Practica 1: Accionamiento de cilindros neumáticos por medio
del autómata CPM2 programado en Ladder.
Problema de Evaluación 2.3.
En esta
práctica nos enfrentaremos al problema sin ninguna guía previa y
sin la ayuda del grafcet. En próximas prácticas se retomará
dicho ejercicio con la solución del grafcet.
El enunciado del
problema: Tratar de programar el autómata para que:
·Cuando se presione el botón marcha, se acciona movimiento
del cilindro alimentador y transcurrido 2 segundos desde que se pulso el botón
de marcha el cilindro alimentador vuelve a su posición inicial.
·Cuando se acciona el botón rearme, y si el cilindro
alimentador está en su posición inicial se acciona el avance del cilindro D.
Tras 3 segundos el cilindro D vuelve a su posición inicial y activa la luz de
falta material en caso de que no haya bajado hasta abajo (pieza puesta al
revés).
1º Comenzaremos con un
Grafset (Esquema gráfico):
Una vez se ha realizado el Grafset se procederá
a modelarlo en el ordenador con el CX-Programer. Dividiéndolo en: Etapas,
Tiempos y Acciones.
Resumiendo el ejercicio:
Comienza la pieza en
la Etapa_0, se pulsa el botón “marcha” (m) y directamente se pasa a la Etapa_1.
En esta etapa la pieza se desplaza con FDEL, donde las direcciones se miran
dentro del apartado de los circuitos eléctricos. Transcurridos 2 segundos
(TIM0s) la pieza vuelve a su posición inicial y se llega a la Etapa_2.
Estando en la Etapa_2,
se pulsa el botón “rearme” (r) y se pasa a la Etapa_3. En esta etapa la pieza
se desplaza con DDEL. A continuación se le asigna una orden a la pieza, que
consiste en que si el sensor de la pieza está bien colocada (d1) y trascurridos
3 segundos (TIM1s) vuelva a la Etapa_0. Por el contrario, si la pieza no pasa
la orden, transcurridos 3 segundos, va a una cuarta etapa, Etapa_4.
La Etapa_4, se
enciende una bombilla, que indica que falta material (FM). De esta Etapa_4, se
para (p) el proceso y vuelve a la Etapa_0.
Un sensor o captador, es
un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas llamadas
variables de instrumentación y transformarlas en variables eléctricas. Las
variables de instrumentación pueden ser por ejemplo, temperatura, intensidad,
distancia, aceleración, pH... una magnitud eléctrica puede ser por ejemplo,
resistencia eléctrica, capacidad, tensión, corriente... Una magnitud eléctrica
puede ser una resistencia
eléctrica (como en una RTD), una capacidad
eléctrica (como en un sensor de humedad),
una Tensión
eléctrica (como en un termopar), una corriente
eléctrica (como en un fototransistor)…
Normalmente estos
dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes
pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos
componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la
utilización de componentes activos.
Un sensor se
diferencia de un transductor en
que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con
lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus
propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda
interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio
que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por
la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un
dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de
los sensores: Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina,
industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener
ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el
sensor, etc.
¿UNA NUEVA REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA?
Las nuevas tecnologías
están facilitando que cada vez haya más sensores a nuestro alrededor, capaces
de procesar enormes cantidades de datos para ayudar a mejorar el funcionamiento
de las fábricas, el control de los procesos productivos, el mantenimiento de
las cosechas, o incluso para detectar terremotos,
Los sensores son cada
vez más comunes en nuestra vida diaria. Un coche, por ejemplo utiliza docenas
de ellos para permitirnos controlar sus funciones básicas. Sin embargo, este
tipo de sensores están muy limitados, puesto que, colocados estáticamente en un
lugar, adolecen de la capacidad de analizar o actuar sobre los datos que
detectan, y simplemente, su misión se limita a enviar las mediciones que han
registrado a un procesador central.
En definitiva, los
sensores todavía podrían dar mucho más de sí, Así lo cree toda una industria
tecnológica que está detrás de ellos, y son cada vez más las empresas y los
equipos de investigadores que trabajan en el desarrollo de este tipo de
dispositivos. En este sentido, compañías como la cadena de supermercados
británicos Tesco o la compañía petrolífera Shell han instalado sistemas de
primera generación para controlar y chequear el estado de los expendedores de
gasolina en sus estaciones de servicio.
Sistema de control:
Controlador: Es un programa
informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico,
haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz para
usarlo.
Actuador: Es un dispositivo
capaz de transformar energía en la activación de un proceso con la finalidad de
generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un
controlador y en función de ella genera la orden para activar un elemento final
de control.
Partes de un sensor:
Un sensor es un elemento compuesto por tres partes principales:
Captador: Capta la señal de
energía y la manda al transductor. Este dispositivo es sensible a una magnitud
que se expresa mediante un parámetro. Las variaciones de la temperatura se
expresan como cambios en la resistencia que presenta. Por ejemplo, una PTC es
una resistencia sensible a la temperatura.
Transductor: Es capaz de
transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada en otra
distinta para la salida. Recibe energía, la trasforma a energía eléctrica y la
retrasmite. Por ejemplo, recibe electromagnética y la transforma en una señal
eléctrica mecánica.
Acondicionador: Recibe la señal
procedente del transductor, y ajusta (acondiciona) los niveles de voltaje e
intensidad precisos para su posterior tratamiento. Generalmente, por evitar
problemas a la hora de saber si el sensor está funcionando correctamente o si
se ha roto, suelen ser sensores que miden en corriente, y en escala a partir de
4mA. Al no partir de 0, este valor no es posible como medida de ninguna magnitud
(antes de acondicionar), y por lo tanto si se diera el caso, veríamos que el
sensor se ha roto. Si comenzara en 0, este valor sería posible y por tanto, no
habría manera rápida de saber si es un valor bueno, o si el sensor no funciona
correctamente.
Tipos de sensores:
Un sensor puede ser analógico o digital:
La calibración de los sensores es totalmente
necesaria para obtener buenas medidas. Se trata de comparar dos sensores, el
que queremos calibrar y otro de mayor precisión. Debe ser de mayor precisión,
porque de otra manera no obtendríamos valores razonables. El ensayo se realiza
midiendo una magnitud que conocemos a la entrada, y obteniendo valores a la
salida. Repetimos el proceso hasta obtener una tabla con muchos puntos. Cuantas
más medidas tengamos, mejor. Representamos gráficamente la curva obtenida con
los puntos, usaremos el método de mínimos cuadrados, así que
deberemos obtener la recta de menor error. También puede hacerse por punto
final o por línea independiente.
POLÍMETRO:
Un polímetro, es un
aparato capaz de realizar varias mediciones. Dentro del instrumento se
distinguen 3 mediciones.
Óhmetro: es un instrumento para medir
la resistencia eléctrica.
Voltímetro: es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a
fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos
puntos de un circuito eléctrico.
Amperímetro:
es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está
circulando por un circuito eléctrico.
VOLTÍMETRO:
El voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de
potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Introducción teórica previa a las prácticas con autómatas:
Esta primera práctica
nos ha servido para tomar contacto con la programación de autómatas usando el
lenguaje Ladder. También nos ha servido para familiarizarnos un poco con los
autómatas y ver cómo es posible el control de cilindros neumáticos por medio de
las electroválvulas.
Para la programación
de estos autómatas utilizaremos el programa Cx-Programer de la compañía Omron,
fabrican PLCs y emplean distintos software para su programación, siendo todos
ellos muy similares.
Trabajaremos con la
estación 1 de la célula flexible de SMC para comprobar el correcto
funcionamiento de lo que vayamos programando. La estación 1 dispone de un PLC
CPM2A de Omron que por medio de un bloque de electroválvulas puede controlar
los distintos cilindros neumáticos que permiten coger una pieza y ponerla en el
lugar que se desea. La estación consta de un autómata, un grupo de
electroválvulas, unos cilindros neumáticos y unos sensores magnéticos.
Primero definiremos lo
que son autómatas, lenguaje Ladder y explicaremos el programa que se va a
utilizar para posteriormente empezar con las practicas.
AUTÓMATAS:
Un autómata programable industrial es una máquina electrónica, programable
por un personal no informático y destinada a pilotar o gobernar procedimientos
lógicos secuenciales en ambiente industrial y en tiempo real.
LENGUAJE LADDER:
El LADDER, también denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un
lenguaje de programación gráfico muy popular dentro los autómatas programables
debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos.
CX-PROGRAMMER:
Se visualiza la
pantalla de inicio del CX-Programmer.
Abrir el nuevo
proyecto y configuraciones de tipo de dispositivo. En estas prácticas será el
CPM2*.
Para programar el
autómata se usará la conexión seri del PC y usando el protocolo SYSMAC WAY.
Presionando el botón de configurar se elige como nº de la unidad de Host Link
el “1”, ya que se trabajará con la estación 1 como se ha mencionado.
El número de unidad Host Link es la dirección del nodo en la red, es
decir, los autómatas de la célula flexible se comunican entre ellos por medio
de una red Host Link. Cada autómata ha de tener un identificador diferente.
Una vez definidos los distintos menús del
CX-Programmer, se procede a definir los nombres para las variables asociadas a
las entradas y salidas del PLC. Esto se hace en el área de símbolos.
Un ejemplo de nuevo símbolo por ejemplo sería:
Explicación de los
distintos tipos de datos:
Practica 1: Accionamiento de cilindros
neumáticos por medio del autómata CPM2 programado en Ladder.
Problema Guiado 2.1.
El enunciado del
problema guiado sería:
Cuando se
presione el botón marcha, se acciona movimiento del cilindro alimentador y
luz de falta de material (FM). Al soltar se apaga la luz y el cilindro
retrocede.
Cuando se acciona el
botón rearme,
se acciona avance del cilindro H.
Cuando se accionen marcha
y paro
y no rearme,
cilindro H retrocede.
Después de leer el
cuaderno con la información facilitada por el profesor hemos programado el
autómata CPM2A para conseguir el accionamiento del cilindro.
Arrancamos el entorno
de programación Cx-Programmer
Crear un archivo nuevo.
En el desplegable que aparece a la izquierda de la
pantalla introducimos nuevos símbolos que vamos a utilizar en la
programación con los datos que se nos han dado en el problema
1.Nos posicionamos en la
sección 1 y vamos eligiendo los símbolos de Ladder del menú del programa y los
posicionamos como nos indica el enunciado del ejercicio hasta crear el
programa.
2.Luego hay que compilar
el programa para comprobar que no tiene errores. [Program]->[Compile]
3. Una vez acabado lo
compilamos y lo probamos en la estación 1. Donde primero habrá que
conectar los puertos serie del autómata y del PC, dándole a [PLC]->[Work
Online]. Luego habría que reprogramar el autómata de esta manera:
[PLC]->[Transfer]->[To PLC].
A continuación, se elige lo que se quiere reprogramar, que en nuestro caso
son todos los símbolos, el programa pero no las funciones de expansión. Ya que
las funciones de expansión son comandos extras. Después de elegir las opciones
pulsamos “sí” a las siguientes dos pantallas, donde nos vuelvo a preguntar si
realmente se quiere reprogramar el autómata.
4. Por último, decimos
que sí a la pantalla que nos pregunta al acabar la programación si queremos
volver al modo “Run”. Donde ahora se puede empezar a comprobar el correcto
funcionamiento del programa o donde fallaría. Y para finalizar habría que
volver a cerrar la conexión entre el autómata y el PC [PLC]->[Work Online].
Problema Asistido 2.2.
El enunciado del
problema guiado sería:
Cuando se presione el
botón marcha,
se acciona movimiento del cilindro alimentador de material. Transcurridos 5
segundos desde que se pulso el botón de marcha el cilindro alimentador ha de
volver a su posición inicial
En esta práctica se
introducen dos elementos nuevos que son el TEMPORIZADOR y los FLIPFLOPS ó
memorias (KEEP).
·TEMPORIZADOR (timer)
La instrucción TIM (temporizador) se utiliza para generar un retardo a la
conexión respecto a la señal de habilitación START.
Inicialmente PV (Present value, valor actual) se pone a SV (Set value,
valor de inicialización). Cuando START pone a ON, el valor actual del TIM (PV)
empieza a decrementarse. Cuando PV -> 0, el contacto T N (N es el número del
temporizador) se pone a ON. Cuando START pasa a OFF, el contacto TIM se pone a
OFF, PV = SV y el temporizador es reseteado y preparado de nuevo.
Para usar un Timer, es necesario crear 2 símbolos:
ot_0_PV
CHANNEL TIM00 Temporizador 00
ot_0_Status BOOL
TIM000 Bir de estado asociado al Temporizador 0
La configuración del temporizador sería:
oSe inserta la función
oSe escribe TIM en el área reservada para el nombre
oSe rellenan los detalles
·KEEP (11)
Las memorias se
usan para crear estados. Esta instrucción permite definir un relé como
biestable, estando su estado (salida) definido por 2 condiciones lógicas: SET y
RESET.
La salida se activará cuando haya un 1 en SET, y se desactivará cuando el 1
este en RESET.
Si se activasen ambos a la vez predominaría el RESET.
Por los que en este ejercicio se deben crear las
etapas 0, etapa 1 y etapa 2 con los datos que se muestran en el ejercicio.
A continuación se muestra el programa que deberíamos crear primero y luego
comprobar que funciona bien como hemos mencionado en los apartados 6 y 7 del primer
ejercicio.
6.Una vez acabado lo compilamos y lo probamos
en la estación 1. Donde primero habrá que conectar los puertos serie del
autómata y del PC, dándole a [PLC]->[Work Online]. Luego habría que
reprogramar el autómata de esta manera: [PLC]->[Transfer]->[To PLC].
A continuación, se elige lo
que se quiere reprogramar, que en nuestro caso son todos los símbolos, el
programa pero no las funciones de expansión. Ya que las funciones de expansión
son comandos extras. Después de elegir las opciones pulsamos “sí” a las
siguientes dos pantallas, donde nos vuelvo a preguntar si realmente se quiere
reprogramar el autómata.
7.Por último, decimos que sí a la pantalla que nos
pregunta al acabar la programación si queremos volver al modo “Run”. Donde
ahora se puede empezar a comprobar el correcto funcionamiento del programa o
donde fallaría. Y para finalizar habría que volver a cerrar la conexión entre
el autómata y el PC [PLC]->[Work Online].
