I. INTRODUCCION. PRACTICA N 03: Control Electroneumático de cilindros de simple y doble efecto usando el simulador FluidSIM

PRACTICA N° 03: Control Electroneumático de cilindros de simple y doble efecto usando el simulador FluidSIM

I. INTRODUCCION

Los electroneumática, como su nombre lo dice, es una técnica que abarca dos grandes áreas neumática y eléctrica. De esta manera, el campo de aplicación se hace mucho mas vasta y extensa, comparada con la neumática. Sin lugar a dudas, la incorporación de la parte eléctrica conlleva o implica muchos mas beneficios que desventajas puede decirse que es hasta este momento en que la neumática, con ayuda de la eléctrica, se encuentra en posibilidades de brincar a etapas mucho mas elevadas en cuanto a la teoría de diseño de mandos. Elaborar aplicar y poner en marcha algoritmos de automatización mucho mas avanzados son ahora posibles, gracias al empleo de captadores de naturaleza eléctrica/ eléctrica y a la mayor flexidad en cuanto a la implantación de las señales de control mediante dispositivos de contactos, tales como los relevadores. Así, el uso de convertidores se hace evidente, de tal forma que la conversión de energía eléctrica–mecánica de lugar a la aplicación a los actuadores neumáticos, cilindros, en un sin fin de áreas de automatización. Mas aun esquema verdaderamente inteligentes podrán ser aplicados al incorporar , en pasos futuros, dispositivos o elementos electrónicos que procesan las señales con una velocidad y precisión que la electroneumatica por si sola no es capaz de hacer, estamos hablando de la incorporación de Autómata o computadoras especiales, normalmente de nominados PLC , por sus siglas en ingles. Programable Logic Controller.

Esta practica pretende involucrar al lector con el empelo de los elementos básicos utilizados, botones, relevadores y sensores inductivos, capacitivos y ópticos, entre otros. Ejercicios elementales son tratados de tal forma que la asimilación de esta técnica se logre en forma paulatina ya que en practica posteriores el grado de dificultad de las actividades se vera incrementada en forma significativa.

La evolución de los procesos debido al incremento sustancial en el número de señales de campo, en conjunto con el diseño de algoritmos de automatizaron más completos debido a que las tareas aumentaron de complejidad al paso del tiempo, obligo de manera natural a aplicar la segunda gran categoría de los sistemas digitales: lógica secuencial. En este caso, existen salidas que dependen no solo de las condiciones iniciales de las señales de campo generadas por los sensores provenientes de las maquinas o sistemas de producción, sino que además dependen de estados internos de proceso mismo. En consecuencia para que el esquema de control pueda producir la correcta señal de salida, es necesario que “memorice” condiciones de operación cuyo estado depende de eventos anteriores asociados a ese mismo estado.

Así el lector deberá aplicar esquemas de control con memoria para diferenciar posibles estados que pueden ser confusos de tal forma que el algoritmo tenga la capacidad de calcular el valor futuro inmediato de salida.

Pongamos como ejemplo la fotografía de la parte trasera de un automóvil circulando por una vía de alta velocidad, tomada desde un segundo automóvil que circula detrás de el . A simple vista el observador de dicha fotografía no podría distinguir si el coche en donde va el fotógrafo se iba acercando o alejándose del primero. Para esto será necesario haber tomado al menos otra fotografía un instante anterior. De esta manera, conociéndolos los tiempos de toma de cada una de ellas, mas la buena observación sobre los tamaños de detalles, tales como la placa, llantas, ventanas, entre otras cosas, nos darían suficiente información para determinar si los coches se iban alejando o acercando entre si, e inclusive pudiera llegarse a la conclusión de que no sucedía lo uno ni lo otro, esto es que guardaban la misma velocidad, separados a distancias constante.

Así, en electro neumático un mando inteligente podría discernir cuando el vástago de un cilindro va o vine con respecto a la posición inicial, durante una secuencia diaria de producción.

En esta práctica, además de introducir al lector al concepto de memorias, elaborados con reveladores, se revisa un esquema sencillo pero muy útil en la práctica: circuito con autor retención con prioridad a las actividades. En muchas maquinas o procesos es favorablemente aplicable este esquema de control y tal ves el lector encontrara de inmediato mas de tres maquinas o procesos donde pueda ser útil.

1.1. ACCIONAMIENTOS NEUMATICOS

II. OBJETIVOS

 Conocer los elementos básicos que intervienen en un circuito electro neumático: botón, pulsador, botón enclavado, válvula electroneumatica, detector final de carrera y relevador de corriente directa.

 Construir y aplicar funciones lógicas AND y OR empleando relevadores de corrientes directa , para el diseño de mandos de control electro neumáticos en la secuencia de cilindros neumáticos.

 Implementar circuitos con memoria para el control secuencial de cilindros de simple efecto, empleando reveladores de corriente directa.

 Aplicar el circuito de autor retención con prioridad a la activación para resolver secuencias cicladas de cilindros neumáticos, empleando relevadores de corriente directa.

III. MATERIAL Y METODOS 3.1. MATERIALES Y EQUIPOS

 Computador

 Simulado FluidSim v. 3.6

3.2. MÉTODOS.

PARTE A:

INTERROGANTES PLANTEADAS

a) Investigar el funcionamiento de las válvulas electro neumáticas biestables, relevadores de corriente directa; detectores eléctricos de rodillo; botones pulsadores y enclavados de naturaleza eléctrica; sensores inductivos, capacitivos y ópticos, así como el símbolo de cada uno de ellos .

b) Empleando un programa de simulación (por ejemplo, Fluidsim, Automation Studio) realice el siguiente circuito de control electro neumático.

c) De acuerdo con el circuito de la figura 3.1, ¿que cambios habría que hacer para que el regreso del cilindro se realice en forma automática?

d) ¿Qué aplicación industrial podría dársele al circuito? Agregar la figura o imagen de la maquina o proceso correspondiente.

Figura 3.1 B1 K1 K2 Y 2 +24V 0V K1 4 2 5 1 3 Y 1 Y 2 1 . 1 0 . 1 1 . 0 Y 1 B2 K2 1 2 3 4 2 4

PARTE B:

a) Armar el circuito mostrado en la figura 3.2:

b) Active el botón B1 y observe el comportamiento del cilindro.

Pregunta: ¿Cual es el diagrama de espacio de espacio fase que se obtiene de acuerdo con el comportamiento observado?

c) Cambie el botón pulsador 1.2 por uno con enclavamiento, repita el experimento. observe y registre los cambios en el comportamiento con respecto al punto anterior.

d) Cambie el sensor SI por uno de rodillo. ¿Qué diferencia sustancial encuentra? ¿Qué ventajas o desventajas ofrece el cambio de sensor?.

Figura 3.2 B1 K1 K2 Y 2 +24V 0V K1 4 2 5 1 3 Y 1 Y 2 1 . 1 0 . 1 1 . 0 Y 1 K2 S1 S1 1 2 3 5 2 5

PARTE C:

a) Investigar el funcionamiento del circuito de auto retención con prioridad a la activación.

b) Empleando un programa de simulación (por ejemplo Fluidsim, Automation Studio) realice el siguiente circuito electro neumático de control.

c) De acuerdo con el circuito de la figura 3.3 ¿Qué cambios habrá que hacer para que el regreso del cilindro se realice en forma automática?

d) ¿Qué aplicación industrial podría dársele al circuito? Agregar la figura o imagen de la maquina o proceso correspondiente.

Figura 3.3 2 1 3 Y 1 BM BP K1 K1 Y 1 +24V 0V K1 1 2 3 2 3

PARTE D:

a) Armar el circuito mostrado en la figura 3.4 el cual da solución a la secuencia mostrada en el diagrama de espacio fase siguiente, en donde representan memorias de estados internos del proceso.

1.- Oprima el botón BM y observe el comportamiento de los cilindros. Pregunta: ¿se cumplió lo esperado de acuerdo con el diagrama espacio fase? Si no, revise de nuevo las conexiones del circuito.

2.- Una vez puesto en marcha la secuencia, active el botón de paro y observe la consecuencia ¿que sucede con los cilindros si oprime BM antes de restaurar BP?

3.- En específico ¿cual es la función particular que realizan las tres memorias del circuito?

4.- Obtenga la función lógica del esquema de control.

A B Diagrama de espacio fase 1 0 M1 M2 M3 1 0 4 2 5 1 3 Y 1 Y 2 1 . 1 0 . 1 A A1 A0 4 2 5 1 3 Y 3 Y 4 2 . 1 B B0 B1

Figura 3.4

IV. RESULTADOS Y DISCUSION

Actividades complementarias N° 1:

Diseñe el circuito de control de mando electro neumático para la secuencia siguiente:

 El arranque de un cilindro A de doble efecto se realiza cuando se oprime un botón B1 o un botón B2 .ambos botones son de naturaleza eléctrica.

 Cuando se extiende por completo el vástago , este regresará solo si se activa un detector final de carrera , ya sea de naturaleza electromecánica , electrónica u óptica, en combinación lógica AND con un botón pulsador eléctrico.

 El cilindro deberá estar controlado por una válvula electro neumática biestable, deberá cuidarse el uso y aplicación correcta de los relevadores.

Actividades complementarias N° 2:

Diseñe el circuito de control de mando electro neumático para la secuencia de dos cilindros de doble efecto de acuerdo con el diagrama espacio fase siguiente (figura 3.6):

 Utilice circuito de autorretencion con prioridad a la activación  Utilice memorias auxiliares para el control de los estados internos.  Identifique todos los elementos del circuito de acuerdo con las normas

K1 +24V 0V K1 A0 K2 A1 K3 B0 K4 B1 K5 M3 Y 4 K3 K4 M1 M1 M3 M1 K2 M2 M2 M3 K4 M1 M2 M3 M3 K2 K3 K5 K4 K2 Y 1 M3 M2 K5 M2 M1 Y 2 M3 M2 M2 Y 3 M3 K1 BM BP 1 2 3 5 7 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2 3 13 17 16 11 15 11 13 16 15 18 12 13 15 19 14 15 18 21 17 19 16 20 22 12 14 18 21

A B Diagrama de espacio fase 1 0 M3 1 0 Figura 3.5 V. CONCLUSIONES

Utilizando conceptos revisados en esta práctica, concluya sobre:

 Utilizando conceptos revisados en esta practica, concluya sobre:

 Ventajas y desventajas de aplicar una combinación de válvulas para construir la función lógica AND en sustitución de la válvula de simultaneidad.

 Las ventajas y desventajas de aplicar el cilindro de simple efecto como actuador lineal en sustitución del cilindro de doble efecto.

 ¿Qué beneficio o valor agregado se obtuvo al realizar esta practica para reforzar o asimilar los conceptos teóricos revisados en el tema de electro neumática

 Las ventajas de emplear memorias auxiliares para los estados internos del sistema.

 Ventajas y desventajas del empleo de detectores electromecánicos finales de carrera y de los detectores inductivos y capacitivos. Para hacer esto una tabla comparativa de los tres elementos, mostrando las ventajas y desventajas de utilizar cada uno de ellos.

VI. BIBLIOGRAFIA

 Millán S. Automatización neumática, la ed, Alfaomega Marcombo, 1996.  Millán S. Calculo y diseño de circuitos en aplicaciones neumáticas, 1ª ed.

Alfaomega Marcombo, 1998.

 Deppert. W. y Stoll, K, Dispositivos neumáticos, 1ª ed, Alfaomega Marcombo, 2002