientos que permiten realizar el diseño tomando en cuenta los sistemas mecánicos, electrónicos y de control, especificando los procedimientos técnicos y teóricos utilizados.

2.1 METODOLOGÍA MECATRÓNICA

La metodología utilizada en este proyecto es la del modelo tipo V, en este se describe la secuencia lógica, sube tapas de importantes en el desarrollo de sistemas mecatrónico. Al utilizar este modelo en la práctica, hay que tener en cuenta la secuencia temporal de los pasos secundarios pueden desviarse de la secuencia lógica.

Figura 8. Modelo en V de la metodología mecatrónica

2.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA

Para realizar este proyecto se debe considerar una serie de especificaciones para el diseño y la construcción de un tablero de automatización.

2.2.1 GENERALIDADES

Los tableros o también llamados armarios eléctricos de distribución, de protección o de control que alojen elementos o aparatos de potencia eléctrica de 24 V o más, usados en las instalaciones, deben cumplir algunos requisitos.

(30)

10

 Tanto el cofre como la tapa de un tablero general de acometidas auto soportado (tipo armario), deben ser construidos en lámina de acero, cuyo espesor y acabado debe resistir los esfuerzos mecánicos, eléctricos y térmicos, así como los efectos de la humedad y la corrosión, verificados mediante pruebas bajo condiciones de rayado en ambiente salino, durante al menos 400 horas, sin que la progresión de la corrosión en la raya sea mayor a 2 mm. El tablero puede tener instrumentos de medida de corriente para cada una de las fases, de tensión entre fases o entre fase y neutro (con o sin selector), así como lámparas de indicación de funcionamiento del sistema (normal o emergencia).



El tablero o gabinete debe construirse en lámina de acero de espesor mínimo 0,9 mm para tableros hasta de 12 circuitos y en lámina de acero de espesor mínimo 1,2 mm para tableros desde 13 hasta 42 circuitos.



Los encerramientos de estos tableros deben resistir los efectos de la humedad y la corrosión, verificados mediante pruebas bajo condiciones de rayado en ambiente salino, durante al menos 400 horas, sin que la progresión de la corrosión en la raya sea mayor a 2 mm, conforme a la norma NTC 1156 o la ASTM 117.

 Todo tablero debe tener su respectivo diagrama unifilar actualizado

2.3 REQUERIMIENTOS

Los requerimientos del proyecto están basados para que estudiantes de segundo a sexto semestre con conocimientos de programación de nivel bajo - medio; medio; medio – alto, y docentes de las materias de electrónica, automatización y control, pueden desarrollar las prácticas de laboratorio de una manera más comprensiva.

2.3.1 REQUERIMIENTOS ESTUDIANTILES

En la siguiente tabla 1 se muestra los requerimientos que los estudiantes necesitan para poder realizar y utilizar las guías de prácticas con el tablero de automatización.

Tabla 1. Requerimientos de los estudiantes.

Nivel estudiantil Nivel de programación Materias

3 bajo-medio Programación 2,

Circuitos Eléctricos 1.

4 medio

Circuitos Eléctricos 2.

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11

5 medio-alto

Procesadores,

Actuadores Eléctricos,

Electrónica Aplicada y

laboratorio

6 alto

Ingeniería de control y

laboratorio,

Microcontroladores.

7 alto

Control digital,

Diseño de sistema lógicos

y laboratorio.

2.4 SISTEMA ELÉCTRICO

Incluye todos los dispositivos que necesiten de electricidad para su activación o funcionamiento, siendo la parte fundamental de este proyecto. Consiste en esquematizar un sistema que logre la relación de todos los componentes utilizados para un funcionamiento óptimo logrando autonomía entre ellos, para que cada proceso siga una secuencia y se interrelacionen.

LÁMPARAS INDICADORAS

En este proyecto las lámparas indicadoras son muy importante, ya que en ellas se reflejara el resultado de cada guía realizada, es decir son luces que permiten observar si una salida/entrada está encendida o apagada. Se utilizan de tres colores diferentes (verde, rojo y amarrillo) y su funcionamiento es a 110 VAC.

BOTONES/PULSADORES

Los botones pulsadores permiten la activación o viceversa de las entradas/salidas, este elemento al igual que las lámparas indicadoras constituyen una parte fundamental para el desarrollo de este proyecto. Se utilizan tres botones/pulsadores.

SENSOR FOTOELÉCTRICO

Para el desarrollo de algunas guías se utiliza un sensor fotoeléctrico, el cual su principal función es comportarse como un dispositivo que mediante una interrupción en la emisión de su haz de luz se active o desactive de acuerdo a la práctica realizada.

(32)

12

Figura 9. ELEMENTOS DEL SISTEMA ELËCTRICO

2.5 FORMATO DE HOJAS GUÍA

Una parte fundamental de este proyecto son el desarrollo de las hojas guía de laboratorio, las cuales están diseñadas en el formato aprobado el año 2010 en la Universidad Tecnológica Equinoccial, en la Facultad de Ingeniería e Industrias. A continuación en la Tabla 2 se detalla el formato utilizado para el diseño de cada una de las hojas guía.

Tabla 2. Formato de guía de laboratorio

GUIA N°( Titulo)

1. OBJETIVOS Logrado Falta

práctica No logrado

Especificar objetivos que serán cumplidos en la práctica.

2. CONCEPTOS

Se detalla toda la teoría que será utilizada durante el desarrollo de la práctica. 3. ACTIVIDADES

3.1 MATERIALES

Especificar todos los equipos y materiales necesarios para el cumplimiento de los objetivos.

3.2 PROCEDIMIETO

Detalle paso a paso de cada uno de los procedimientos a realizarse.

4. INVESTIGACIÓN

4.1 ACTIVIDAD EXPLORATORIA

Propuesta de ejercicio y consultas que reforzara lo aprendido en la práctica realizada

4.2 PREGUNTAS DE REFLEXION

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Escriba las conclusiones y recomendaciones, acerca del procedimiento que usted realizó, y basado en el cumplimiento de objetivos.

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13 Criterios de Evaluación

Apreciación del Docente

Estudiante A Estudiante B Estudiante C

a. Realiza el Trabajo de Forma ordenada

b. Delega funciones para la realización eficiente y eficaz de la práctica.

c. Aplica el conocimiento teórico y práctico.

d. Presenta actividades exploratorias y de aplicación de acuerdo a los parámetros establecidos por la Facultad. Incluye bibliografía.

e. Concluye y recomienda objetivamente.

Puntaje: Logrado 2 puntos. Falta práctica. 1 punto. No logrado 0.

Observaciones (Docentes):

7. BIBLIOGRAFÍA

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(35)

14 Para la realización de este proyecto el diseño consiste en el desarrollo de un diseño eléctrico, diseño de las dimensiones del tablero y la elaboración de las guías de cada una de las prácticas que se pueden desarrollar con el tablero de automatización.

3.1 DISEÑO ELÉCTRICO

En el diseño eléctrico se muestra todas las conexiones que presenta el tablero de prácticas, es un circuito que describirá las interconexiones de los distintos elementos con el PLC.

En la siguiente figura se muestra como está desarrollado el diseño eléctrico:

Figura 10. Diseño Eléctrico del tablero

1 Fuente de alimentación 110VCA. 2 Protección (Disyuntor).

3 Bloque de entradas PLC. 4 Bloque de salidas PLC.

(36)

15

3.2 DISEÑO DEL TABLERO DE PRÁCTICAS

En el diseño del tablero se lo realiza mediante normas técnicas, NTC 1156 o la ASTM 117, son normas que muestran algunas especificadores para la construcción de este tipo de proyectos.

Las dimensiones del tablero serán las siguientes;

Descripción Dimensiones(mm)

Alto 650

Ancho 550

Profundidad 200

Espesor 2

Nota El material será de lámina de acero.

En la siguiente figura 11 se muestra como está dispuesto el diseño del tablero:

Figura 11. Diseño físico del tablero

1 PLC OMRON CPM2A.

2 Bloque de entradas y salidas PLC. 3 Alimentación 110VCA.

4 Bloque de lámparas.

(37)

16

3.3 DISEÑO DE HOJAS GUIAS DE PRÁCTICAS

El diseño de las hojas guía está basado en el formato visto en la Tabla 1, las cuales se presentan a continuación:

3.3.1 GUÍA 1: PLC OMRON CPM2A

En la siguiente tabla se detalla todo el diseño de la guía1:

Tabla 3: Guía de practica 1.

PLC OMRON CPM2A

 Conocer las características del PLC OMRON CPM2A.

 Identificar el software de programación que nos presenta el PLC OMROM CPM2A.

 Comunicar al PLC OMROM CPM2A con la computadora.

2. CONCEPTOS 2.1 Definición de PLC

El PLC es un dispositivo electrónico que puede ser programado por el usuario y se utiliza en la industria para resolver problemas de secuencias en la maquinaria o procesos, ahorrando costos en mantenimiento y aumentando la confiabilidad de los equipos. Es importante conocer las generalidades, para poder aprovechar al máximo la mayoría de funciones que presente el equipo, y así hacer que el proceso sea más compacto.

2.2 Plc Omron CPM2A

Los PLCs de la marca OMRON poseen entre otras características su reducido tamaño y la amplia posibilidad de expansión de estos equipos hasta los 100 puntos de entrada y salida. De esta forma, el usuario logra cubrir el control de máquinas o pequeñas instalaciones ahorrando espacio y disponiendo de un abanico de posibilidades como varios tipos de CPU.

Los PLCs de la marca Omron son utilizados principalmente en plantas industriales de ensamblaje, manifacturas y sobre todo hay una gran demanda en el control de equipos médicos.

(38)

17 En la Figura 12 se observa en bloques como es la estructura interna de un PLC OMRON, las conexiones internas que presentan y como es el proceso de la trasmisión de datos.

2.2.1 Especificaciones Generales

En la Figura 13 se oberva todas las especificaciones generales que nos presenta el PLC, como por ejemplo el rango de alimentación, el consumo de correinte, la corriente maxima, el numero de entradas y salidas, etc. Consideraciones que son muy importantes antes de empezar a utilizar el equipo.

Figura 13. Diagrama de especificaciones generales PLC CPM2A Omron.

(Omron, 1993)

2.3 Comunicación Plc Omron

2.3.1 Cx-One

CX-One es un paquete de herramientas integradas FA que incorpora software de programación para los PLCs de OMRON y otros componentes. Para construir un sistema FA basado principalmente en PLC, tradicionalmente era necesario adquirir e instalar software de programación individual compatible con cada unidad, iniciar el software independientemente y, a continuación, conectarse al PLC y a los componentes individuales. La instalación de este paquete en un ordenador personal permite el funcionamiento integrado, desde la configuración de las unidades de CPU y unidades de E/S especiales (SIOU) y componentes de OMRON hasta la preparación/monitorización de la red y mejorar la eficacia de la preparación del sistema de PLC.

2.3.1.1 Cx-Programmer

(39)

18  Integrado en CX-One, el conjunto de programas universal de Omron

 Conexión automática mediante enlaces USB o serie

 Pantallas de configuración sencilla para todas las unidades de PLC

2.3.2 Adaptador De Comunicaciones CPM1-CIF01

El adaptador CPM1-CIF01 es el dispositivo que nos permite realizar la conexión entre el plc y la computadora, utiliza la comunicación RS232 (serial), para realizar el interfaz.

Utilizando un adaptador (CIF) es posible el diálogo de alta velocidad entre cualquier Terminal Programable NT de Omron y la CPU. En la figura 14 se muestra las especificaciones

Figura 14. Diagrama de especificaciones. Adaptador CPM1-CIF01 Omron. (Omron, 1993)

2.3.3 ACOPLE RS232

La gama de PLC Omron CPM2A en su conexión interna tiene la transmisión de datos cruzada (RX y TX), es por esta razón que debemos realizar un acople (cruce) con dos conectores db9 (macho y hembra) para que la comunicación entre el plc y la computadora sea sin errores.

2.3.4 DRIVER USB-SERIAL

Para que el puerto COM de la computadora pueda reconocer al PLC es necesario descargar e instalar el driver USB-SERIAL, este paso es muy importante ya que sin esta instalación la computadora no detectara al PLC

3. ACTIVIDADES

3.3 MATERIALES

Equipos

 PLC OMRON CPM2A

 COMPUTADORA

Materiales

 ADAPTADOR CPM1-CIF01  SOFTWARE CX-ONE  1 DB9 Hembra  1 DB9 Macho

(40)

19  FUENTE 110VCA

3.4 PROCEDIMIENTO

1. Arranque De Plc

1.1 Identifique la entrada de alimentación del PLC

1.2 Realice la conexión eléctrica del PLC, y compruebe que se encienda.

2. Acople RS232

2.1 Pelar el cable UTP 5E (cualquier color), lo importante es que en ambos lados sean los mismos colores.

2.2 Soldar el cable a los conectores DB9 macho y hembra como indica la figura 15.

Figura 15. Acople RS232

3. Comunicar el PLC OMROM CPM2A con la computadora.

3.1 Abra el programa Cx-Programmer.

3.2 Conecte el adaptador CPM1-CIF01 al PLC, en la salida de este conecte el acople realizado en el paso 2.2, seguido conecte el cable USB-SERIAL y este a su vez a la computadora.

Nota: para realizar este paso es preferible primero desconectar el PLC de su alimentación.

3.3 Verificar que esté instalado el driver USB-SERIAL

(41)

20 Criterios de Evaluación

Apreciación del Docente Estudiante

A

Estudiante B

Estudiante C

b. Delega funciones para la realización eficiente y eficaz de la práctica. c. Aplica el conocimiento teórico y

práctico.

Figura 16.Comunicación ONLINE del PLC

3.5 Realizado el paso 3.4, el plc debería estar ya en comunicación con la computadora (botón COM del PLC debe estar encendido), caso contrario repita desde el paso dos asegurándose principalmente que el paso 2.2 y 3.3 (estos dos paso generalmente presentan errores) estén correctamente ejecutados.

 Investigue la serie siguiente al PLC CPM2A que tiene la gama Omron y realice una tabla comparativa de ventajas y desventajas.

 Investigue que otras aplicaciones nos presenta el software CX-ONE.

 Investigue con que otra tipo de comunicación se puede arrancar los PLCs OMRON.

 ¿Es posible conectar el PLC CPM2A a una línea trifásica? Explique.  ¿Qué se necesita considerar para alimentar al PLC CPM2A?

Escriba las conclusiones y recomendaciones, acerca del procedimiento que usted realizó, y basado en el cumplimiento de objetivos.

(42)

21 e. Concluye y recomienda

objetivamente.

7. BIBLIOGRAFÍA

A. Porras, A. P. (1994). Autómatas programables: fundamento, manejo, instalación, prácticas. México D.F.: McGraw Hill.

Bignell, J. D. (1997). Electrónica Digital. México: CECSA.

Dorantes D.J, M. M. (2004). Automatizacion y control de prácticas de laboratorio. Mexico: Mc Graw Hill.

J. Balcells, J. R. (1997). Autómatas programables. Barcelona: Marcombo.

Omron, I. (10 de febrero de 2017). Omron. Obtenido de https://industrial.omron.mx/es/company

Pérez, E. M. (2006). Autómatas programables: entorno y aplicaciones. Madrid: Thomson-Paraninfo.

3.3.2 GUIA 2: MI PRIMER PROYECTO

En la siguiente tabla se detalla todo el diseño de la guía2:

Tabla 4: Guía de practica 2.

MI PRIMER PROYECTO

1. OBJETIVOS Logrado Falta

 Comprobar el funcionamiento del software Cx-programmer.

 Desarrollar un programa en Cx-programmer.  Identificar los pasos para transferir el programa

al PLC OMRON CPM2A.

2. CONCEPTOS

2.1 Introducción

(43)

22 determinada tarea de control. Dicha secuencia establece la relación entre las distintas variables lógicas y constituye el programa del autómata programable.

2.2 Lenguajes de programación

Los lenguajes de programación están definidos por cada fabricante ya que diseñan su propio software de programación. Pero existen tres tipos de lenguajes de programación de PLCs que están normalizamos universalmente, así tenemos:

Lenguaje de Ladder (escalera): también se lo denomina lenguaje de contactos o de escalera,

es un lenguaje de programación gráfico muy popular, por no decir el más popular dentro de los (PLC), debido a que está basado en esquemas eléctricos de control clásicos, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas NEMA y son empleados universalmente por todos los fabricantes.

Lenguaje Booleano (Lista de instrucciones): está basado en el Álgebra de Boole para

ingresar y explicar la lógica de control. Consiste en elaborar una lista de instrucciones, haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR, NOT, etc.) y otras instrucciones, para implementar el circuito de control.

Diagrama de funciones: es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos

(bloque de funciones del PLC) en tal forma que ellos aparecen interconectados al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque.

2.3 Comandos en Cx-programmer.

2.3.1 Comandos de Diagrama

Los comandos de programación en Cx-programmer como en la mayoría de software de diferentes marcas se los representa de forma parecida, para que independiente de la marca de PLC a utilizar la estructura del programa sea universal. En la tabla se observa la representación de comandos de programación básicos que nos presente la marca OMRON.

SIMBOLO DESCRIPCIÓN

Crea un nuevo contacto abierto.

Crea una conexión vertical.

Crea una conexión horizontal.

Crea una nueva bobina

Crea una nueva bobina cerrada

Crea una nueva llamada de instrucción del plc

(44)

23 Modo de eliminación de línea

2.4 Tipos de datos

Los datos constituyen la información básica con la que se realizan las distintas operaciones. En OMRON se definen los siguientes tipos de datos.

TIPO DE DATO DESCRIPCIÓN

BOOL Variable binaria o lógica (Boolean)

CHANNEL

Es una dirección (no bit) a datos de cualquier tipo (unsigned o signed, una o más palabras), por lo que se puede utilizar en lugar de cualquiera de los datos anteriores, excepto NUMBER y BOOL.

DINT Número entero doble con Signo

INT Número entero con signo

LINT

Dirección de una palabra binaria firmada

NUMBER

Valor literal numérico. No es una dirección. El valor puede ser firmado, o punto flotante.

REAL Número Real

LREAL Dirección de un valor de punto flotante de palabra larga

WORD Conjunto De 16 Bits

DWORD Conjunto De 32 Bits

TIMER

Los datos representan el número del temporizador, el indicador de finalización del temporizador y el valor actual del temporizador.

COUNTER

Los datos representan el número de contador, el indicador de finalización del contador y el valor actual del contador.

2.5 Definición de variables

• Los nombres de las variables pueden ser de hasta 30,000 caracteres de longitud. • Los nombres de variables no pueden contener espacios o cualquiera de los siguientes caracteres:

! “ # $ % & ‘ ( ) = - ~ ^ \ | ‘ @ { [ + ; * : } ] < , > . ? /

• Los nombres de las variables no pueden comenzar con un número (0 a 9).

• Los siguientes caracteres no pueden ser usados para indicar direcciones de memoria de E/S. A, W, H, HR, D, DM, E, EM, T, TIM, C,CNT seguidos de un número.

(45)

24 • No se puede asignar el mismo nombre a unas variables de entrada y salida, usar unas variables de entrada/salida.

• Cuando la instancia es ejecutada, los valores de entrada son pasados desde los parámetros a las variables de entrada antes de que el algoritmo sea ejecutado.

2.5.2 Variables de salida

• Las variables de salida devuelve valores desde la instancia a las aplicaciones externa. • Después de que la instancia es ejecutada, los valores de las variables de salida son pasados a los parámetros específicos.

• Los valores de las variables de salida son mantenidos hasta la siguiente ejecución de la instancia.

• Si es necesario escribir un valor en el ciclo de ejecución del algoritmo, asignar el valor a una variable interna (AT) o utilizar símbolos globales como las variables externas.

• Se puede configurar un valor inicial.

2.5.3Relés especiales

Son relés de señalización de funciones especiales, relacionadas con el funcionamiento del autómata, tales como condiciones de servicio (primer ciclo de scan, siempre ON u OFF), temporizaciones (relojes de pulsos a varias frecuencias), diagnosis (señalización o anomalías), comparaciones, comunicaciones, son los siguientes:

IT NOMBRE FUNCIÓN

253.15 P_First_Cycle Pulso de primer ciclo de scan.

Manda un pulso la primera vez que

se pone en marcha el autómata.

255.13 P_On Pulso de siempre ON. Mantiene la

señal activa de forma permanente.

255.14 P_Off Pulso de siempre OFF. Mantiene la

señal desactivada de forma

permanente

255. 03 P_ER Indicador de error de ejecución de

instrucción.

255.05 P_GT Bit de comparación (Mayor que >)

255.06 P_EQ Bit de comparación (Igual que =)

255.07 P_LT Bit de comparación (Menor que <)

254.00 P_1min Pulso de reloj de 1 minuto

252.02 P_1s Pulso de reloj de 1 segundo

255.01 P_0_2s Pulso de reloj de 0.2 segundos

(46)

25 Equipos

 PLC OMRON CPM2A

 COMPUTADORA

Materiales

 ADAPTADOR CPM1-CIF01  SOFTWARE CX-ONE  ACOPLE RS232  Cable USB-SERIAL  FUENTE 110VCA

4. PROCEDIMIENTO

1. Desarrollo de un nuevo proyecto.

1.1 Abra el software Cx-programmer.

1.2 Haga clic en nuevo documento.

1.3 Elija el PLC (CPM2*) y aceptar, como se muestra en la figura 17.

Figura 17. Elección del PLC

1.4 Utilice el contacto normalmente abierto y defina el número de entrada, como se muestra en la figura 18.

Figura 18. Definición de contacto de entrada

1.5 Utilice la bobina normalmente abierta y defina el número de salida.

Figura 19. Definición de contacto de salida

(47)

26 Figura 20. Compilación del programa

2. Transferencia de programa a PLC

2.1 Comunicar el PLC a la computadora (visto en la guía N°1)

2.2 Haga clic en PLC, transferencia, a PLC, como se muestra en la figura 21.

Figura 21. Compilación del programa.

2.3 Cargar solo el programa (las demás opciones son para otras aplicaciones).

Figura 22. Transferencia del programa

4 INVESTIGACIÓN

 Investigue los comandos de programación de PLC de otras marcas y realice una tabla

comparativa.

 Desarrolle un programa que active tres salidas, al activar una entrada, transferir y verificar

el funcionamiento en el PLC.

(48)

27  ¿Es posible activar una entrada con el valor de una salida? Explique.

 ¿Qué se necesita considerar para poder definir las variables de entrada y salida?

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Escriba las conclusiones y recomendaciones, acerca del procedimiento que usted realizó, y

basado en el cumplimiento de objetivos.

6 EVALUACIÓN

Criterios de Evaluación

A

Estudiante B

Estudiante C

b. Delega funciones para la realización eficiente y eficaz de la práctica.

c. Aplica el conocimiento teórico y práctico.

7 BIBLIOGRAFÍA

(49)

28

3.3.3 GUÍA 3: TABLERO DE PRÁCTICAS PARA AUTOMATIZACIÓN

En la siguiente tabla se detalla todo el diseño de la guía 3:

Tabla 5: Guía de practica 3

TABLERO DE PRÁCTICAS PARA AUTOMATIZACIÓN

 Identificar los equipos y elementos que contiene el tablero de control industrial.  Demostrar el funcionamiento del tablero de

control industrial.

2. CONCEPTOS

2.1 Introducción

Los tableros de control industrial son conjuntos de equipos y elementos cableados internamente, tales como controladores, interruptores, y dispositivos auxiliares. Los tableros pueden incluir dispositivos de desconexión así como dispositivos de protección de los circuitos que los alimentan. La importancia de este tipo de instrumentos se basa en que se pueden realizar distintas aplicaciones desde un mismo equipo sin la necesidad de tener tanto cable..

2. 2 Normas de seguridad para tableros de control

En el momento de instalar el tablero de control, es conveniente que tomar consideraciones como la distancia para poder visualizar de una forma correcta ademas que se podra realizar las practicas de una buena manera sin tener el riesgo de accidentes por una mala practica

2.2.1 Sistema de tierra común.

Debido a la circulación de corriente por el tablero puede originar la aparición de diferencias de potencial, es por esto que la puesta a tierra común es muy importante para cumplir los

siguientes objetivos.

 Seguridad de los docentes y estudiantes.  Protección de las instalaciones

 Mejorar la funcionabilidad del tablero

2.3 Elementos principales del tablero prácticas para automatización.

Un tablero para prácticas está constituido por elementos principales, secundarios, de apoyo y de alimentación.

2.3.1 Elemento principal

Entre los elementos principales del tablero tenemos:

(50)

29 Figura 23.PLC OMRON CPM2A.

2.3.1 Elementos secundarios

Entre los elementos secundarios del cual está compuesto el tablero de prácticas podemos definir:

 Sensor fotoeléctrico OMRON: básicamente este sensor emite un haz de luz infrarrojo hasta su elemento receptor.

Figura 24. Sensor Fotoeléctrico

 Lámpara indicadora: es un elemento que nos emite luz y nos permite observar algún cambio o indicación de acuerdo a la necesidad que se quiera representar. Esta lámpara tiene una alimentación de 110v.

Figura 25. Lámpara indicadora

(51)

30 Figura 26. Botón pulsador

2.3.3 Elementos de apoyo

Entre los elementos de apoyo tenemos:

 Conector Jack hembra: este conector nos permite una comunicación más eficiente entre cada elemento mediante cables banana-banana, como se observa en la figura 27.

Figura 27. Conector tipo Jack hembra

3. ACTIVIDADES

3.1MATERIALES

Equipos

 PLC OMRON CPM2A  COMPUTADORA

Materiales

 ADAPTADOR CPM1-CIF01  SOFTWARE CX-ONE  ACOPLE RS232  Cable USB-SERIAL

 CONECTORES JACK HEMBRA (cantidad 30)  LAMPARAS INDICADORAS 110V (cantidad 3)  PULSADORES (cantidad 3)

 SENSOR FOTOELCTRICO OMRON  CABLES BANANA-BANANA

 FUENTE 110VCA

(52)

31 1. Identificación de todos los componentes del tablero de prácticas de laboratorio.

1.1 Observe el tablero e identifique toda la parte del tablero, como se muestra en la figura

28.

Figura 28. Tablero de prácticas

2. Verificar el funcionamiento de cada elemento del tablero

2.1 Funcionamiento del PLC (visto en GUÍA 1)

2.2 Funcionamiento de los pulsadores y lámparas

2.2.1 Realice la conexión como se muestra en la figuras 29, 30, 31 y verifique el

funcionamiento.

(53)

32 Figura 30. Verificación de la lámpara amarrilla

Figura 31. Verificación de la lámpara verde

 Investigue que tipos de tableros industriales existen y cuál es su utilidad.

 Desarrolle un programa en el PLC utilizando una entrada y tres salidas; en el cual la

entrada al activarse deberá activar las tres salidas y mantenerlas activas.

(54)

33 4.2 PREGUNTAS DE REFLEXION

 Explique con sus propias palabras en que puede ayudar un tablero de automatización en

su formación profesional.

 ¿Por qué en las industrias es común la utilización de estos tableros?

6. EVALUACIÓN

A

Estudiante B

Estudiante C

b. Delega funciones para la realización eficiente y eficaz de la práctica. c. Aplica el conocimiento teórico y

práctico.

7. BIBLIOGRAFÍA

3.3.4 GUÍA 4: CONTADORES Y TEMPORIZADORES

(55)

34

CONTADORES Y TEMPORIZADORES

 Identificar el tipo de contadores que incorpora el PLC OMRON CPM2A.

 Identificar el tipo de temporizadores que incorpora el PLC OMRON CPM2A.

2. CONCEPTOS 2.1 Introducción

Los contadores y temporizadores en un PLC son herramientas muy importantes en los procesos de control, ya que estos nos permiten contar un número de datos o limitar un determinado tiempo respectivamente según sea el caso.

2.1.1 Contador

La función del contador, permite activar salidas o memorias internas, en el momento que su registro de conteo coincide con el valor presente previamente definido.. La cuenta se puede programar en forma progresiva (ascendente) o regresiva (descendente).

2.1.1.1 Contadores incorporados en PLC OMRON CPM2

 CNT (contador )

 CNTR( contador reversible)

En la siguiente tabla se muestra cada contador, son su nombre, instrucción de función, su área de datos y su simbología en el programa.

NOMBRE / SIMBOLO FUNCIÓN ÁREAS DE DATOS

Contador CNT se utiliza para descontar a partir de SV cuando la condición de ejecución en el impulso de contaje, CP, pase de OFF a ON, es decir, el valor presente (PV) será reducido en uno, siempre que

N: Número de TC 000 - 511

SV:

Valor seleccionado (canal, BCD IO, AR, DM, HR, #)

Contador reversible CNTR (12) es un contador reversible y circular, es decir se utiliza para contar entre cero y SV de acuerdo con los cambios de dos condiciones de ejecución, la entrada de contaje adelante (II) y la entrada de contaje atrás.

000 - 511

SV:

(56)

35 2.1.2 Temporizador

Un temporizador es un dispositivo con el que se puede regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico después de un tiempo determinado. El elemento fundamental del que está constituido el temporizador es un contador binario, encargado de medir los pulsos suministrados por algún circuito oscilador, con una base de tiempo estable y conocida. El tiempo es determinado por una actividad o proceso que se necesite controlar. Podemos clasificar los temporizadores en:

 De conexión: el temporizador recibe tensión y calcula un tiempo hasta que libera los contactos.

 De desconexión: cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo del tiempo determinado, libera los contactos.

2.1.2.1 Temporizadores incorporados en PLC OMRON CPM2A

El plc CPM2A presenta algunos tipos de temporizadores para su utilización según la necesidad requerida, estos son:

 TIM (temporizador)  TIML (temporizador largo)

 TIMH (temporizador de alta velocidad)

NOMBRE/SIMBOLO FUNCIÓN

Temporizador

Un temporizador se activa cuando su condición de ejecución es ON, y se resetea (a SV) cuando la condición de ejecución se pone en OFF. Una vez activado, TIM mide en unidades de 0,1 segundo desde el SV.

Temporizador largo

(57)

36 Temporizador de alta

velocidad

TIMH(15) funciona de la misma manera que TIM excepto que la unidad de medida es de 0.01 segundos.

3. ACTIVIDADES

3.1MATERIALES Equipos

1. COMPUTADORA

Materiales

1. ADAPTADOR CPM1-CIF01 2. SOFTWARE CX-ONE 3. ACOPLE RS232 4. CABLE USB-SERIAL 5. FUENTE 110VCA

6. TABLERO DE CONTROL INDUSTRIAL

3.2 PROCEDIMIENTO

1. Funcionamiento de un contador

1.2 Elija el modelo del PCL (CPM2A)

1.3 Defina la entrada 0.0 como el bit de entrada del contador, y la entrada 0.1 como el bit de reset, como se muestra e la figura 32.

Figura 32. Definición de entrada y salida

1.4 Elija la instrucción CNT (contador).

(58)

37 Figura 33. Elección de instrucción contador

1.5 Verifique el funcionamiento del contador con el PLC conectado, como se muestra en la figura 34

Figura 34. Verificación del programa con el PLC conectado.

2. Funcionamiento de un temporizador

2.2 Elija el modelo del PCL (CPM2A)

2.3Defina la entrada 0.0 como el bit de inicio del temporizador, clic en nueva instrucción, escriba la sintaxis y aceptar, como se muestra en la figura 35.

Figura 35. Elección de instrucción temporizador.

(59)

38 Figura 36. Verificación del programa con el PLC conectado.

3. Ejercicio de ejemplo

3.1 Convertir la salida con tiempo a OFF=T1 y tiempo a ON=T2 siendo: T1=7s y T2=12s, mientras mantengamos activado la entrada. Una vez desactivemos la entrada también quedará desactivada la salida. Consideraremos como entrada el bit 00.00 y como salida el bit 10.00.

3.2 Realizar la tabla nemónica (especificación de instrucciones direcciones).

3.3 Realizar el programa descrito en la figura 37.

Figura 37. Programa de contadores.

INSTRUCCIÓN DIRECCIÓN

CONTACTO ABIERTO 00.00

CONTACTO CERRADO T02

TIM 01

0070

CONTACTO CERRADO T01

TIM 02

0120

CONTACTO ABIERTO T01

(60)

39 3.4 Verifique el funcionamiento del programa con el PLC conectado, como se muestra en la figura 38.

Figura 38. Verificación del programa con el PLC conectado.

Nota: todas las verificaciones de los programas se debe realizar con el PLC en modo online (PLC conectado mostrado en guía N1), caso contrario no se podrá realizar la verificación.

4.INVESTIGACIÓN

4.1 ACTIVIDAD EXPLORATORIA 

 ¿Es posible conectar dos contadores en cascada? Explique.

 ¿Qué se necesita tomar en consideración para utilizar un temporizador? Razone y

explique.

5.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

6. EVALUACIÓN

A

Estudiante B

Estudiante C

(61)

40 b. Delega funciones para la realización

eficiente y eficaz de la práctica. c. Aplica el conocimiento teórico y

práctico.

7.BIBLIOGRAFÍA

Bignell, J. D. (1997). Electrónica Digital. México: CECSA.

3.3.5 GUIA 5: COMPARADORES

En la siguiente tabla se detalla todo el diseño de la guía 5:

COMPARADORES

 Identificar el tipo de comparadores que incorpora el PLC OMRON CPM2A.

 Verificar el funcionamiento del comparador.