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SEP DGETI SEI1
CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE MECATRONICA
CNAD - Cenidet
TRABAJO RECEPCIONAL
ELEVADOR DIDACTIC0
Prototipo Mccatrónico
Que Presentan: Para obtener el reconocimiento de especialista en Ingeniería Mecatrónica
SU BESPEC lALl DAD MAQ U I NAS:
Ing. Juan Edilberto Arjona Várguez Ing. Jorge Fernando Peral Díaz
SUBESPECIALIDAD CONTROL:
Ing. Raúl Fonseca Romero Ing José Humberto Canul Canul
ASESORES:
Máquinas: Ing. José Castañeda Nava Control: Pedagogía: Lic. Félix Pérez Piedra
Ing. Juan Martin Albarrán Jiménez
Diciembre 1998
CENTRO DE INFBRMACION
9 9 - 0 4 1 7
INDICE Página
INTRODUCCION
CAPITULO 1. DISENO DEL SISTEMA DE CONTROL
1 .I .-Deccripcion general del elevador 1 .I .I .- Planteamiento. 1 . I .2.- Funcionamiento General
1.2.-Diseño del Controlador. 1.2.1 .- Sensor infrarrojo. 1.2.2.- Limit switch. 1.2.3.- Panel de botones. 1.2.4.- Etapa de potencia. 1.2.5.- Fuente de alimentación
1.3.-Programación. 1.3.1.- Direcciones de entradas al PLC. 1.3.2.- Conexiones fisicas de entradas al PLC. 1.3.3.- Direcciones de salidas del PLC. 1.3.4.- Conexiones fisicas de salidas del PLC. 1.3.5.- Diagrama a bloques en la secuencia de .I lógica 8. .' contrc 1.3.6.- Diagrama de contactos. 1.3.7.- Lista de mnemónicos. 1.3.8.- Aspectos de seguridad.
CAPITULO 2.- DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO
2.1.- Componentes del sistema mecánico 2.1.1.- Fabkación 2.1.2.- Sistema de rodamiento del elevador 2.1.3.- Transmisiones de cadena de rodillos 2.1.4.- Factores de diseño 2.1.5.- Cálculos:
Velocidad de la cadena Velocidad del husillo y avance para el centro de maquinado
2.1.6.- Procesos de fabricacion
CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
BlBLlOGRAFlA
4
6
6 12 14
16 16 20 20 21 25
27 28 29 30 31 32 33 33 33
34
34 35 35 36 36 38
41
44
45
APÉNDICES
Página
1 .-Datos técnicos de los dispositivos electrónicos 2.-Lista de partes electrónicas y materiales mecánicos 3.-Material y equipo empleado 4.-Prácticas 5.-Dibujos mecánicos y datos técnicos 6.-Diagrama de contactos 7.-Lista de mnemónicos 8.-Cronograrna de actividades 9.-Mapa de memoria del PLC
46 48 50 52 67 85 93 98
1 o1
INTRODUCCION
El presente trabajo, pretende lograr un compendio de aplicaciones de las ingeniarías que integran el concepto de la MECATRONICA, esto es: MECANICA, ELECTRONICA, fundamentalmente, también están inmersas ELECTRICA HIDRAULICA, NEUMATICA Y LA INFORMATICA.
Es obvio que no podemos abstraernos a los avances de estas ciencias, ya que en la actualidad casi todos los aparatos de uso común, como hornos de microondas, lavadoras, detectores de luz, los automóviles están provistos con elementos programables y de control como sensores, relevadores, interruptores, etc. De la misma forma la industria ha incorporado sofisticados sistemas de control en sus procesos de producción, pues resulta común la utilización de robots y sistemas de detección de presencia o ausencia de objetos para continuar o suspender la operación o proceso que se este realizando.
En cualquier sistema productivo de un proceso industrial los circuitos de control reciben y procesan información sobre las condiciones en el sistema. Esta información representa posiciones mecánicas de partes móviles, temperaturas, presiones, fuerzas, velocidades, etc.. Basándose en la información suministrada por el operador y los datos adquiridos del sistema, el circuito de control "toma decisiones". Estas decisiones son parar o invertir el sentido de giro de un motor, aumentar o disminuir la velocidad de un movimiento mecánico, abrir o cerrar una electroválvula previendo todas las posibles condiciones de entrada. El diseiíador ha elaborado la lógica para que la salida del sistema sea apropiada. De esta manera la tarea de un diseñador consiste en integrar de la manera más segura y eficiente todos los elementos que intervienen en un circuito de control de cualquier proceso.
Debido a que la industria está automatizando todos sus procesos; surge la necesidad de crear personal capacitado en las áreas de control, electrónica, mecánica, eléctrica, neumática e informática para efectuar dichas implementaciones. Debido a lo anterior se ha disefiado este modelo didáctico para poder auxiliar a los educandos en su formación académica.
Como aspectos técnicos relevantes tenemos en .INGENIERIA MECANICA el manejo de las máquinas-herramientas y en INGENIERIA DE CONTROL el manejo de programas con el PLC.
Precisamente, motivados por el deseo de realizar una aplicación de los conocimientos adquiridos, durante el desarrollo del curso de Mecatrónica impartido por los instructores del CNAD, los profesores del nivel medio superior pertenecientes a la DGETI, decidimos realizar un Proyecto Final que nos proporcione la oportunidad de hacer extensiva esta actualización hacia nuestros compañeros profesores y fundamentalmente al alumnado de los diferentes planteles en que estamos adscritos.
Por lo anterior determinamos realizar el Elevador Didáctico, ya que representa en forma clara y objetiva la aplicación de la Mecatrdnica, tanto en su proceso de fabricación de las partes mecánicas y diseno del sistema de control, as¡ como en su operación, lo cual representa un gran apoyo en la instrucción Tecnológica en nuestro pais.
Como consecuencia resulta obvio que los profesores de ensetianza del nivel medio superior y superior, realicen vigorosos esfuerzos para actualizarse en los conceptos inherentes a la automatización y demás aplicaciones de la MECATRONICA y estar en posibilidad de ofrecer una mejor capacitación a nuestros jóvenes alumnos.
La información contenida en el presente Trabajo Recepcional está dividido en dos capítulos, a saber:
CAPITULO 1.- DISENO DEL SISTEMA DE CONTROL CAPITULO 2.- DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO
Asimismo se incluye información más detallada en los Apéndices al final del texto, con objeto de aclarar los elementos a considerar tanto en el aspecto de control como mecánico.
CAPITULO 1 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL.
1.1. - Descripción general del elevador didáctico.
El elevador didáctico tiene una altura de un metro, esta constituido de tres niveles o pisos, en cada nivel se cuenta con una puerta de apertura y cierre con movimientos lentos de izquierda a derecha y . viceversa, dichas puertas están controladas por motores de C.D. y un motor adicional para subir y bajar al elevador.
Cuenta con una estación exterior de botones, para indicar en que piso se encuentra y hacerlo subir o bajar segun sea el caso.
Además en cada puerta hay un sensor el cual detecta la presencia de un objeto y decide la siguiente alternativa, segun la secuencia establecida por la estación de botones. La estación de botones se construye en una caja de acrílico y contiene los botones de mando del elevador, además de leds indicadores del piso en que se encuentra.
El control del elevador didáctico se realiza con un PLC con 32 entradas y 32 salidas.
La etapa de potencia para el elevador se construye con relevadores y diodos para protección además de fusibles, estos están sujetos bajo un riel din.
El elevador esta constituido por una base de placa de aluminio de media pulgada, diez barras cuadradas de aluminio de 15.9 mm. de sección por 905 rnm. de longitud, refuerzos de lámina de aluminio para sujeción de barras, una placa superior de soporte del motor de carga, cadena de rodillos, contrapeso de acrilico, puertas de lámina, motores, canaleta para cableado.
t
Se incluyen las siguientes ilustraciones para poder observar lo descrito anteriormente, además de poder apreciar su controlador lógico programable PLC, la PC que ayuda a programarlo, la fuente de alimentación, etc.
i0t(i~03 3a SOAIlISOdSlCi
ELEVADOR DIDACTIC0
VISTA FRONTAL DERECHA.
CNADGnidct
E r p d i z i c i h rn Mccawbnisa Quinta Generacibn
EbEVADOR DIDACTIC0
Elrvidar Dldariiro
Equipo 6
VISTA FRONTAL IZQIERDA
9
ELEVADOR DIDACTIC0
VISTA POSTERIOR
10 Elwador Diddcliio Equipo 6
ELEVADOR DIDACTIC0
VISTA LATERAL IZQUIERDA
CNAD-Criiidei
Erpccidirrcidii eii Mecnlriiiicn
Qiiiiiin Genrrnci6n
1 .I .I .-Planteamiento
Uno de los problemas que se presentan en los talleres y laboratorios de las escuelas de educación tecnológica, es el de no poder realizar prácticas en los laboratorios de mecánica y electrónica porque no se tienen prototipos que ayuden a lograr el objetivo de aprender en forma concreta. Por esto se propone llevar a cabo el proyecto de un elevador didáctico que reúna las caracteristicas para involucrar al alumno tanto en la mecánica como en la electrónica es decir, en mecanismos y en control.
En la actualidad es muy importante que nuestros alumnos tengan oportunidad de comprobar los conocimientos adquiridos en el aula, de materias como Circuitos Lógicos, Física, Elementos Mecánicos; con la realización de prácticas que les permitan visualizar en forma clara y concisa. Los diferentes mecanismos que se utilizaron en la realización del Elevador Didáctico permiten observar la transformación de un movimiento circular en uno lineal, así mismo establecen un sistema de control a través de un PLC que permite su programación con variables previamente establecidas.
Como se ha mencionado con anterioridad, la utilización de sensores infrarrojos, limit-switch, fuentes de poder, harán posible que se comprenda la parte correspondiente a los elementos que constituyen los sistemas de control y resulte familiar su aplicación y utilidad en diversos dispositivos.
En la figura 1 se observan las partes del elevador didáctico mencionado
MAD-Cciiidel
Erpccialiuasibn tn MEcatbnica
Quinta Generncibii
Figura 1
ELEVADOR DIDACTIC0
Ubicacion de sensores, limit switch y motores Motor 4
DidbcliCO 6
Motor 3 Cierre (1 0005) Abre (10004)
\ i, I
I I
I
i I
I i !
i
La solución práctica que se propone para resolver la secuencia que hace funcionar al elevador didáctico, se explica a continuación:
1 .I .2.- Funcionamiento general.
Realiza las funciones principales que efectúa un elevador convencional, el movimiento vertical de la caja y del contrapeso se generan a través del motor de corriente directa ubicado en la parte superior de la estructura, transmitiendo este movimiento mediante una catarina y una cadena que los une a lo largo de su recorrido en los tres niveles de que consta el elevador. En cada nivel se instalan sensores (limit switch) que controlan la velocidad, frenan y localizan al elevador en una posición correcta
La apertura y cierre de las puertas en cada nivel se realizan por medio de un mecanismo de una corredera embalada, acoplada a un eje roscado que transmite el movimiento rotacional producido por el motor correspondiente, este movimiento de apertura y cierre esta controlado por censores (limit switch) y también se instalan censores de presencia para detectar la entrada y salida de objetos, o interferencias de los mismos. Todo lo descrito anteriormente se controla por medio de un Controlador Lógico Programable (PLC) y una estación de botones. Ver figura 2.
Diagrama a bloques dol controlador pilla el elevador didactic0
__ _ _ _ ~ .
ESTACION DE BOTONES
I I .. - .. . _. - l i
PLC LIMIT r SWITCH 1-i
~~
1 . . . .
.ETAPA DE POTENCIA
l - ' l : ~
1
Figura 2
Elementos que constituyen el control total del elevador didáctico
a) Elementos de entrada; limit switch, sensor óptico y botones pulsadores. b) Elemento de control PLC. c) Elementos de salida: relevadores, motores de CD, lámparas.
Secuencia de la lógica de control
a,-El elevador cuenta con cuatro motores, uno para que el elevador suba o baje y los otros tres para abrir o cerrar una puerta que hay en cada uno de los pisos.
b.-Inicialmente el elevador se encuentra en el primer piso, la puerta esta abierta y la lámpara indicadora de primer piso esta encendida.
c.-Cuando es presionado el botón BP2, la puerta del primer piso se cierra y el elevador empieza a subir, después que el elevador ha llegado al segundo piso la lámpara L2, se enciende y la puerta del piso dos se abre.
d.-Cuando es presionado el botón BP3, la puerta del piso numero dos se cierra y el elevador empieza a subir, después que el elevador ha llegado al piso tres, la lámpara L3, se enciende y la puerta del piso tres se abre.
e.-Cuando es presionado el botón BP2, la puerta del piso tres se cierra y el elevador comienza a bajar. Después de que el elevador ha llegado al piso dos, la lámpara L2, se enciende y la puerta del piso dos se abre.
f.-Cuando es presionado el botón BPI, la puerta del piso dos se cierra y el elevador comienza a bajar. Después de que el elevador ha llegado al piso uno, la lámpara L1, se enciende y la puerta del piso uno se abre.
g.-Cuando es presionado el botón BP3, la puerta del piso uno se cierra y el elevador comienza a subir. Después de que el elevador ha llegado al piso tres la lámpara L3, se enciende y la puerta del piso tres se abre.
h.-Cuando es presionado el botón BPI, la puerta del piso tres se cierra y el elevador comienza a bajar.. Después de que el elevador ha llegado al piso uno la lámpara L1, se enciende y la puerta del piso uno se abre.
Presionando BPI, BP2 Ó BP3 en cualquier orden debe de acudir al llamado.
El elevador didáctico, es fundamentalmente una estructura de aluminio y consta de tres niveles, en cada uno de los cuales tiene una puerta de entrada y salida.
Está constituido por una caja de acrilico (elevador) y un contrapeso de acrilico que permite el equilibrio, ambos están unidos por una cadena, la cual es accionada a traves de una catarina conectada a la flecha de un motor ubicado en la parte superior de la estructura.
Para realizar la apertura y cierre de puertas, se instalan en cada una de ellas un motor que transmite movimiento a las mismas a través de un tornillo sinfín O barra roscada acoplada en un extremo al motor y, a su vez, por medio de un seguidor que está unido a una corredera embalada, la cual sujeta la puerta; todo esto conforma el mecanismo de cada puerta del elevador didáctico.
El contrapeso y la caja (elevador) se desplazan por medio de unas ruedas, a través de unas barras guías ranuradas que alojan a las mismas.
Se opera por medio de un PLC y una estación de botones, para lograr la estabilidad se refuerza con soleras de aluminio en cada nivel del elevador, se sujetan las columnas tanto en la parte inferior (base) como en la superior (techo) por medio de angulares de aluminio.
1.2.- Diseño del controlador.
1.2.1 .- Sensor infrarrojo
Existen varios tipos de sensores, que para nuestro caso se escoge uno que detecte presencia de un objeto y decida una alternativa, este seria un sensor infrarrojo de fácil diseño, construcción y de bajo costo, por estas caracteristicas se describe a continuación:
Condiciones de funcionamiento para el sensor
El sensor consta de dos etapas principales: un transmisor y un receptor.
Se requiere que el sensor no mande indicaciones falsas
Se requiere de un sensor cuya distancia de sensado sea de cien centímetros aproximadamente, por confiabilidad en nuestro diseño ( elevador didáctico).
Transmisor
transmisor esta constituido por un astable, amplificador y un led illfrarrolo, el cual emitirá luz infrarroja a una frecuencia de 1OKhz.. En la figura 3 se inuestra el diagrama eléctrico del transmisor.
VCC L O V
- Figura 3.- Diagrama eléctrico del transmisor
Este transmisor permite obtener una frecuencia estable de 10 kHz con una tensión de alimentación entre 9 y 10 volts. La serial del pin 3 del 555 es amplificada por un transistor pnp (BC 327 25), antes de controlar al led emisor de infrarrojo. La resistencia R1 permite limitar la corriente en el led.
Cálculos
Para nuestro diseño proponemos una frecuencia de trabajo de IOkHz, debido a que las resistencias de capacitores deben de ser comerciales, y además su ancho de banda nos proporciona la frecuencia de trabajo deseada.
RB=22kQ y C = I nF
De acuerdo a la fórmula:
1 T
f =’-
Donde: Ra = 100 KQ
1.44 ( R a + 2Rb) * C
f = __
Receptor
El receptor está constituido por un fototransistor, dos filtros amplificadores, un rectificador y dos transistores para amplificar la señal y un relevador.
Figura 4
El receptor está constituido por dos filtros uno pasa altas y el otro pasa bajas
El primer filtro que se usa en la etapa receptora es un filtro pasa bajos y esta formada por el Amplificador 741 (C21). En la terminal tres del amplificador operacional tenemos un nivel de tensión de referencia fijado por el divisor de voltaje formado por dos resistencias R4 y R5:
Por lo tanto:
V = 12V * R4/(R4 + R5). V = 6 v
Cálculo del filtro pasa bajo(*)
Se desea obtener el valor de R en el filtro pasa bajos para una frecuencia de corte de 10kH.
Se propone un capacitor comercial de 33pF. Aplicando la fórmula:
CNAD-Ccnida
~ r ~ > ~ ~ i a l i m c i b i c n Mcratiiinirn
Qiiinia Gciirrncion
I ]{ =
o.lL1c
R = 4 8 2 5 3 2 ~
Por lo tanto R = 470KQ (resistencia comercial)
Cálculo de C(verificaci0n):
C=l /oR
C = 33pF
Cálculo del filtro pasa altos(*)
Se desea calcular la resistencia R del filtro pasa aitos a una frecuencia de corte de 1 OKz y se propone un capacitor de 150pF.
Su fórmula es la siguiente R=l/oC
Donde : C = Capacitor w = Frecuencia de corte
R = 106 .157R~ 100kR
Cálculo de C (verificación):
C = 1 / 0 R C = 150 pF,
(7 Referenciar al capitulo 10 de diseño de filtros pasa altos y pasa bajos de "Arnplificadores Operacionales", COUGHLIN ROBERT
1.2.2 Limit switch.
Se utilizan limit switchs comerciales debido a su bajo costo. y a SUS características de funcionamiento los cuales soportan 250 VCA a 3 A. Y 125 VCD a 5 A debido a que estas características son necesarias para el PLC.
También se usan estos limit switch debido a la estructura del elevador que permite acondicionarlos estratégicamente para sensar: el paro de los motores que accionan a las puertas de cada nivel ya sea para abrir o cerrar, también para bajar la velocidad y paro del motor cuando sube o baja el cajón.
El sensado tiene una carrera de 5mm en donde es activado el limit switch, esta distancia no es critica para nuestro control, ya que no requiere de precisión.
AI energizar el motor de CD gira a una cierta velocidad, si es desernegizado este por inercia sigue girando hasta parar, para evitar esta inercia se requiere de un limit switch para cambiar al motor a una baja velocidad antes de detenerlo.
1.2.3 Panel de botones.
El panel de botones está constituido por 11 botones para comandar al elevador
Tres para llamar al elevador en cada uno de los pisos.
DOS para abrir y cerrar puertas no importando el piso en el que este.
Uno para bajar cuando esta en el piso 2 ó 3.
Uno para subir cuando esta en el piso 1 ó 2
Dos en el piso 2 ya sea para subir o bajar
Uno para arranque (ON).
Uno para paro (OFF)
La distribución de los botones se muestra en la figura 5 que se localizan en una caja de acrilico.
1 l C " ~ I O i l J i i l l 4 C " 20
l h l i i i ~ i o 6
ESTACION DE BOTONES
1 pico
A 2 piso 3 piso Abre puerta Cierra puerta
Figura 5 1.2.4- Etapa de potencia.
En esta etapa de potencia se utilizan relevadores electromagnéticos, debido a su construcción y diseño, estos son muy útiles por sus contactos normalmente abierto (NO) y normalmente cerrado [NC), que a su vez, se conjugan para hacer un circuito de control externo, uno para inversión del giro del motor (sube y baja) CCW Y CW y otro para el cambio de velocidad. (velocidad alta y velocidad baja).
El relevador electromagnético esta constituido por una bobina, cuatro contactos
Para el caso del PLC utilizado, su característica en la salida es de 250 VCA, 2 A, y 24VCD,2 A. Se emplean bobinas de relevador como elemento de salida de un máximo de 300 mA a 24 VCD, este elemento de salida nos sirve para garantizar un aislamiento eléctrico seguro del PLC con respecto a los elementos finales de control. Ya
NC y cuatro NO.
CNAl>-Celiidel
llspecinlinUoii cn Mccntrbnba
Qiiitilr Cenerncion
que cuando esta energizada la bobina se cierran sus contactos y desergenizada sus contactos están abiertos, dentro del relevador.
Los relevadores electromagnéticos se utilizan como:
a) Aislador. Debido a su construcción la bobina y sus contactos están separados. b) Circuito '"".Este se realiza conjugando los contactos de dos relevadores. c) Elemento de salida del PLC. Esta salida del PLC gobierna a la bobina del relevador
Circuito "H"
'Cómo podriamos obtener la dirección inversa de un motor de corriente directa?. Esencialmente necesitaremos aplicar al motor un voltaje inverso, una tnanera de
hacerlo sería con dos fuentes de voltaje como se muestra en la figura 6A s1
Figura 6A
F i g u r a A. En la figura 6B para obtener que el motor gire en una dirección debemos de
Para que gire en sentido contrario debemos de desactivar SI y 53 y activar S2 y desactivar S2 y S4 y activar SI y S3.
s4
Figura 6B
I," -
I u Figura B.
En nuestro proyecto usamos este circuito (Circuito "H"), si conjugamos los contactos de dos relevadores para obtener el giro CW y CCW de un motor de CD como se muestra en la figura 6C.
I.Icur<lor Didaclico 22 1<1"11'"r.
.
CIRCiíTO "H"
z4v
NORMAL 7 r-----l
e n t r
NORHRL =-+1
Funcionamiento del circuito "H"
Giro en Sentido CW.
Se obtiene energizando al relevador uno (RI). Cerrando sus contactos S I y S3 y permitiendo el paso de la polarización directa de la bateria hacia el motor (MI).
Giro en Sentido CCW.
Se obtiene energizando al relevador dos (R2). Este cierra sus contactos S2 y S4 y permite el paso de la polarización inversa de la bateria hacia el motor uno (MI). El circuito "H" es mostrado en la figura 6D, los contactos normalmente cerrados R1 y R2 de los relevadores R1 y R2 respectivamente están conectados en interlock de tal
manera que ofrece una seguridad para que se active un relevador a la vez, evitando un corto circuito a la fuente de alimentación de 24 VCD (Fig. 6D)
Diagrama eléctrico para el control de los motores
.,,1< I )
I
">..)
4
f
1 I
1.2.5 Fuente de Alimentación.
Se emplean tres fuentes de alimentación con una caracteristica de 2 amperes en cada fuente, dos de 12 volts y una de 24 volts.
Una fuente de 12 volts para los sensores
Una de 12 volts para la velocidad baja y otra de 24 volts para la velocidad alta del motor (sube y baja).
Por su diseño y construcción y bajo costo se emplean las siguientes fuentes como se muestran en la figura 7.
C I
Figura 7
Cálculos para el diseño de la fuente.
cálculo del voltaje y corriente que se obtienen en u n rectificador de onda completa (tipo puente).
El transformador está diseñado con una tensión de entrada de 117VCA y la
La resistencia de carga es RLmin.= 646Q RLmax.= 1300R. tensión de salida de 12.7VCA (Voltajes eficaces).
Datos: Vef.= 12.7V. RLmax.= 1300R C = 2200pF.
CNAD-Crnidcl
Erpccinlimci6n CII Mic;inOnicl
Qiiintn Geiierrcibn
Fórmulas. Vprom.= Vpico (1 - x 4201 RLC)) = 17.9V. iprom 3 Vpromí RL= 17.9 Ví1300n = 13.8 mA. AVprom = Vp¡co( n /(o) RLC)) = 26mV. ldiodo = Vpromí RL( n í(2AVprom I Vpico) 1/2= 25mA.
El cálculo para la fuente de 24 volts tiene el mismo proceso, dando como resultado 24 VCD.
1.3.- Programación.
En la programación se emplea un soporte de software llamado SYSMAC Support S o h a r e (SSS). Este Software lo emplean todos los PLC's de la marca OMRON, sirve para programar al PLC de una forma más fácil, obteniéndose un diagrama de escalera el cual sirve como el control de un proceso a controlar. Conectando el PLC a una computadora personal a través de una interface podemos observar el diagrama de escalera, y monitorear si está activado un contacto o una bobina. Este controlador tiene relevadores internos, relevadores retentivos, timers, contadores, etc. Este PLC es el modelo CQMI el cual es modular, es decir, que tiene capacidad para realizar expansiones de entradas y salidas. Se alimenta con un voltaje de 11 7 VCA.
Debido a que el elevador esta controlado por una serie de secuencias. El PLC es un dispositivo electrónico ideal para realizar el control de dichas secuencias.
El siguiente diagrama a bloques nos muestra la arquitectura del PLC. ( Ver figura 8).
PROGRAMADO"
PLC T
= E N T E V E 7 AIIMENTACION
1
Figura 8
27 Elevrdor DidPsiica
Equipo 6
1.3.1 Direcciones de entradas al PLC
Debido a la construcción y diseño del PLC a cada entrada corresponde una dirección única lo mismo que para las salidas
Para el control de secuencias utilizado en el elevador didáctico se seleccionan las siguientes direcciones para las entradas y las salidas. En nuestro caso son 21 entradas y 13 salidas.
Según el mapa de memoria del PLC, los canales de entrada pueden ser desde el O00 hasta el 11 1, con 16 bits cada uno de ellos (00-15). Los canales de salida son del 100 al 11 1, de igual forma con 16 bits cada uno de ellos. (ver apéndice 9)
De acuerdo a las conexiones físicas, en el elevador se'usan las siguientes direcciones (Tabla A y 5).
Direcciones de entradas (Tabla A).
1 ENTRADAS 1 DIRECCIONES I FUNCION I
. .-
\
CNAD-CEnidef
Especialilacidn cn Mecandnisi Quinta Generaribn
1.3.2.- Conexiones físicas de entradas al PLC
Debido al diseño y construcción del PLC se requiere de una fuente de alimentación de 24 volts para alimentar a las entradas con este voltaje, ya que es condición única. Esta fuente ya esta interconstruida. Otra condición que se debe emplear en el PLC es el de conectar botones normalmente abiertos, ya que por construcción del fabricante así Io requiere. En la figura 9 se observa la conexión de las entradas del PLC.
ENTRADAS DEL PLC
Paro del elevador (lec piso)
Baja vslocldad (lec piso)
Paro de cierre d e puerta ( ler piso)
Paro de apsnvra de puerta ( le r piso)
Sensor ael l e r piso
Bala vslocldad (20 plro)
00006 Paro del elevador (20. piso)
L4 00007
_L 00008 1 Paro do cierre de puerta (20 pino) I LP2
Paro de apertura dn puerta (20 piso)
Sensor (20. piso) 00010
Bala velocidad (3er piso)
Para elevador (Jer. plro) 0001 2
paro ae cierre ae puerta (3er piso) LP3 00013
Paro da apertura de puerta (Jer. Piso
sensor (3er p150)
AVa"q"e START
BPI 000101 Bot6n del ler PISO
3
k
o Bot6n del Jer piso
Abrlr puerta
cerrar p"ma
NC 00107
( + ) 1 Figura 9
E h a d o i Didbciiro 29 Equipoú
1.3.3.- Direcciones de salidas det PLC
Direcciones de salidas (Tabla B)
FUNCION 1. Cierra puerta nicn\ I 2. Abre puerta 3. Cierra puerta 4. Abre puerta 5. Abre puerta -
I -
DIRECCIONES I nnnn
ELEMENTO Bobina Bobina Bobina Bobina Bobina Bobina Bobina Bobina
Lampara (2do piso) Lampara (lerpiso)
NC hl r,
I Lampara (3er piso)
Observaciones: NC. Sin conectar Las direcciones 10000 y 1001 se utilizan para que el motor 1 tenga su sentido en CW y CCW (Sentido en dirección de las manecillas del reloj y sentido contrario al de las manecillas del reloj) respectivamente. Las direcciones 10002 y 10003 se utilizan para que el motor 2 tenga su sentido en CW y CCW (Sentido en dirección de las manecillas del reloj y sentido contrario al de las manecillas del reloj) respectivamente. Las direcciones 10004 y 10005 se utilizan para que el motor 3 tenga su sentido en CW y CCW (Sentido en dirección de las manecillas del reloj y sentido contrario al de las manecillas del reloj) respectivamente. Las direcciones 10006 y 1007 se utilizan para que el motor 4 tenga su sentido en CW y CCW (Sentido en dirección de las manecillas del reloj y sentido contrario al de las manecillas del reloj) respectivamente.
1.3.4.-Conexiones físicas de salidas del PLC
Debido a que se van a utilizar motores de 24 volts es necesario alimentar con este voltaje a las salidas del PLC. Por su diseño y construcción del fabricante este controlador nos ofrece la ventaja de poder ajustar cualquier voltaje entre sus contactos ya sea voltaje de corriente alterna o voltaje de corriente directa (especificaciones de fabricación).
A continuación en la figura 10 se muestra la distribución de las salidas del PLC SALIDAS DEL P L C
lJ
r o
O iLt
2
3 E c l - 4
iL)- 'iLt 8
10
11
12 -- 13
--I_r=t
__c_?_
14
15
( + )
Figura 10
4 R2 Puerta piso 1
4 R l
Puerta piso 2 4 R*
4 R l
Puerta piso 3 4 R *
4 R,
Subir o bajar 4 R2
4 R,
L A M P 2O P.
L A M P 1 P
L A M P 3 E R P.
4 R2
4 R,
Elcvadar Didictiw 31
Equipo6
1.3.5 Diagrama a bloques en secuencia de la lógica de control
En la figura 11 se muestran las seis posibles combinaciones debido a los 3 niveles con que cuenta el elevador didáctico. (ver secuencia de la lógica de control).
Sube, del piso 1 al piso 2 A Sube, del piso 1 al piso 3
+7
Sube, del piso 2 al piso 3
I
Baja. del piso 2 al piso I
Baja. del piso 3 ai piso 2 A Baja, del piso 3 al piso I i
J Figura 11.
1.3.6 Diagrama de contactos (ver apéndice 6)
1.3.7 Lista de mnernónicos (ver apéndice 7)
1.3.8 Aspectos de seguridad
Todo proceso por norma, debe tener seguridad
En nuestro caso en particular se está dando aislamiento en primer lugar al PLC ya que maneja en su salida únicamente la bobina del' relevador. Como se ocupan dos relevadores por motor estos se conectan en "interlock". Esto quiere decir que una salida nada mas puede ocurrir en ese lapso de tiempo. Y lo mismo ocurre para los otros tres motores. También tiene " interlock" el control de velocidad.
CAPITULO 2.- DISEÑO DEL SISTEMA MECANICO
2.1.- Componentes del sistema mecánico.
Fundamentalmente está constituido en su mayor parte por aluminio y de acrílico en menor proporción.
El aluminio debe la mayoría de sus aplicaciones a su baja densidad y a la resistencia mecánica relativamente elevada de sus aleaciones, aunque otros USOS dependen de su resistencia a la corrosión; el aluminio comercial es un metal blando y dúctil, y se usa para muchas aplicaciones en las que no es necesaria una resistencia mecánica muy alta.
Las aleaciones de aluminio poseen mejores características para ser fundidas y maquinadas y, mejores propiedades mecánicas, las más utilizadas son aluminio-cobre Ó aluminio-silicio.
Para nuestro proyecto, dada la dimensión del mismo así como el peso de la caja elevador, que es mínimo (500 gr) y el contrapeso, fabricados en acrílico, realmente no se requiere de una resistencia mecánica alta, aunado a la versatilidad de presentaciones y bajo costo, se eligió el aluminio como el principal elemento para constituir la estructura metálica que soporte el elevador didáctico.
w W
w w W
w
w
W
w
Las partes que constituyen el elevador didáctico son las siguientes:
Motores de corriente directa de 24volts para desplazar la caja del elevador en sentido vertical (1) y para accionar las puertas (3). Rueda dentada (catarina) diámetro 1.3125", paso ,250" (2). Cadena de rodillos de 1.10 mts. de longitud, paso ,250" (No. 25). Caja-elevador de l 1Omm por 130mm con baleros de 19mm. diámetro exterior y ancho 6mm. Contrapeso de acrílico de 183.5mm por 170mm con baleros iguales a los anteriores Barra cuadrada de aluminio de 5/8" de sección por 905mm de largo con ranura de 6.4 mm. para guiar el deslizamiento del elevador y el contrapeso (4). Puertas accionadas con motor de corriente directa y mecanismo para abrir y cerrar. (3) Base cuadrada de aluminio de 50 cm por lado y espesor de ,500"
CNAl)~r:r,iidit
Illir~i.lirniiiiii e,, Mcrri>i.iiica
Q,,i,,!,, <ieir incioi i
-
Barras cuadradas de aluminio de 5/8" de sección y 905mm de longitud para soportar la estructura (6). Refuerzos de solera de aluminio de 1';de ancho de 30mm de long. (3) .
m Angulo de aluminio de 38.1mm por 30mm de longitud (3).
2.1 .I .-Fabricación.
A continuación se describe el proceso de manufactura de los componentes del sistema mecánico que constituyen el elevador didáctico.
El proceso de fabricación se orientó a realizar una aplicación tangible, de los conocimientos adquiridos en el curso de Maquinado Convencional, CAD-CAM, Diseño y Dibujo Técnico, Control Numérico, Mecatrónica Aplicada, Mantenimiento Mecatronico, Pedagogía, Computación; teniendo presente la gran cantidad de aplicaciones que podemos efectuar de la Mecatrónica, logrando valiosas y satisfactorias experiencias.
EL proceso de manufactura de las partes componentes, se presenta en tal forma que pretende utilizar el criterio para elaborar una parte maquinada en la Industria Metal Mecánica; para lo cual más adelante se incluyen las hojas de proceso correspondientes.
2.1.2.-Sistema de rodamiento del elevador didáctico.
El desplazamiento sobre las guias ranuradas se realiza por medio de baleros colocados sobre la caja elevador de acrilico así como en el contrapeso.
Los rodarnientos rígidos de bolas se usan en una variedad de aplicaciones particularmente amplia, son de diseño sencillo, no desmontable, adecuados para alta y baja velocidad de funcionamiento y requieren poca atención en servicio, aunado a la variedad y bajo costo hacen del rodamiento rígido de bolas el mas popular de todos.
De acuerdo a las características de las guías ranuradas de 6.4 mm. de ancho, el balero adecuado es el No. 626 del catálogo SKF, de 19mm de dametro exterior, 6mm de diametro interior y 6mrn de ancho.
CNAD-Crnidcl
Iiipecinlimciun PII Mcciiiiiinicn
Qiinir Ccncrrcidci
2.1.3.-Transmisiones de cadena de rodillos
Las caracteristicas básicas son una relación d$ velocidad constante (puesto que no hay deslizamiento ni distensión), y la aptitud de impulsar varios ejes desde una misma fuente de potencia, as¡ como su bajo costo hacen muy recomendable su uso.
Generalmente se utilizan con ruedas dentadas (catarinas) las cuales deben estar en concordancia con respecto al paso de cada una de ellas.
En nuestro caso, como ya hemos mencionado, tenemos una aplicación orientada hacia la aplicación didáctica, por lo cual el cálculo para la selección de la cadena y la catarina es puramente estimativo, ya que no se requiere de una potencia significativa, pues el peso de la caja-elevador y del contrapeso es de 500grs, por lo que se eligió la cadena más pequeña, que es la de paso de ,250" y también las catarinas se eligieron del mismo paso y de acuerdo a la existencia comercial en el mercado se eligieron de diámetro exterior de i.3125".
2.1.4.-Factores de diseño
La expresión factor de diseño significa alguna característica que iníluye en el diseño de un elemento, o quizá en todo el sistema. Por lo general se tienen que tomar en cuenta varios de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones alguno de esos factores será critico y, si se satisfacen sus condiciones ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:
Resistencia procesamiento ruido rigidez Confiabilidad utilidad estilización acabado Condiciones Ter. Costo forma Iu bricación Corrosión Seguridad tamaño Manto.
En nuestro caso fundamentalmente nos interesa el tamaño, la forma, control y el peso, pues esta orientado a que pudiera ser utilizado como instrumento de apoyo educacional y asimismo reproducible en los planteles de nivel medio superior de DGETI.
Las cadenas son empleadas en aplicaciones donde la distancia entre centros es grande y no permite el uso de engranes.
Elcwdnr I>Ubit~ra 36
Cqt#¡i>o 6
En nuestro caso se requiere que un extremo de la cadena sujete la caja (elevador), y el otro extremo stjete el contrapeso de manera que se deslicen en forma alterna, es decir, cuando uno suba el otro baje y viceversa, de acuerdo a la dimensión del elevador es más conveniente elegir una cadena de rodillos pequeña siendo la de paso .250", la más apropiada.
El paso es la distancia lineal entre centros de rodillos. El ancho es la distancia entre las caras internas de los eslabones. (fig. 15.5 Shigley). Es conveniente considerar que de acuerdo a las condiciones de uso, es importante reducir el ángulo de articulación de los rodillos tanto como sea posible, así mismo se considera que para una marcha suave la rueda sea lo más pequeña posible y que el número de dientes sea por lo menos de 17. En nuestro elevador, la rueda dentada se eligió de 1.3125" diámetro exterior y 0.3125" diámetro barreno (7.9mrn), número de dientes 15 por razones de espacio y estética.
A continuación se representa el diagrama de cuerpo libre, del sistema de fuerzas que actúan en el contrapeso y en la caja-elevador
4 FI
contrapeso
CFy= O Z F Y = T l + T Z - F I - F 2
pero T I = T 2 luego entonces
T I = 500grs.
t T2
4 IFz
caja-elevador
2.1.5.- Cálculos
Cálculo de la velocidad de la cadena.
De las características del motor Barber-Colman, utilizado para accionar la
Voltaje=24 Volts RPM= 13.01 (a plena carga) aprox. 13 1=0.623 Amp (a plena carga)
catarina motriz, para desplazar el elevador y el contrapeso, se tiene:
Sabemos que:
Donde I > = o x Y
a= velocidad angular de la catarina (RPM del motor) r=radio de la catarina r=16.66
w= 13 rev x 2 rad = 81.68 rad/min rnin rev
Si se considera que la distancia entre cada nivel es de 25 cm
2.26 cm - 1 seg. 25cm - x . . 25 = . I1 seg.
2.26
Es el tiempo que tarda en recorrer un nivel , entonces:
I l x 2 = 22seg
Es el tiempo que tarda en realizar el recorrido total, considerando que el ler . Nivel corresponde a la "planta baja" y ese es el punto de partida.
Cálculo de la velocidad del husillo y el avance para el centro de maquinado:
Para calcular la velocidad de giro del husillo se utiliza la siguiente fórmula:
lOO@Vc N=- rd
CNAD-Cenidcl
Erperialiiaribii cn Mrcntrbnisn
Qiiinin Gaieincioii
Donde d = Diámetro del cortador. D = 120 rnrn Vc= Velocidad de corte según tablas correspondientes. Vc= 120 rnimin 2 = Número de filos z = 5 filos
N = 1000 x 200 = 200000 = 531.9 RPM 3.14 x 120 376.8
Para Vc = 150 m/min.
N = 1000 x 150 = 1500000 = 398 RPM 3.14 x 120 376.8
N=500 RPM
N = 400 RPM
Cálculo del avance para el centro de rnaquinado:
Para calcular el avance de la herramienta de corte, se utiliza la siguiente fórmula:
F = . f lZ
Para N = 500 RPM f = 0.2 mm/diente (Según tablas correspondientes) z= 5filos F = 0.2 x 500 x 5 = 500 mrnlrnin.
Para N = 400 RPM F=0.2 x 400 x 5 = 400 mrnlrnin
1 Selección de motores
De acuerdo a las características ofrecidas por el fabricante, BARBER COLMAN COMPANY, en motores de 24volts de corriente directa, considerando que el peso de la caja elevador es de 500grs, tenemos:
r lcvd", Ilid.ir,ir" I9
Eqiiip" I
F x D 0.500kg x 0.500 mts. - Potencia = - t 22 seg.
=O.O113kgm
0.01 13
75 - -
S.
= .O0015 CV
=.I10 WATTS
Es la potencia requerida para desplazar 50cms el elevador, que corresponde a dos pisos, pues cada piso mide 25 cms de altura.
De acuerdo a las caracteristicas ofrecidas por el fabricante, tenemos:
v = 24volts
I= ,623 Amps
Rpm = 20.67 La potencia obtenida del motor es:
P = V I
P = 14.952watts
Como se observa la potencia de que se dispone es bastante sobrada, de acuerdo a Io que requerimos, sin embargo estamos sujetos a la existencia comercial en motores de 24 volts, por lo que se eligió el mas aproximado a nuestras necesidades.
PROCESO DE FABR NOMBRE DE LA PIEZA: BA DESCRIPCION DE LA OP.
Fresado del perímetro de la placa de aluminio de 1/2". La dimensión final es de 50mm por lado(+-.5mm)
Barrenado de la base, 24 agujeros para sujeción de las barras de aluminio.
MAQUINAS Y HERRTAS. ~ _ _
Machuelado de 24 agujeros de 4mm de diam.
PARAMETROS DE LA OP.
Limpieza final, para eliminar polvo y partículas indeseables.
Fresadora vertical Makino Cortador de 20mm de diam. De 4 filos.
Taladro de banco Broca de 3.2mm
Maneral, machuelo de 4mm de diam.
Pasta limpiametales de uso comercial.
500 mm
Velocidad del husillo: 660 rPm Avance: 80mmlmin. Utilizar refrigerante.
Barrenar en forma manual.
Hacer rosca en forma manual, conservando perpendicular el machuelo a la superficie de la base.
Aplicar en forma manual con trapo y frotar a i c a m e n t e .
Cortar la barra cuadrada de aluminio de 518" a una longitud de 910 mm, se requieren 1 O piezas para La estructura principal.
<RA CUADRADA JAQUINAS Y HERRTAS.
Fresado de ambos extremos para dar longitud final de 905 mm.
MATERIAL: ALUMINIO PARAMETROS DE LA OP.
Barrenado de 15 agujeros de 3.2 de diam.
< > Y
518" -
Machuelado de 4 mm de díametro.
Sierra cinta automática
-resadora vertical Makino :ortador de 20 mm de iiámetro de 4 filos.
'resadora vertical Makino 3roquero para fresadora 3roca de 3.2 mm.
!n forma Manual daneral dachuelo de 4 mm de iiam
Considerar una tolerancia de + 10 mm para que se disponga de material para el fresado.
Velocidad del husillo:660 rpm. Avance : 80 mmlmin. Utilizar refrigerante, prensa y mordazas de aluminio.
Realizar barrenado a las 1 O piezas que constituyen la estructura principal.
Hacer rosca en forma manual, conservando perpendicular el machuelo a la superficie de l i barra.
3ESCRIPCION DE LA OP. MAQUINAS Y IiERRTAS. PARAMETROS DE LA
iacer ranura guía para el jeslizamiento de los Jaleros del elevador y del :ontrapeso, en 4 barras, de 3.4 mm de ancho
905 mm
Centro de Maquinado Mor¡ Seiki MV-40
Cortador de 6 mm de diam.
Velocidad del husillo: 1 O00 rpm.
Avance: 80 mmlmin
\linear la barra iuidadosamente, para 2vitar que se flexione al Denetrar el cortador
Utilizar refrigerante
Colocar 4 prensas para garantizar una sujeción uniforme.
Indicador de carátula
Ranurar a 800 inm. dc long.
Verificar que el balero de 6 mm deslice sin interferencia sobre la ranura.
'I r 1
6 mm
CONC LUSl ON ES Y SUGERENCIAS
El hecho de usar controladores tales como el 2-80, PLC, PIC'S, etc. Nos abre un panorama para poder discernir el control de un proceso automatizando la demanda de la industria. Es por esto, que la aportación generada de los estudios concluidos en el CNAD, amplia una visión más grande en el docente que será transferible a los alumnos del nivel medio superior.
Se sugiere efectuar prácticas con controladores en diferentes proyectos o prototipos, y manteniendo continuidad y seguimiento en los estudios, ya que la innovación tecnológica día a día nos sorprende.
En nuestro caso fue posible integrar, en la realización del Elevador Didáctico las diferentes materias que se nos impartieron tanto en el área de Control como en el área de Maquinas, es decir: Computación, Mecatronica Aplicada, Mantenimiento Mecatronico Maquinado Convencional, Control Numérico, Pedagogía, Control con PLC.
Con el soporte técnico de los conocimientos adquiridos en el curso, estuvimos conscientes de incrementar los mismos para la consecución del objetivo establecido al iniciar los trabajos del Proyecto Final, obteniendo grandes satisfacciones al superar situaciones difíciles que se presentaron en el desarrollo del mismo.
Nos permitió descubrir y ejercitar habilidades que quizá no conociamos o no habíamos tenido oportunidad de aplicar, como en este caso, por lo que fue muy valiosa la experiencia obtenida, misma que compartiremos en nuestros planteles.
BIBLIOGRAFíA.
SHIGLEY, JOSEPH EDWARD Y MISCHILE CHARLES R "Diseño en Ingeniería Mecánica" Edit. Mc Graw Hill
México 1992, 883 páginas.
HAMILTON, H. MABIE Y OCVIRK, FRED W "Mecánismos y Dinámica de Maquinaria" Edit. Limusa, 3a. Edición México 1981, 632 páginas.
BEER, FERDINAND Y JOHNSTON, E. RUSSELL Jr. "Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática" Edit. McGraw Hill, 2a. Edición, Colombia 1973, 422 páginas.
Edición
WHITE, HARVEY E. "Física Moderna Universitaria" Edit. Hispano Americana, 4a. Edición, España 1962, 81 1 páginas.
GIEKS, KURT "Manual de Fórmulas Técnicas" Edit. Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A. XVll Edición, México 1977.
CASTAÑEDA NAVA J. Y GUTIÉRREZ SALAZAR URIEL "Manual de Control Numérico" Edit. CNAD, DGETI. México, 1997.
COUGHLIN ROBERT F Y. DRISCOLL, FREDERICK F. "Amplificadores Operacionales y Circuitos integrados lineales" Edit. Limusa México.1980.
Apéndice 1
Datos técnicos de los dispositivos electrónicos.
Relevador.
Los relevadores empleados en este prototipo son el G2R - 1 y el MY4N marca OMRON.
Relevador G2R - 1
Este relevador opera con un voltaje de 12 VCD en su bobina. Y entre sus contactos maneja una corriente 10 A. 30 VCD (Carga Resistiva).
Forma de contacto SPDT (Un solo Polo Doble Tiro).
Relevador MY4N.
Este relevador opera con un voltaje de 24 VCD en su bobina. Y entre sus contactos maneja una corriente 3A. 240 VCA, 3 A 24 VCD (Carga Resistiva).
Forma de contacto 4PDT (Cuatro Polo Doble Tiro)
Motores
Tres motores marca servosystem modelo EYQF-63600-751
24 VCD
Con reductor de velocidad
Corriente a plena carga 0.23 Amperc.
20.67 RPM.
Torque: 110.86 oz-in.
Un motor marca servosyc.-m modelo
24 VCD.
Corriente a plena carga 0.623 Amperc.
13.01 RPM.
Torque 480 oz-in.
'I C-6300 7 1
Apéndice 2
Puente de diodos Regulador de voltaje 7812 Regulador de voltaje 7824
Lista de partes de los circuitos electrónicos.
Portafusible Fusible 1 A. Cable con clavija
Transmisor y receptor infrarrojo
Botón OMRON de 24 VCD con lampara indicadora.
Botón de 22 mm. Con switch de precisión de 15 A, de 125 a 250 VCA.
R 330 Ohms R 470 K Ohms R 22K Ohms R 100K Ohms R 220 Ohms R 3.3 K Ohms R 1.2 KOhms R 1.8 K Ohms R 2.2 K Ohms R 4.7 K Ohms R 15 KOhms D 1 N4148 D 1 N4003
Lamparas indicadoras de 24 VCD
C 10 uF C 0.4.7 UF C 100 UF c 102 C 33 pF C 100 pF C 103 C 0.015 pF C 0.022 pF Q BC 327-25 Q BC 547c CI UA 741C CI NE 555P
Fuente de alimentación.
__ TransErmador - __ - reauctor 11 OVCA124VCA - - Capacitor de 2200 50VCA
b s í o r r n a d o r - redLCtor 1 I O V C A i l 2 ~ ~ ~ ~ e ~ t o r - .- - Ln polo un tiro
Estación de botones.
Varios
Clemas por puntos
Riel DIN para el soporte del PLC y las bases de los relevadores Emisor ECG3028 Detector ECG3036
Bases para los relevadores (24 Volts MY4N) Mod.28y6YT. MAX. 5 A 250 V.
Lista de materiales de los componentes mecánicos
Placa cuadrada de aluminio de %" de espesor por 50cm por lado Barra cuadrada de aluminio de 5/8" (15.9mm) y 905mm de long. Lámina de aluminio calibre 16 (1.6mm de espesor). Solera de aluminio de 1" de ancho por 1.6mm de espesor de 30cm de long. Acrílico de 4mm de espesor para la caja-elevador, de 16cm por 13cm. Acrílico de 6mm de espesor para el contrapeso de 18.3cm por 17cm. Baleros SKF No de catálogo 626,de 19mm de diam exterior, 6mm de diam Interior y 6mm de ancho Cadena de rodillos de %" de paso. Catarinas de 1.3125" de diámetro. Angulo de aluminio de 38.lmm por 300mm de long. Tornillos cabeza hexagonal de 4mm de diam por 10mm de long. Tornillos de 4mm de diam por 20mm de long. Espárrago de '/4" de diam por 250mm de long. Correderas embaladas de 250mm de long.
Apéndice 3.
Material y equipo empleado.
PLC:
Caracteristicas y especificaciones del PLC
Marca: OMRON
Modelo: SYSMAC CQMl
Voltaje de alimentación 1 O0 - 240 VAC.
Fuente integrada de 24 VCD, de 0.5 A.
Entradas:
Capacidad de 32 entradas. Caracteristicas de entrada es 24 VCD, 0.5 A
Salidas:
Capacidad de48 salidas. 32 salidas a relevador y 16 salidas a transistor. Caracteristicas de la salida hasta 250 VCA 2 A. - 50/60 Hz,. 24 VCD 2 A. -50/60 HZ
Dimensiones:
35 cm de largo
1 I c m de altura. Ancho de 11 crn.
Soporte de software.
El soporte SYSMAC SSS corre en una PC IBM o compatible y es usado para programar y monitorear el programa de control en el PLC, tiene la capacidad de escribir y borrar programas ya que el PLC tiene una memoria PROM, por medio de este programa se pueden imprimir diagramas escalera y otras informaciones acerca del mismo.
Todos los programas escritos en escalera pueden ser leidos y usados por el sss los programas están soportados además del diagrama de escalera programas de mnemónicos el usuario puede editar en linea.
La programación y otras operaciones son simplificadas por un sistema de menú de fácil entendimiento.
Se puede monitorear los programas incluso cuando esta corriendo, se observan las entradas y salidas.
El programa SYSMAC Support Sofftware (SSS) opera bajo MS,DOS versión 3.20 en adelante.
Apéndice 4
Practicas,
Practica no. 1 Elevador uno
Nombre del Alumno(a):
Nombre de la Materia:
Nombre del Maestro(a):
Duración: Calificación:
Diseñar el circuito de control que permita controlar un elevador que se utiliza en un centro comercial para subir mercancia menor de siete kilogramos del área de atención al cliente (piso inferior), y bajar mercancia menor de siete kilogramos del almacén (piso superior).
Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior (atención al cliente), por lo que el LS1 esta activado (ON).
Cuando se presiona BPI es activado R1 (Motor activado), y el elevador comienza a subir.
Cuando el elevador sube a una posición determinada, el LS2 es activado(0N) y el R1 se desactiva (Motor apagado).
Cuando se presiona el BP2 es activado el R2 (Motor activado) y el elevador baja.
Cuando el elevador baja a una posición determinada, el LS1 es activado (ON) y el R2 se desactiva (Motor apagado).
Tabulacion de entradas y de salidas con sus respectivas direcciones.
I/O BPI LS2 BP2 LS 1 R1 R2
DIRECCIONES 00101 00012 00102 00000 10006 10007
Conclusiones:
Practica No. 2 Elevador dos
Nombre del Alumno(a):
Nombre de la Materia:
Nombre del Maestro(a):
Duración: Calificación:
Disetiar el circuito de control que permita controlar un elevador que se utiliza en un centro comercial para subir mercancia menor de 7 kg. Del área de atención al cliente (Piso inferior), y bajar mercancía menor de 7 Kg. del almacén (piso superior).
Las condiciones del funcionamiento del circuito son las mismas del ejercicio anterior (Elevador 1) más las que a continuación se describen:
Una lampara L1 deberá encender para indicar para indicar que el elevador se encuentra en el piso de almacén (Piso superior).
Material y Equipo:
Elevador didáctico, PLC, fuentes de alimentación, computadora
Instrucciones:
Asegure las conexiones correctas y con el voltaje adecuado (pregunte a su profesor)
El diagrama de tiempo que se muestra a continuación, describe con mayor claridad el funcionamiento del circuito.
Quinta Gcneiacion
-
LSI
Diagrama de tiempos. DIAGRAMA DE TIEMPOS
ELEVADOR 2
r
LS2
LZ
Elemdor Didistico 57
Equip 6
Circuito de control. (Diagrama de escalera).
Diagrama E s c a l e r a L B P 1
R1 4
R1
l B P 2 : R 2 -c
Lampara - 4
-I - R 2
LS1 --ob
L a m p a r a - - (Diagrama en PLC).
Diagrama e n PLC
O0101 01202 O1200
10006 4
01203 O1201
10007
0 0 0 1 2 Ol2UZ
o 0 0 0 0 1203
01202 10012
01203 10009
Tabulación de entradas y de salidas con sus respectivas direcciones
I/O BPI LS2 BP2 LS1 L1 L2 R1 R2
DIRECCIONES 00101 O001 2 00103 00000 10009 10012 10006 10007
Observaciones:
BP I . Botón del piso inferior BP2. Botón del piso superior LSI . Limit switch de paro en el piso inferior LS2. Limit switch de paro en el piso superior L1, Lampara indicadora del piso inferior L2. Lampara indicadora del piso superior.
Conciusiónes:
59 Elcwdor Didictico
1:q"ip" 6
Practica No. 3 Elevador tres
Nombre del Alumno(a):
Nombre de la Materia:
Nombre del Maestro(a):
Duración: Calificación:
Diseñar el circuito de control que permita controlar un elevador que se utiliza en un centro comercial para subir mercancía menor de 7 kg. del área de atención al cliente (piso inferior), y bajar mercancia menor de 7 kg. del almacén (piso superior). Las condiciones del funcionamiento del circuito son las mismas de los ejercicios anteriores (Elevador 1 y Elevador 2), más las que a continuación se describen:
Ahora, el elevador cuenta tres motores, uno para que el elevador suba o baje, y los otros dos (Uno para cada caso) para abrir o cerrar una puerta que hay en cada uno de los dos pisos.
Inicialmente el elevador se encuentra en el piso inferior la puerta se encuentra abierta y la lampara L1 encendida.
Cuando es presionado el BPI , la puerta (del piso inferior) se cierra y el elevador comienza a subir. Posteriormente, y después de que el elevador ha llegado al piso superior, la lampara L2 se enciende y la puerta (del piso superior) se abre.
Cuando es presionado el BP2, la puerta (del piso superior) se cierra y el elevador comienza a bajar. Después de que el elevador ha llegado al piso inferior, la lampara L1 se enciende y la puerta (del piso inferior) se abre.
I" lilcvndni I>iiliclica
li,,,,ipo I
Material y Equipo:
Elevador didáctico, PLC, fuentes de alimentación, computadora
Instrucciones:
Asegure las conexiones correctas y con el voltaje adecuado (pregunte a su profesor)
El funcionamiento del circuito se puede apreciar también en el diagrama de tiempo que se muestra a continuación.
CNAD-Ccnidet Erpec¡aliuc¡dn en Mccrtdnica
Quinin Genencidn
10006
10003
Diagrama de tiempos.
~
DIAGARAMA DE TIEMPOS
LP1 -
L5
I I 1 I
62 Elcvndor Didhclico
Equipo 6
CNAD-Crnidei EspecirliLacibn en Mecairbnica
Quinta Gcncraribn
10002
DIAGARAMA DE TIEMPOS
~
PB2
LP2
7 7
10007
L8 1
~
L P l l
R2
63 Elcvndor Diddriiro
Equipo 6
Circuito de control. (Diagrama de escalera),
(Diagrama en PLC).
Diagrama en PLC
0 1 2 0 0 O0100
I 1 0 0 0 8 (-I 0 1 2 0 8 0 1 2 0 0
1 0 0 0 2 0 1 2 0 4 IY, O
0 1 2 0 4
i o 2 0 5 00000
10001
r I ?
! 1 0 0 0 9
01205 0 1 2 0 3
Tabulación de entradas y de salidas con sus respectivas direcciones
. I10 DIRECCIONES
LS2 00012 BP2 00102 LS1 00000 R1 10006 .
R2 10007
- BPI 00101
-
Conclusiones,
Dibujos riiecánicos y dalos tkciiicos
I
.I ...... 1;- --
~~
~ ... .........
Y
.-
C' 0
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..................... ~ .... i
. . 1 ....-...--.... ................ .,., _1_
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--> 14:
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O 0
BARBER-COLMAN P
LYMC.63000-731 24 t i L YhiC .6lOOO-7 5 I 24
inanent Magnet DC Motor with Gcarhcad
1 5 8 0 9 O 207 136 37 96 O 916 BC.115 I10000
114 1 o 2% 1301 680 O U 3 üC.116 S l l O M )
F m
Gearhead: Die casi zinc. sinlered bronze bcaringr
01 125 L-_ -- I ;o28 581
I "10.52 U N F -2 8 THRU 12) ON I.Yx)[38.10[ 8.C. Oulpui Shah: Sleel
icrminaiions: 2 spade lemiinafs
Gears: Combinalions of hobbed sieef. powdered meld, andplarüc as required lo provide n f c d iorque.
Weight: 26 01.
[OSO 80 M A X I
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... . . . . . I
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(111111)
.- I .GO 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 5.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00
__ .. . .. .. ... . . . .. I ’ a w dc l a
rosca
o 3 5 0.40 0.45 0.so 0.60 0.70 0.80 1.00 I 2 5 1.50 1.75 2.00 2.00
........ . ‘ r ~ l l l l : \ ~ ~ o d c In hinca
Para !iincIiiIclo
I (111111)
. 1.20 1 .60 2.05 2.50 2.90 3.30 4.20 5.30 6.80 8.50 10.20 12.00 14.00 -~
~ . . . ~ -. ...... ~~~
I)i5riiciio P:iro dc l a h’oiiiiiial Rosca
(111111) (111 111)
-..- ~
20.00 2.50 21.00 3.00 30.00 3.50 36.00 1.00 42.00 1.50 48.00 5.00 56.00 5.00 61.00 5.5c. 72.00 6.00 s0.00 6.00 90.00 6.00 I r i0 ,OO 6.00
~ J
l’aiiiaiio dc l a broca Para ii!achiiclo
(111111)
17.50 21.00 26.50 32.00 37.00 43.00 50.50 58.00 66.00 74.00 84.00 94.00
Dianieiro Nominal
(mm)
_ _ _ ~ I .6 2 2.5 3 3.5 4 5 6 8 IO 12 14 I 6
h l E’I HI Paso d e La rosca
(nini)
-_ O 35 O 40 o 4 5 O 50 O GO O 70 O 80 100 I 2 5 I 5 0 I 7 5 2 O0 2 O0 -_
\so Y Dl.~\lk:l-l<o i I S 0
Paso d e Ia rosca
(nini)
I l i inieiro Nominal
-. 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5
64 6 0 72 6 0 80 6 0 90 6 0 100 6 0
........ .. . -- ~.--__ ~~~
1%
9/16 518
% 718
I i - i / a 1-114 1-3/8 1-112
machuelo pulgada - 5 6 8 10
13 12 I1 IO 9 8 7 7 6 6
1%
9/16 518 Y4
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1-118 1-114 1-318 1-112
1 Jaiiiafio dc la brnrn Para niachiielo ___ .-
¡# 38 ~ ' # 36 ~ 1 2 9 # 25 U 16
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5/16 U !
I 2 7/64 , . 31/64
11/32 I 21/32
49/64 718
63/64 1-7/64 1-7/32
1 - 1 1/32 1-9/16
I
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-- Taniaiio de la broca
Para machuelo ' 37 133 ' 29 ' 2 1 ' 14 ' 3
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25/64 29/64 33/64 3 7/64 11/16 13/16 15/16 I -3lbl
1-11/64 I - 19/64 1-27/64
ROSCA PARA TUBO NATIOSAI, XPT (h;4T10iVAl, PIPE T I I a A D )
19/32 1-23/32 23/32 11-112 2-3/16
314 14 15/16 2.112 2-5/8
Ejemplo. El diámetro mayor de un inacliuelo ti 5 es isual a : ( S x 0.013) +0 .060=0 .125d iñ i i ~c i r o
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Diagrama de coiitactos
El diagrama que ai coiitiiiiiacihi :;c i.iiues.tra, represeiita e l control total del Elevador Didáctico, es tatnbiéri Ilai8iiado diayraiiia de escalera.
I
Este nos permite Observar: los direccioriaiiiieiitos de las entradas, de las salidas, de relevadores internos, ,de h e r s y de contactos abioiios o cerrados.
< ( E l e v a d o r D i C i c L i c o c ! r . v s ? ~ ! ! > i?in:/?a PAGE : DO01
O l Z D O -i t-
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01206 O1203 01/02 01204
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O l Z O J .-I t--
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0 1 2 0 0 KTAlAi I
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01201 00106 LD O O I O l OR 00108 AHD LD o o i o g A H O nor 0120í H J C 1 00110 OUT 0 1 2 0 1 O O I I I LO TR O OOII?. AiJD 0 0 0 0 3 1 0 0 1 1 3 O U ? 0 0 1 1 4 lLD TR 00115 L D 0 0 1 1 6 OR O O l I 7 O R . DOIIB AND LD 00119 AX0 H O T 00120 L D nor o 0 1 2 1 A HP NOT 111 002
O l Z O I
0 1 2 1 3
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0 1 2 0 5 00127 AüQ 00128 our 00129 L D . T R O 00130 M D o0131 our 01206 0 0 1 3 2 LD
001:l AND 00135 LD IR 00136 AND
0 0 1 3 8 A X 0 N O T 00139 AHD N O T 0 1 2 0 2
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001 í3 AND NOT T I K 002 10001
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0 0 1 i í OUT 00115 LD PR 0 0 1 1 6 OUT OOIi: LD 'IR O
0 1 2 0 2 50Ií3 LD C O l l 9 O R
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A d d r c r s H n m o n i c
00150 A H D 1.0 OOlSl A N D HOT 0 0 1 5 2 OUT O0153 LO TR 0 0 1 5 ( AND 00155 OU? 0 0 1 5 6 1.D ?R 00151 LD
0 0 1 5 9 O R 00160 A N D L D 0 0 1 6 1 AX0 HOT 00162 L D NO? 00163 A N D NOT 00161 OR 0 0 1 6 5 A N D LO 00166 A N D NO? 00161 OU? DO168 LD IR 0 0 1 6 9 LD 00110 O R 001?1 AH0 L D 00172 AUD HOi OD113 O U T TR 0011( AXD W O I 00115 11'4
001?6 LD TR 00111 ?Ill
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O03 I O O J O
0 0 1 1 8 LD T R 00119 MD O O l b O OU? 0 0 1 8 1 LD i'R 0 0 1 8 2 A N D 00183 OU? 00181 LO IR 00185 AND 00186 L D TR 0 0 1 8 1 AND 00188 OUT IR 0 0 1 8 9 A N O NOT
00191 A N O NOT 00192 OR L D 0 0 1 9 3 A N O NOT
0 0 1 9 0 A N D nor
00008 01208 1 00006 01209 1
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D O 1 9 ( A N D NOT ? I H OD0 0 0 1 9 5 O U T 10003 0 0 1 9 6 L D rR 00191 OU? 10008
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i ( ( ELEVADOR O I O A C 1
Address H n c i o n i c
0 0 1 9 8 LO T R 00199 ILD O0200 OR 0 0 2 0 1 A N D LO O0202 AH0 HOT 0 0 2 0 3 OUT O0204 LD I R 0 0 2 0 5 A N D O0206 OUT 00201 LD 00208 OUT T R 0 0 2 0 9 LO FOZ10 OR 00211 OR 0 0 2 1 2 A N D LO 0 0 2 1 3 A N D HOi 0 0 2 1 1 LO NOT O D 2 1 5 A N D HÜT 0 0 2 1 6 OR 00211 A N D LD 0021! A N D 1101 0 0 2 1 9 our 00220 LD IS 00221 ANt o o z z z O U T 0 0 2 2 5 LO 18 00221 A N D 00225 OUT OD226 LD TR 0 0 2 2 1 A N D O0228 LO 1K 00229 AND 0 0 2 3 0 OUT T R
0 0 2 3 2 A N D HOT 00233 A N D NOT 00231 OR LD 0 0 2 3 5 A N D NO1 0 0 2 3 6 A N O NOT 0 0 2 3 1 OUT 0 0 2 3 8 LD T R 0 0 2 3 9 OUT 00210 LD TR 0 0 2 1 1 AND 00212 LD NOT 0 0 2 1 3 OR 00214 A X D LD 0 0 2 1 5 A H D 0 0 2 1 6 A H D NOT
0 0 2 3 1 A N D nor
00211 A N D wor
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O p r r a n ú
O 00103 OlZOJ
O l Z l O OlZOJ
O 00014 01210 0 1 2 0 0
O b 1 2 0 1 0 1 2 0 2 1 1 2 0 3
0 1 2 1 1 0 1 2 1 5
TIH 001 TIH 005
IDO01 1000s
O Ob015 0 1 2 1 1
O OD012 01212
0 0 1 2 1 5
O 01212
1 01201 O1202 0 1 2 1 0
IO005 1iH O01
1OOOl I
10012 O
0 1 2 1 1 0121.9 D I 2 0 1
01206 0 1 2 0 6 10006
C o m w n l r i a l e u c n l I
Cooin/enl
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A d d r e s s Hnciuonic
0 0 2 4 8 I,D no? 0 0 2 í 9 OR O0250 O R 0 0 2 5 1 kND ILD 0 0 ? 5 2 our 00255 ILD IR 0 0 2 5 4 A N D 0 0 2 5 5 10 NO1 0 0 2 5 6 OR 0 0 2 5 7 A N D 1.0 ooirr A N D 0 0 2 5 9 A N D nor 002SC A N O NOT 5 D 2 6 1 I,D HOT 5 C i 6 2 OR 00263 OR 0026í A N D LO 00265 OUT 00266 LO 1R 0 0 2 6 1 LO 0 0 2 6 8 OR 0 0 2 6 9 A N D L O 002lO AND NOT 0 0 2 1 1 OUT 0 0 2 1 2 LD T P 0 0 2 1 3 LD
0 0 2 7 5 A N D LD 00216 UD KO1 0 0 2 ? 1 001 0 0 2 1 8 LD 1R 0 0 2 1 9 L D 00280 OR 0 0 2 8 1 A N D LO 0 0 2 8 2 AND NOT 0 0 2 8 3 OU1 O 0 2 8 4 LO 0 0 2 8 5 our r g 00286 1.ü
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1 CoQYnL Opcrs nd
0 1 2 1 2 1 01202 D 1 2 0 1 I 10001 I 0 1 2 0 5 O 1
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0 1 2 0 2 1 I I I
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I 0000 1 0 0 2 9 : t o rR OG291 1IH O01
C m c c n l r l a l c i c n i
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0 0 2 9 5 LD TR o l I . c G 2 ü ~ - -
EgJipo 6
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i c n l A d d r c s s Hi icnonic
0 0 2 9 6 LO O 0 2 9 1 OR D O 2 9 8 A N D LO 00293 A N D no1 on300 O U T TR 00301 A N D HOT 00302 1iH
00303 LO 10 00304 IIH
00305 LO 78 00306 A N O
00308 OR
00310 LO 00311 Ak'O HOT 00312 MID 101 00313 O8
00315 OB ILD 00316 A N D LD 00317 MID wO1
00319 LD TR 00320 AND 00321 LD
DO323 AND NOT 0032( O8 DO325 AND KO1 00326 LD 0 0 3 2 1 OR 0 0 3 2 8 AHD HOT 0 0 3 2 9 OR LD O0330 ANb LO 00331 A N D HO1 00332 OUT 00333 EKD
no301 to
o n 3 0 9 A N D no1
00311 A N r nor
00311 oor
00322 AND nor
O p e 18 nd
00011 T I K 001
00013 I
00015 O01
I 0000 1
O05 I 0030
O 10006 O001 I lOOl1 01212 00005 01201 Ol203 10011 01209
10015 10011
O 10007 O O O O I OlZOl 01203 10015 01209 00001 10015 0 1 2 0 6
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c i
1 2 / 0 3 / 9 8 I'ICCi: : C C D 7 ) ) )
Cwnicnl s l a l r n c n l
Apéndice 8 Cronogrania de actividades
r
ri
o
8. Y 3
I
1
CNAO - Ceiiidoi Fr,x€iali;aciwi C" Mcc.i,,*nio &-- Oiiinisi Gciiciacibri
MAPA DE MEMORIA Estructura del Mapa de Memoria
bits
operand
I I
Analog SV areal 64 bits
Oulput PVS'
and 2 PVsi
Expansion Areas' L HR area ---/i600~
I I Words
IR 00loIR011 P IR O12 to IR 095 IR 112 to IR 195 IR 216 lo IR 219 IR 224 to IR 229 IR 096 lo IR O99
IR196to lR199
IR A20 lo IR 223
I IR 730 lo IR 231
IR 236 to IR 239
I R 232 lo IR 235
I
L R 200 to IR 215 R 240 to IR 243 j R 244 lo j R (255
I
I-IR O0 to H R 99 +- AR O0 to AR 27- I -
LR PO lo LR 6 3
Bits IR O0000 10 IR 01115
IR 1000010 IR 11115
IR 01200 to IR 09515 IR 11200lOIR 19515 IR 21600 IO IR 21915 IR 22400 to IR 22915 IR 09600 IO IR 09915
IR 19600 to IR 19915
IR 22000 lo IR 22315
IR 23000 to IR 231 15
IR 23600 to IR 23915
R 23200 to IR 23515
R 20000 I O IR 21515 R 24000 to IR 24315 SR 24400 lo SR 25507
TR O to TR 7
H R O000 lo HR 9915
AR O000 lo AR 2715
ILR O000 to 1.R 63i5-
'lifnerlcounlcr noiii-
Function COMl-CPUll/Zt-E: Up to 8 words (125 bils) can be used for I/O bils. COM1-CPU40-E: Up lo 12 words (192 bits) can be used lor I/O bits. Work bits do not have any specific func- lion. and they can be freely used within Ihe program.
Used when the MACRO instruction. MCRO(99). is used. When the MACRO inSINCtion is not used. these bits may be used as work bits.
CQM 1 -CPU42-E: Used lo store the analog set values. (Cannot be used as work bits.) Can be used as work bits in other CPUc. Used lo store the presenl values of high- speed counter O. CQMI-CPU43-E: Used lo store the Dresenl values of Dulse oulpuls for ports 1' and 2. (Cannot be used as work bits.) COMI-CPU44-E: Used by the system. (Cannot be used as work bits.) Can be used as work bits in other CPUs. CQMl -CPU43/44-E: Used lo store the presenl values of high- spccrl countcrs 1 and 2 lor ports 1 and 2. (Caiinol be used as work bits.) Can be used as work bits in other CPUs. These bits are expected lo be used in planned functiol) expansion. These bits serve specilic lunclions such as llags and control bits. Can be used as work bils. These bits are used to temporarily store ONIOFF slatus at program branches. These bils store dala and retain lheir ON/ Of-F slalus when power is turned 011. .- These bits SeNe specilic lunclions such a! flags and control bits. Used tor 1 '1 dala link ilirougti the RS-232 ~ _ _ ~ pori. l l i e si~nic niiriibcrs are uscd lor both iim-
. __
Y'"" 1 y Y -.u.4 1
