MÉTODOS DE DISEÑO EN
NEUMÁTICA
AUTOMATIZACIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑO
MÉTODOS DE DISEÑO EN NEUMÁTICA
Los sistemas neumáticos por lo general tienen su
aplicación en tareas repetitivas de la industria.
Por lo tanto para cumplir estas tareas del automatismo,
pueden requerir además de una lógica combinacional, la lógica secuencial.
Métodos de apoyo al diseño de automatismos
neumáticos:
Método intuitivo
Diagramas Espacio – Fase
Mapas de Karnaugh
Método de los grupos
MÉTODO INTUITIVO
Aplica para secuencias cortas juntando las mandos
básicos neumáticos.
Mando Directo
Mando Indirecto
Funciones de lógica combinacional
Realimentación
Aplica cuando no se tienen señales neumáticas
PROBLEMA DE DISEÑO
Se desea implementar un automatismo que cumpla con
la siguiente secuencia con el fin de compactar una pieza. A+,B+,A-,B-.
Cada vez que se realiza la tarea el operario debe accionar
un pulsador, que active la secuencia.
Se dispone de finales de carrera como sensores para
cumplir con la tarea.
MODIFICACIÓN.
La pieza debe estar sujeta durante un tiempo ajustable para
hacer una mayor compactación del material.
Válvula Temporizadora
Es un conjunto de válvula reguladora de caudal, depósito y
DIAGRAMAS ESPACIO -FASE
Es una herramienta que permite
comprender la secuencia del automatismo, mediante la
representación del movimiento de actuadores y las señales que
provocan estos movimientos.
Ejemplo: A+, B+, C+, A , B , C
-Cilindro A Cilindro B Cilindro C a1 b1 c1 a0 b0 c0 1 + 0 -1 + 0 -1 + 0
-a0 a1
b0 b1
DISEÑO POR MAPAS DE KARNAUGH
Aplica para el diseño de mandos con secuencias cortas y
pocos elementos de accionamiento.
Aplica la técnica de los mapas de Karnaugh a mecanismos
secuenciales.
Esto se logra con la activación y desactivación de
elementos de memoria (Válvulas 4/2 ó 5/2).
Fases:
Plano de la situación
Plantear la secuencia
Diagrama Espacio – Fase
Diagrama de Funcionamiento
Análisis Lógico – Mapas de Karnaugh
MAPAS DE KARNAUGH
(GO TO THE BASICS)
Permiten encontrar la función lógica a partir de la tabla de
verdad.
Los valores se ordenan en tablas de acuerdo al Código de
Gray (un solo bit cambia entre cada par de números).
a
EJEMPLO 3 VARIABLES
a b c Y
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1
00 01 11 10
0 1 1 0 0
1 1 0 1 1
bc
Tabla de Verdad Mapa de Karnaugh
Y = a’b’ + b’c’ + ab
EJEMPLO 4 VARIABLES
I3 I2 I1 I0 Y0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 1 0 1
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 0
0 1 1 1 1
1 0 0 0 1
1 0 0 1 1
1 0 1 0 X
1 0 1 1 X
1 1 0 0 X
1 1 0 1 X
1 1 1 0 X
1 1 1 1 X
I3I2 00 01 11 10
00 1 0 1 1
01 0 1 1 0
11 X X X X
10 1 1 X X
I1I0
Mapa de Karnaugh
Y = I3+ I2I0 + I1I0 + I2’I0’
EJEMPLO 1
Se pretende que dos actuadores neumáticos realicen el
ciclo A+, B+, A -, B –, en el proceso de alimentación y remache de tapas de latas de conserva.
A
B
DIAGRAMA DE FASE A
+
B+
B-
A-Cilindro A Cilindro B a1 b1 b0 a0 a1 b0 b1
1 2 3 4 5=1
a0
b0 a1b0 a1b1 a1b0 a0b0
a1 b0
Señales
Incompatibles, se activan igual pero producen efectos diferentes. Es necesario usar elementos de Memoria
a0 a1
DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO
1
Alimentar Tapas
2
Remachar Tapas
3
Terminar Remache
4
Terminar Al. Tapas
S Cilindro A+ a1
S Cilindro B+ b1
S Cilindro B- b0
S Cilindro A- a0 Conexión
a0b0
a1b0
a1b1
a1b0
a1b0 Señales
incompatibles
DIAGRAMA DE
FUNCIONAMIENTO
MEJORADO
Las memorias
permiten eliminar las señales
incompatibles.
La idea es que
cada condición active una sola fase.
La menor
cantidad de memorias reduce la complejidad de la implementación. 1 Alimentar Tapas 2 Remachar Tapas 4 Terminar Remache 5
Terminar Al. Tapas
S Cilindro A+ a1
S Cilindro B+ b1
S Cilindro B- b0
S Cilindro A- a0 Conexión a0b0X’ a1b0X’ a1b1X a1b0X 3
Activar Memoria S Memoria X+ X a1b1X’
6
ANÁLISIS LÓGICO
X X´ a0b0 a0b1 a1b1 a1b0
A+ X+ B+
X X- B-
A-ab
Mapa de Karnaugh de la Secuencia 1 Alimentar Tapas 2 Remachar Tapas 4 Terminar Remache 5
Terminar Al. Tapas
S Cilindro A+ 1a
S Cilindro B+ b1
S Cilindro B- b0
S Cilindro A- a0 Conexión a0b0X’ a1b0X’ a1b1X a1b0X 3
Activar Memoria S Memoria X+ X a1b1X’
6
ANÁLISIS LÓGICO
Mapa de Karnaugh para el cilindro A.
Se plantean los estados A+ y A - para el cilindro durante la
secuencia.
X a0b0 a0b1 a1b1 a1b0
X´ A+ + +
X - +
A-ab
A + = X’
A - = X b
0 XX´ a0b0 a0b1 a1b1 a1b0A+ X+ B+
X X- B-
ANÁLISIS LÓGICO
Mapa de Karnaugh para el cilindro B.
Se plantean los estados B+ y B - para el cilindro durante la
secuencia.
X a0b0 a0b1 a1b1 a1b0
X´ - + B+
X - B-
-ab
B + = X’a1
B - = X
X X´ a0b0 a0b1 a1b1 a1b0A+ X+ B+
X X- B-
ANÁLISIS LÓGICO
Mapa de Karnaugh para la memoria X.
Se plantean los estados X+ y X - para la memoria durante la
secuencia.
X a0b0 a0b1 a1b1 a1b0
X´ - X+
-X X- + +
ab
X + = b1
X - = a0
Xa0b0 a0b1 a1b1 a1b0
X´ A+ X+ B+
X X- B-
CREACIÓN DEL ESQUEMA NEUMÁTICO
A + = X’
A - = X b
0B + = X’a1
B - = X
X + = b1
X - = a0
o Estas ecuaciones me
permiten definir el circuito neumático secuencial.
o A+,A-,B+,B- serían las
señales del mando para las válvulas 5/2 que gobierna a los cilindros.
oa0, a1, b0, b1, finales de
carrera en los actuadores.
oX memoria Válvula 4/2
oPueden agregarse otros
elementos:
o Pulso de Inicio
A + = X’
A - = X b
0B + = X’a1
B - = X
A + = X’
A - = X b
0B + = X’a1
B - = X
ACTIVIDADES
Para los siguientes puntos:
Realizar la simulación en Festo – Fluid Sim o Automation
Studio.
Sustentarlos según el grupo los días 26 y 29 de octubre
En hoja ministro consignar todos los diagramas, esquemas y
ecuaciones convenientes.
Máximo Grupos de 4 personas.
Plantear mejoras y optimización convenientes.
Esta actividad tendrá el valor de dos prácticas de laboratorio.
ACTIVIDADES
1. Por el método intuitivo realizar un circuito en ciclo continuo que realice la siguiente labor:
Al accionar el circuito se moverán tres cilindros de doble efecto con la secuencia siguiente: saldrá el cilindro “A”, cuando llegue al final de su recorrido saldrá al cabo de un tiempo elegido el “B” y cuando este llegue al final, saldrá el “C” también tras un tiempo determinado (usar temporizadores) . La velocidad de salida de cada cilindro será regulable. Cuando el tercer cilindro llegue al final del recorrido retrocederán los tres cilindros a velocidad rápida y a la vez.
a0 a1
b0 b1
ACTIVIDADES
2. Se desea que dos cilindros Ay B realicen la secuencia:
A+, B - , B +, A -, Determine:
Diagrama Espacio – Fase – Señales incompatibles
Diagrama de Funcionamiento
Análisis Lógico
Ecuaciones para los actuadores y memoria (s)
Esquema Neumático
GRACIAS
CHRISTIAN VEGA CAICEDO
ING. ELECTRÓNICO – UNIVERSIDAD DE NARIÑO DOCENTE DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑO [email protected]
