Discussion
DISCUSSION
El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limitswicht, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. Como generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso (Figura 2.9), empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc. [17].
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Implementación de una estación de manipulación x-y con actuadores neumáticos sincronizada con PLC. 19 2.4 PLC.
PLC es un controlador lógico programable es un dispositivo que controla una máquina o proceso y puede considerarse simplemente como una caja de control con dos filas de terminales: una para salida y la otra para entrada.
Los terminales de salida proporcionan comandos para conectar a dispositivos como válvulas selenoides, motores, lámparas indicadoras, indicadores acústicos y otros dispositivos de salida.
Los terminales de entrada reciben señales de realimentación (feedback) para conexión a dispositivos como interruptores de láminas, disyuntores de seguridad, sensores de proximidad, sensores fotoeléctricos, pulsadores e interruptores manuales, y otros dispositivos de entrada [18].
Los controladores de Lógica Programable (PLC) o autómatas programables, “son una
computadora industrial para la cual tanto su software como su hardware han sido
adaptados para soportar las condiciones críticas de un ambiente industrial”. Un PLC está
compuesto en esencia por los mismos elementos que una PC. Consta principalmente de entradas las cuales pueden estar conectadas a varios tipos de dispositivos; también cuenta con salidas, estas dos partes así como la interfaz de programación que en muchos casos es una PC o un panel de programación, son las partes del PLC que interactúan con el humano, y mediante las cuales, la Unidad Central de Procesamiento (CPU) toma decisiones de los que debe hacer.
El PLC consta de:
Módulos de entradas y salidas de señales discretas y analógicas así como módulos de entrada y salidas especiales. Estos módulos llevan conectados en las entradas sensores o interruptores, en las salidas arrancadores de motores, luces indicadoras o válvulas y los módulos especiales llevan a cabo determinados procesos de la información que reciben, por ejemplo el conteo de pulsos eléctricos.
Cuenta con módulo de procesamiento de comunicaciones para establecer una conexión con sistemas externos, tales como otros PLC, computadoras, interfaces humano-máquina.
Posee una unidad de memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria EPROM y memoria flash.
El controlador lógico programable, está constituido por un conjunto de dispositivos, que aseguran la correcta operación de funciones esenciales, como lo son: la circulación interna de información, la comunicación con el exterior, la sincronización o encadenamiento de las tareas, adaptación física de las señales, etc.
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La Unidad Central de Procesamiento (CPU), es el conjunto de dispositivos necesarios para el funcionamiento lógico interno del API.
Las entradas/salidas (E/S), son el conjunto de los componentes que permiten el intercambio de información entre el API y el mundo exterior.
CARACTERÍSTICAS.
Para seleccionar un PLC es necesario tomar ciertas características las cuales se indican a continuación.
Unidad Central. El CPU consta de uno o varios microprocesadores, de igual manera que una microcomputadora, así pues el CPU ejecuta el sistema operativo, controla la memoria, monitorea las entradas, evalúa su lógica y enciende las salidas apropiadas, además controla las comunicaciones con dispositivos externos. Dado el gran ruido eléctrico que se puede llegar a producir en un ambiente industrial, el cual puede ser generado por motores, cableados, máquinas de soldar y lámparas fluorescentes, los PLC´s están fuertemente aislados para evitar que se vean afectados por estas condiciones, y como medida precautoria el PLC crea rutinas de chequeo de la memoria para asegurarse de que la información grabada en él no ha sido modificada por dicho ruido, esta sería la mayor diferencia entre CPU de un PLC.
Capacidad de Memoria de Programa/Datos: Es el número de posiciones de las memorias de instrucción y de datos que es capaz de analizar seguidamente, esto es, la capacidad de analizar simultáneamente las entradas y salidas.
Capacidad de Entradas y Salidas Digitales: Se define como el número máximo de variables de entrada y salidas digitales que puede manejar un PLC Möeller. Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales (Figura 2.10).
Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación [19].
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Implementación de una estación de manipulación x-y con actuadores neumáticos sincronizada con PLC. 21 Figura 2.10 Estructura de un sistema automatizado [19].
FUNCIONAMIENTO DEL PLC.
Un PLC una vez conectado a la red eléctrica tiene básicamente dos modos de funcionamiento:
Stop. En este modo de funcionamiento no se ejecuta el programa de control.
Run. En este modo de funcionamiento el programa de control se está ejecutando de manera indefinida hasta que o bien el PLC pasa al modo Stop o bien se desconecta de la alimentación.
Este último modo de funcionamiento el más interesante. Cuando el autómata se encuentra en esta situación el programa de control que está grabado en su memoria se ejecuta
cíclicamente describiendo lo que se ha dado en llamar “Ciclo de Scan”.
Un ciclo de scan consiste básicamente en cuatro pasos bien diferenciados:
Lectura de las entradas del PLC.
Ejecución del programa de control.
Escritura de las salidas del PLC.
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CARACTERÍSTICAS DEL HARDWARE DEL PLC.
Un PLC es una máquina electrónica programable diseñada para ser utilizada en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencias, temporizadores, recuentos y funciones aritméticas; con el fin de controlar entradas y salidas, digitales analógicas de diversos tipos de máquinas o procesos (Figura 2.11).
Figura 2.11 Arquitectura típica de un PLC [20].
La estructura básica de cualquier PLC se divide en una estructura externa y una interna, la estructura externa de un PLC se refiere al aspecto físico exterior del mismo, bloques o elementos en que está dividido, etc. Desde su nacimiento y hasta nuestros días han sido varias las estructuras y configuraciones que han salido al mercado condicionadas no solo por el fabricante del mismo, sino por la tendencia existente en el área a la que pertenece: europea o norteamericana. Según su estructura actualmente existen dos tipos de PLC:
PLC Compacto.
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PLC COMPACTO.
Se distinguen por presentar en un solo bloque todos sus elementos, esto es fuente de alimentación, CPU, memorias, I/O, etc. (Figura 2.12). En cuanto a su unidad de programación, existen tres versiones: unidad fija o enchufable directamente, enchufable mediante cable y conector o la posibilidad de ambas conexiones. Si la unidad de programación es sustituida por un PC, se encontrará la posibilidad de conexión del mismo será mediante cable y conector.
Figura 2.12 PLC compacto [20].
PLC MODULAR.
Como su nombre lo indica, la estructura de este tipo de PLC se divide en módulos o partes del mismo que realizan funciones específicas. Aquí cabe hacer dos divisiones para distinguir entre las que se denominan estructura americana y europea.
La estructura americana se caracteriza por separar las I/O del resto del PLC, de tal forma que en un bloque compacto están reunidas las CPU, memoria de usuario o de programa y fuente de alimentación, y separadamente las unidades I/O en los bloques y salidas necesario, (Figura 2.13).
La estructura europea se caracteriza principalmente porque existe un módulo para cada función: fuente de alimentación, CPU, I/O, etc. La unidad de programación se une mediante cable y conector. La sujeción de los mismos se hace bien sobre riel DIN o placa perforada, sobre RACK, en donde va alojado el BUS externo de unión de los distintos módulos que lo componen.
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Implementación de una estación de manipulación x-y con actuadores neumáticos sincronizada con PLC. 24 Figura 2.13 PLC modular [20].
Como la estructura externa del PLC es el aspecto físico, la estructura interna corresponde a las partes en que se ordena su conjunto físico o hardware con las funciones y el funcionamiento con cada una de ellas.
Los PLC se componen esencialmente por bloques internos, los cuales se dividen en:
Fuente de alimentación.
CPU (procesador, memorias, (RAM, ROM, EEPROM).
Módulo de Entrada.
Módulo de Salida.
1.- Fuente de Alimentación:
Es la encargada de convertir la tensión de la res a baja tensión (normalmente 24 V DC). Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el PLC.
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2.- Unidad de Procesos (CPU):
Es el auténtico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las órdenes, del operario por medio de la unidad de programación y el módulo de entradas. Posteriormente las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas (Figura 2.14). En su memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso.
Figura 2.14 Unidad de procesos (CPU) [20].
a) Procesador: Está constituido por el microprocesador, el generador de impulsos de onda cuadrada o reloj y algún chip auxiliar. El procesador se monta sobre una placa de circuitos impresos en ella y junto al chip microprocesador se sitúan todos aquellos circuitos integrados que lo componen, principalmente memorias ROM del sistema o firmware.
b) Memorias: Se le llama memoria a cualquier dispositivo que nos permita almacenar información en forma de BIT (ceros y unos). En nuestro caso nos referimos a las memorias que utilizan como soporte elementos semiconductores. No todas las memorias son iguales, se distinguen dos tipos fundamentales de memorias fabricadas con semiconductores:
- RAM: (Random Acces Memory), memoria de acceso aleatorio o memoria de lectura escritura. En este tipo de memorias se pueden realizar los procesos de lectura y escritura para procedimientos eléctricos, pero su información desaparece al faltarle la corriente.
- ROM: (Read Only Memory), memoria de solo lectura. En estas memorias se puede leer su contenido, pero no se puede escribir en ellas; los datos e instrucciones los graba el fabricante y el usuario no puede alterar su contenido. Aquí la información se mantiene ante la falta de corriente.
- EEPROM: (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), memoria de solo lectura que puede ser programable, borrable y reprogramable eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioletas. Son memorias no volátiles, es decir, en esta memoria la información se mantiene ante la falta de corriente o fuente de alimentación. También es conocida como memoria del programa [20].
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En el presente capítulo se detallan los sistemas realizados para producción que facilitan la formación profesional orientada a la industria, y componentes de tipo industrial. Los sistemas mecánicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes, dispositivos o elementos que tienen como función específica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan, al transformar distintos tipos de energía, los mecanismos están compuestos por un conjunto de elementos que cumplen una función para lograr un fin específico para ello utilizamos máquinas de forma cotidiana. La mayoría de ellas incorporan mecanismos que transmiten y/o transforman movimientos. El diseño de máquinas exige escoger el mecanismo adecuado, no solo por los elementos que lo componen, sino también por los materiales y medidas de cada uno.
Mecánica: Montaje y ajuste mecánico de una estación. Neumática: Accionamientos neumáticos lineales.
Electrotecnia: Correcto cableado de componentes eléctricos e Interpretación de esquemas.
Tecnología de manipulación: Verificación del correcto posicionado de una pieza. Sensores: Uso correcto de finales de carrera, Ajuste.