CONTROL INDUSTRIAL

1. La Recomendación de utilizar el contacto normalmente cerrados del rele térmico para indicar

al PLC que existe una sobrecarga se realiza para:

Proteger al PLC Detectar a tiempo falla de cableado Facilitar el diseño

Porque:

Cuando tenemos un relé térmico sea que nos lo compremos abierto o cerrado este siempre estará

conectado a una fuente externa que es de 220v ósea que si nosotros tuviéramos los relés térmicos

abiertos el sistema de control estarían cerrados y yo no estaría detectando ninguna falla, pero cuando

es el caso de que nosotros lo compráramos cerrado en el sistema de control lo pondríamos abierto y

cuando lo activemos no ayudaría en la detección de alguna falla de cableado.

2. La Espira de sombra de un Contactor se la usa:

Cuando el circuito de fuerza alimenta a un motor de corriente continúa.

Cuando la bobina del contactor es alimentada por corriente alterna

Cuando el circuito de fuerza alimenta a un motor de corriente alterna

Porque:

La espira de sombra se utiliza para ayudar a que el flujo que pasa por este trate de desconectarse en el

paso por cero por lo que es indispensable el uso de las espiras de sombra en un contactor que es

alimentado por corriente alterna.

3. Un contactor se halla especificado para trabajar comandando un motor trifásico de inducción

de 10 amperios 220 voltios. Se consulta su criterio técnico para utilizarlo comandando un

horno de resistencias de la misma corriente y voltaje.

Recomienda Utilizarlo No Recomienda Depende del Tipo de Motor

Porque:

Debido a que un contactor primero va a realizar dos tareas diferentes una es de calentamiento y otra es

para hacer funcionar un motor de inducción, en el motor de inducción tenemos que el motor al

arranque tiene una corriente muy alta mientras que el horno solo pasa una corriente que nos va a

servir para calentar.

4. El soplado magnético se emplea en los contactores para:

Evitar las vibraciones Reforzar los contactos Extinguir el Arco eléctrico

Porque :

Se montan unos imanes permanentes adyacentes al lado de los contactos para desviar el arco de

conmutación de CC polarizada. De este modo el arco se extingue más rápidamente y se reduce el

desgaste de los contactos

5. El tamaño de un PLC se determina por:

La capacidad de Memoria El número de entradas y salidas La potencia de la fuente

Porque:

El tamaño del PLC está identificado siempre con las entradas y salidas del mismo ya que al PLC posee

como su principal función manejar las entradas y las salidas por lo que nosotros podemos extender al

plc poniéndole módulos externos de entrada y salida y así aumentar su tamaño.

6. Defina en breves palabras que es un contactor:

Es un dispositivo electromecánico que me permite poder manejar grandes corrientes y es muy usado a

nivel del control industrial, además estos deben ser diseñados perfectamente para cada aplicación.

7. Defina en breves palabras que es un PLC

Es un programador lógico programable que es el CPU de un sistema de control ya que nosotros

realizamos el programa en cualquier lenguaje sea este Ladder fbd sfc y lo subimos al plc y este se

responsabiliza de hacer todo lo que dice el programa.

8. Defina en breves palabras que es un relé térmico

Un relé térmico es un dispositivo muy usado en los motores que permiten decir al sistema de control

que existe una sobrecarga en el mismo por lo que es indispensable usar el relé térmico cuando se

trabaje con motores y se tenga que hacer un diseño de control muy estructurado

9. Defina en breves palabras que es un relé de tiempo

Un relé de tiempo es un dispositivo que me permite poder contar el tiempo y a través de este poder

activar o desactivar contactos normalmente cerrados o abiertos

10. Luego de experimentar con PLC que ventajas le atribuye a estos

Me permite manejar con gran precisión circuitos de control

Es robusto por lo que no le puede afectar el ruido

Es de fácil programación ya que posee entradas y salidas que nos permiten poder tener una

lógica de programación más razonada.

El PLC permite que podamos realizar maniobras dentro del campo del control industrial.

11. Que lenguajes estandarizados se utilizan en la programación de un PLC

Ladder

FBD

SFC

Texto Estructurado

12. El circuito de control se informa de la actuación de las protecciones del circuito de fuerza

cuando han actuado

Los fusibles El relé térmico Ambos

Porque:

El relé térmico es la única protección que le informa al sistema de control que se producido una falla se

está de cualquier índole en el circuito de control ya que los fusibles solo nos permiten actuar cuando

hay cortocircuitos mientras que los térmicos cuando existe una sobrecarga.

PROBLEMAS PROPUESTOS

1. Verifique la operación de los siguientes bloques de función: temporizadores: TON, TOF; aritméticas: ADD, SUB; detección de flanco: R_TRIG, F_TRIG. Para evidenciar su trabajo imprima los circuitos utilizados.

2. A partir del circuito de fuerza, y que corresponde a un motor trifásico de inducción Dahlander de dos velocidades (indicado más adelante), diseñe el circuito de control en lenguaje ladder, para que dicho motor funcione cíclicamente de la siguiente forma: 6 segundos en baja velocidad, descanse 3 segundos, 6 segundos en alta velocidad, descanse 3 segundos, y vuelva a comenzar el ciclo. El ciclo se inicia mediante un pulsador de marcha y se detiene en cualquier instante con un pulsador de paro o si operan los relés térmicos.

Realice el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC considerando los bloqueos necesarios para que por ningún motivo puedan funcionar el mismo tiempo los contactores C2 (Cbaja) y los que conectan alta velocidad C1(Calta) y C3 (Ccc). Para el diseño se sugiere implementar un temporizador cíclico con dos temporizadores (1 TON y 1 TOF), que conecte un mando alternativo (baja – alta – baja…). Diagrama de fuerza

Diagrama de entradas y salidas

Diagrama de tiempos

Tabla de entradas y salidas

Circuito de control

Realizar el programa, para controlar la operación de un tanque de centrifugado de 10 litros de capacidad, que dispone un motor trifásico de inducción de cuatro polos accionado por un variador de velocidad que permite hacerlo funcionar entre 0 y 1780 RPM, modificando la frecuencia de alimentación entre 0 y 60 Hz. El variador (del laboratorio) puede hacer funcionar el motor en los dos sentidos de giro para lo cual dispone de dos entradas digitales que operan: uno lógico en IN1 arranca el motor y funciona en sentido horario, para cambiar de sentido se debe mantener el uno lógico en IN1 y colocar un uno lógico en IN2. Para modificar la frecuencia se debe colocar un voltaje de entre 0 a 10V en una entrada analógica del variador. En caso de sobrecarga el variador activa un contacto para alertar sobre el evento al circuito de control. En ocasiones se utiliza un contactor (K1 en la figura) para desconectar totalmente el circuito de fuerza. En este caso la orden de inicio de funcionamiento se debe dar tanto para la entrada del variador como para activar la bobina del contactor en dos salidas distintas del PLC. Un sensor de nivel conectado a una entrada analógica del PLC (3:1), da una señal que indica la variación del volumen del tanque entre 0 y 10 litros. Este sensor se simula calibrando la entrada analógica del PLC virtual como variable real entre 0 y 12 litros. El proceso de centrifugado debe funcionar de la siguiente manera:

Si el nivel del tanque se halla entre 1 y hasta 5 litros mediante un pulsante P1 se ordena que el variador arranque el motor en sentido de horario a una frecuencia de 30 Hz y funcione durante 15 segundos. Luego de este tiempo el motor cambiará de sentido de giro y funcionará 45 Hz para detenerse al cabo de 15 segundos.

Cuando el nivel sea superior a 5 litros, mediante el mismo pulsador P1 se ordena que el variador arranque el motor, en el sentido horario, a una frecuencia de 50 Hz y funcione durante 20 segundos. Luego de este tiempo el motor cambiará de sentido de giro y pasará a una frecuencia de 60 Hz para detenerse al cabo de 15 segundos.

El proceso de centrifugado termina luego de completarse el ciclo correspondiente o cuando se presiona un pulsante de paro P2.

En el caso de sobrecarga del motor se ordena la desconexión del variador y el proceso se inicia desde el principio mediante el pulsante P1, siempre y cuando se haya solucionado el problema.

Utilice el simulador “Off line” para verificar el correcto funcionamiento del programa y muestre el valor de la frecuencia en la salida virtual 4:1

DIAGRAMA DE FUERZA

DIAGRAMA DE ENTRADAS Y SALIDAS

CONCEPT

Utilizando las ayudas de Concept, investigue sobre el uso de los bloque RS y SR y establezca claramente

la diferencia, cuando los dos pulsantes de las entradas se presionan a la vez .

RS

Descripción de la función

El bloque de función se utiliza como RS memoria con la propiedad "Reset dominante" .Output Q1 es "1"

cuando la entrada S es "1". Este estado se mantiene incluso si la entrada S vuelve a "0". La salida Q1 cambia

de nuevo a "0" cuando la entrada R1 es "1". Si las entradas S y R1 son "1" al mismo tiempo, la entrada

dominante R1 se establece la salida Q1 en "0" .Cuando se llama el bloque de función por primera vez, el

estado inicial de Q1 es "0" .EN y ENO puede proyectarse como parámetros adicionales.

Nota: Este bloque de función trabaja con una variable no ubicada interna y por lo tanto ha almacenado

comportamiento. Eso significa que si la salida "Q1" está conectado con una salida de hardware, el valor de la

producción sigue siendo "1" cuando el PLC está apagado y vuelva a encenderla.

SR

Descripción de la función

El bloque de función se utiliza como memoria SR con la propiedad "Set dominante" .Output Q1 es "1"

cuando la entrada S1 se convierte en "1". Este estado se mantiene incluso si la entrada S1 vuelve de nuevo a

"0". La salida Q1 se remonta a "0" de nuevo cuando la entrada R es "1". Si las entradas S1 y R son ambos "1"

al mismo tiempo, la entrada dominante S1 establecerá el Q1 de salida a "1" .Cuando se llama el bloque de

función por primera vez, el estado inicial de Q1 es "0" y .EN ENO pueden proyectarse como parámetros

adicionales.

Nota: Este bloque de función trabaja con una variable no ubicada interna y por lo tanto ha almacenado

comportamiento. Eso significa que si la salida "Q1" está conectado con una salida de hardware, el valor de la

producción sigue siendo "1" cuando el PLC está apagado y vuelva a encenderla.

CIRCUITO DE FUERZA

DIAGRAMA DE ENTRADAS Y SALIDAS

TABLA DE FUNCIONES

CUADRO DE TRANSICIONES

C1 C2 C3 Velocidad baja 6s X Descanso 3s Velocidad alta 6s X X Descanso 3s

DIAGRAMA DE CONTROL

La operación de los siguientes bloques de función: temporizadores: TON, TOF; aritméticas: ADD, SUB;

detección de flanco: R_TRIG, F_TRIG. Para evidenciar su trabajo imprima los circuitos utilizados.

Temporizadores TON, TOF Aritméticas ADD, SUB

Detección de flanco R_TRIG, F_TRIG TON El bloque de función se utiliza para la generación de un impulso con una duración definida. El estado inicial de ET durante la primera llamada del bloque de función es “0”. Como parámetros adicionales se pueden proyectar EN y ENO.

TOF: El módulo de función se utiliza como retardo de desconexión. Un flanco 0 -> 1 en la entrada IN provoca un reseteado. Un flanco 1 -> 0 en la entrada IN inicia la función del temporizador. Si el tiempo transcurrido (salida ET) alcanza el valor predeterminado en la entrada PT, la salida Q se establece en "0".El estado inicial de ET durante la primera llamada del módulo de función es "0".Como parámetros adicionales se pueden configurar EN y ENO. Nota: La entrada EN no puede utilizarse como función de pausa del módulo de función. Aun cuando la entrada EN se convierta en "0", se seguirá midiendo el tiempo transcurrido. Si la entrada EN vuelve a convertirse en "1", la salida ET se actualiza y, de este modo, realiza un salto. Si necesita utilizar la función de pausa, dispone para ello del módulo de función TOF_P de la biblioteca de módulos EXTENDED.

ADD La función suma los valores de entrada del grupo ANY_NUM o del tipo de datos TIME y emite el resultado en la salida. Los tipos de datos de todos los valores de entrada y el del valor de salida deben ser iguales. Para el procesamiento de los diferentes tipos de datos se dispone de una función especial. Se puede aumentar el número de entradas para todas las funciones con excepción de ADD_TIME. Como parámetros adicionales se pueden proyectar EN y ENO. Aviso de error Se emite un aviso de error si se rebasa el margen de valores en la salida y se dispone de un número de coma flotante inadmisible para un parámetro de entrada del tipo de datos REAL.

SUB La función resta el valor en la entrada IN2 del valor en la entrada IN1 y emite el resultado en la salida. Se pueden procesar tipos de datos del grupo ANY_NUM y del tipo de datos TIME. Los tipos de datos de todos los valores de entrada y el del valor de salida deben ser iguales. Para el procesamiento de los diferentes tipos de datos se dispone de una función especial. Como parámetros adicionales se pueden proyectar EN y ENO. Aviso de error Se emite un aviso de error si se trata para un parámetro de entrada del tipo de datos REAL de un número de coma flotante inadmisible o se trata de un desbordamiento del margen de valores en la entrada.

R_TRIG Este bloque de función es usado para la detección de flancos de subida. De 0 a 1. La salida Q se convierte en 1 si hay una transición de 0 a 1 en la entrada CLK. La salida permanece en 1 de una ejecución de bloque de función a la siguiente, la salida subsecuentemente regresa a 0.

F_TRIG Este bloque de función es usado para la detección de flancos de subida. De 1 a 0. La salida Q se convierte en 0 si hay una transición de 1 a 0 en la entrada CLK. La salida permanece en 0 de una ejecución de bloque de función a la siguiente, la salida subsecuentemente regresa a 1.

A partir del circuito de fuerza, y que corresponde a un motor Dahlander de dos velocidades, diseñe el circuito de control en lenguaje ladder, para que dicho motor funcione cíclicamente de la siguiente forma: 6 segundos en baja velocidad, descanse 3 segundos, 6 segundos en alta velocidad, descanse 3 segundos, y vuelva a comenzar el ciclo. El ciclo se inicia mediante un pulsador de marcha y se detiene en cualquier instante con un pulsador de paro o si operan los relés térmicos.

CIRCUITO EN CONCEPT DIAGRAMA EN LENGUAJE LADDER

ILUSTRACION GRAFICA

Realice el diagrama de conexiones de las entradas y salidas al PLC considerando los bloqueos necesarios para que por un motivo pueden funcionar al mismo tiempo los contactores C2 (Cbaja) y los que conectan alta velocidad C1(Calta) y C3(Ccc)

DIAGRAMA DE ENTRADAS Y SALIDAS

1. Explique en qué se fundamenta la conexión Dahlander, para obtener 2 velocidades (relación

1/2), y porqué se debe utilizar dos relés térmicos para protección.

El motor de dos velocidades tiene las mismas características constructivas que el motor normal, su diferencia esta únicamente en el bobinado, pues mientras en el motor normal cada bobinado corresponde a una fase, en el motor Dahlander el bobinado de una fase está dividido en dos partes iguales con una toma intermedia. Según conectemos estas bobinas conseguiremos una velocidad más lenta o más rápida, pues en realidad lo que se consigue es variar el número de pares de polos del bobinado. El bobinado en esta conexión queda dividido en dos partes, conectadas en estrella y en paralelo entre sí, formando una conexión en doble estrella. La conexión Dahlander se tiene en cuenta lo siguiente: 1. En la conexión triángulo - doble estrella permite el arranque estrella - triángulo y se reduce la corriente de arranque. 2. Solamente lleva una tensión y corresponde a la de la línea. 3. Al pasar de la conexión triángulo a la de doble estrella se produce una inversión del campo giratorio, por lo que el motor invertirá el sentido de giro, para evitar esto, se debe preveer la adecuada conexión en los elementos de accionamiento del motor. 4. La relación de potencias entre la velocidad lenta y la rápida es de 1: 1´5. 5. La relación entre las velocidades en la conexión Dahlander es de 2: 1, mientras que en el motor de dos velocidades independientes no existe esta relación. Las velocidades más utilizadas en la conexión Dahlander son: Velocidad 500 / 1000 750 / 1500 1500 / 3000

Nº de Polos 12 / 6 8 / 4 4 / 2 Se lo protege con dos relés de sobrecarga uno para protegerlo en baja velocidad y uno para alta velocidad. En este tipo de motores es imprescindible el uso de dos protecciones térmicas, una para cada velocidad puesto que cada una de ellas tiene potencias distintas. Se puede sustituir el seccionador de fusibles de cabecera por un disyuntor magnético calibrado para la mayor intensidad nominal de las dos velocidades. Se deben instalar dos condenaciones mecánicas, una entre los contactores de velocidad lenta (KM1) y uno de los de velocidad rápida (KM2) y otra en los dos contactores de inversión de fases para el sentido de giro. Este tipo de motores tienen la particularidad de que sus devanados se pueden acoplar de tres formas distintas según se requiera del motor un par constante, un par variable o una potencia constante para las dos velocidades. Habitualmente se utiliza el acoplamiento para obtener un par constante en las dos velocidades.

Estos motores, de dos velocidades, se construyen con un devanado trifásico normal, pero conectado interiormente de tal forma, que según se conecten los bornes exteriores a la red, el motor tendrá un número de polos u otro distinto, pero siempre doble el uno del otro; por tanto tendrá dos velocidades de rotación, una doble que la otra. La conexión de sus devanados, se realiza en triángulo o estrella, para la velocidad menor y en doble estrella para la mayor, y las combinaciones de polos más frecuentes son: 4/2, 8/4 y 12/6.

En vista de que el motor puede ser operado con dos velocidades diferentes, cada una de las velocidades hará que el motor funcione con corrientes diferentes, las cuales a su vez calentarán los conductores con intensidades diferentes, en consecuencia, una velocidad calentará los conductores más que la otra, por lo cual es necesario dimensionar dos relés térmicos para cada una de las velocidades

2. Diseñe el circuito de fuerza y el de control para que un motor de inducción conexión

Dahlander pueda funcionar en ambos sentidos de giro cada vez en forma cíclica baja-

descansa-alta-descansa, de la siguiente forma:

Mediante un interruptor se puede escoger el sentido de giro ON horario y OFF anti horario, con un pulsador se inicia la operación y con otro se la puede finalizar en cualquier momento.

Cada ciclo comprende que el motor funcione 6 segundos en baja velocidad, descanse 3 segundos,

6 segundos en alta velocidad, descanse 3 segundos, y vuelva a comenzar el ciclo.

Mediante dos pulsadores se debe aumentar o disminuir el tiempo de funcionamiento del motor cambiando los 6 segundos iniciales. Se sugiere utilizar un circuito como el que se muestra en la

figura, implementando en otra sección del programa.

DIAGRAMA DE FUERZA

DIAGRAMA DE ENTRADAS Y SALIDAS

CONCEPT

1. Traslade a lenguaje FBD el diseño de la pregunta utilizando bloque SR o RS cuando sea necesario:

a) Mediante un selector de tres posiciones se puede escoger modo MANUAL; PARO; AUTOMÁTICO. (Tomar

en cuenta que al relé LOGO solo ingresan dos entradas, la posición paro NO es entrada)

b) En modo AUTOMÁTICO el interruptor del flotador SF1 accionará la bomba B1 cuando el nivel de agua

llegue a la altura H1 y la desactivará cuando el nivel descienda de H0. Si el nivel sube nuevamente hasta

H1 el interruptor SF1 accionará la bomba B2 y así alternativamente.

c) Si por defecto del flotador SF1 el nivel de agua sube hasta H2 (altura crítica) un flotador SF2 ordenará

que funcionen las dos bombas al mismo tiempo hasta que la altura descienda a H0.

d) Si se presenta una sobrecarga en cualquiera de las bombas la otra comenzará a funcionar

inmediatamente y continuará operando según el literal b mientras se soluciona el problema.

e) En el modo MANUAL un operador podrá accionar las bombas utilizando pulsantes de marcha y paro

independientemente de los flotadores

2. Mejore el algoritmo de aumentar o disminuir una variable (estudiado en clase) para simular la variación

de la altura del pozo de la siguiente forma:

La altura aumenta a medida que aportan usuarios para llenar el pozo, cada uno con un caudal 0.77, de tal

manera que si son dos usuarios el caudal de llenado será 1.7Q.

La altura disminuye con las bombas cuyo caudal de vaciado es 1Q para cada una, de tal manera que si

funcionan las dos bombas el caudal de vaciado será 2Q.

La idea es que una bomba puede vaciar el aporte de un usuario, pero si son dos usuarios se requiere que

operen las dos bombas.

El valor de la altura variable entre 0 y 100, se mostrara en una salida 4:1 del PLC virtual y para simular los

flotadores, se sugiere utilizar comparadores y bloque SR.

DIAGRAMA DE FUERZA

DIAGRAMA DE ENTRADAS Y SALIDAS

1) Diseñe el circuito de fuerza para operar los motores trifásicos de dos bombas que vacían un pozo séptico y,

utilizando el programa LOGO diseñe el circuito de control para comandarlas de la siguiente manera:

f) Mediante un selector de tres posiciones se puede escoger modo MANUAL; PARO; AUTOMÁTICO. (Tomar

en cuenta que al relé LOGO solo ingresan dos entradas, la posición paro NO es entrada)

g) En modo AUTOMÁTICO el interruptor del flotador SF1 accionará la bomba B1 cuando el nivel de agua

llegue a la altura H1 y la desactivará cuando el nivel descienda de H0. Si el nivel sube nuevamente hasta

H1 el interruptor SF1 accionará la bomba B2 y así alternativamente.

h) Si por defecto del flotador SF1 el nivel de agua sube hasta H2 (altura crítica) un flotador SF2 ordenará

que funcionen las dos bombas al mismo tiempo hasta que la altura descienda a H0.

i) Si se presenta una sobrecarga en cualquiera de las bombas la otra comenzará a funcionar

inmediatamente y continuará operando según el literal b mientras se soluciona el problema.

j) En el modo MANUAL un operador podrá accionar las bombas utilizando pulsantes de marcha y paro

independientemente de los flotadores

A partir de esta práctica, cuando se solicite un diseño, bien sea para el trabajo preparatorio como para el informe

se debe presentar lo siguiente:

Diagrama de fuerza con todas las protecciones

Diagrama de conexiones de entradas y salidas al módulo programable

Tabla con la lista de todas las variables y su función (similar a la de las prácticas anteriores)

Circuito de control impreso utilizando la opción de guardar en formato PDF que tiene el software de

LOGO

Grabar el programa en memoria flash para verificar el funcionamiento en el laboratorio

Circuito de Fuerza

Configuración de Conexiones:

Tabla de elementos Usados:

ELEMENTO FUNCIÓN

Elementos Físicos Reales

manual Conmutador (Posición 1): Permite seleccionar el modo manual de operación del sistema donde cada bomba es

independiente y no posee control automático

automático Conmutador (Posición 3): Permite accionar el modo

automático del sistema donde el proceso es controlado por flotadores

T1 Interruptor NC: Reacciona al haber un sobrecalentamiento de la bomba B1, cuando esto sucede la bomba B2 tomo su

lugar.

T2 Interruptor NC: Reacciona al haber un sobrecalentamiento de la bomba B2, cuando esto sucede la bomba B1 tomo su

lugar.

SF1 Flotador: controlar la altura a la cual se debe encender una

de las bombas

SF2 Flotador: si por falla de SF1 el agua aumenta hasta una

altura H2, se ordena que ambas bombas funcionen.

P1 Pulsador NA: enciende la bomba B1 manualmente

P2 Pulsador NA: apaga la bomba B1 manualmente

P3 Pulsador NA: enciende la bomba B2 manualmente

P4 Pulsador NA: apaga la bomba B2 manualmente

B1 Contactor Electromagnético: Enciende los contactores

grandes y robustos para que trabaje la B1

B2 Contactor Electromagnético: Enciende los contactores

grandes y robustos para que trabaje la B2

Elementos Virtuales del Programa

CA1 Y CA2 Marca: realiza la acción de alternar el funcionamiento de

las bombas

Simulación: