Como ya menciona, el circuito de control para actuadores neumáticos puede ser eléctrico, neumático o electrónico (éste último a través de PLC´s). En la presente sección nos centrare en los circuitos de control neumáticos, es decir, circuitos de control que reciben, procesan y envían las señales en forma totalmente neumática.
Estos circuitos de control consisten, al igual que todos los demás circuitos lógicos, de una interconexión de celdas lógicas neumáticas básicas (AND, OR y NOT). Estas celdas reconocen los valores lógicos como niveles de presión.
Si se poseen este tipo de celdas, cualquier circuito de control lógico diseñado con compuertas digitales, podrá ser igualmente implantado con celdas neumáticas. Esto es especialmente útil cuando se trabaja con circuitos lógicos combinatorios, en los que para cada combinación de entradas existe una y sólo una salida.
Existe otro tipo de circuitos conocidos como circuitos lógicos
secuenciales. Estos evolucionan secuencialmente por etapas, y para cada
combinación de entradas puede haber varias salidas distintas, dependiendo de la etapa en la que se encuentre. El diseño de un circuito de este tipo utilizando exclusivamente celdas lógicas puede tornarse bastante complejo. Para resolver este tipo de problemas se ha desarrollado el secuenciador neumático, el cual permite automatizar secuencias complejas en forma rápida, y permitiendo obtener resultados altamente satisfactorios.
En los apartados siguientes se analizará con detalle las celdas lógicas neumáticas y el secuenciador neumático.
a) CELDA NEUMATICA AND
La celda neumática AND posee dos entradas A y B, y una salida C. Esta salida enviará una señal neumática si en A y B existen señales neumáticas simultáneamente. Su símbolo es el siguiente:
A B
B
A•
&
La función AND también es conocida como válvula de doble simultaneidad, y utiliza la siguiente simbología:
En muchas ocasiones el uso de válvulas AND, puede evitarse utilizando una conexión de válvulas en serie, como se muestra en la figura 9.
b) CELDA NEUMATICA OR
La celda OR neumática posee dos entradas A y B, y una salida C. Esta salida enviará una señal neumática si en A o B existen señales neumáticas. Su símbolo es el siguiente:
A B
B
A +
La celda neumática OR también es conocida como válvula doble
unidireccional, y utiliza la siguiente simbología:
A
B
A+B
c) CELDA NEUMATICA NOT
En la celda neumática NOT neumática se desea tener una salida opuesta a la entrada, es decir que si hay presión en la entrada, no haya presión en la salida; y que si no hay presión en la entrada, si haya presión en la salida. Para lograr esto último, es necesario que la válvula NOT posea, además de la entrada que se desea negar, una entrada de suministro de presión adicional para poder suministrar la señal cuando ésta no exista en la entrada.
El símbolo de la celda NOT, es de la celda AND con una entrada negada. La otra entrada es conectada a la fuente de presión de aire comprimido.
Si no se tiene esta válvula, la misma función se puede implantar con una válvula 3/2 normalmente abierta con accionamiento neumático.
d) SECUENCIADOR NEUMÁTICO
El secuenciador neumático es una poderosa herramienta para automatizar secuencias en forma neumática. Su conexión es muy sencilla y no requiere de conocimientos avanzados, sino tan sólo comprender su funcionamiento interno.
Básicamente, consiste de un conjunto de módulos apilados, que representan cada uno, una etapa de la secuencia deseada. Si la secuencia a automatizar involucra seis etapas, el secuenciador estará formado por seis módulos y un par de módulos adicionales que representarán los extremos del secuenciador.
Fig. 10: Secuenciador neumático
Cuando se desea iniciar la secuencia, se envía una señal de arranque a la entrada A del extremo izquierdo, lo cual provocará que el secuenciador active la etapa uno (X1=1). Esta señal se envía a la válvula direccional correspondiente para dar movimiento a el/los actuador/es deseado/s. Cuando la acción ha sido concluida, se envía desde el proceso una señal indicadora de fin de etapa uno (C1), logrando así activar la etapa dos y desactivar la etapa uno. Este ciclo se repetirá en
cada una de las etapas, enviando la orden al actuador mediante la señal de etapa correspondiente (X#). Cuando la acción ha sido terminada, se recibirá la señal de retroalimentación correspondiente (C#) para pasar a la etapa siguiente.
Sólo resta explicar para qué se utilizan las señales A y B de los módulos extremos. Para entender su uso, necesitamos primero comprender las operaciones que se realizan en cada transición de una etapa a la siguiente.
Para evitar activaciones de las etapas en momentos no deseados, el secuenciador requiere, para activar cualquier etapa, que se encuentre activa la etapa anterior y que su señal de fin de etapa se presente. Es decir, es imposible que el secuenciador active la etapa tres si no se encuentra activa en ese mismo momento la etapa dos. Igualmente, la etapa dos no será desactivada hasta cerciorase que la etapa siguiente, la etapa tres, se encuentre activa.
Para garantizar esta operación, en cada cambio de etapa, ocurre un intercambio de información interna entre los módulos involucrados. Este intercambio, es ilustrado en la figura anterior entre los módulos tres y cuatro. Cuando se active la etapa tres, y se presente la señal de fin etapa C3, el tercer módulo envía una señal A hacia el módulo cuatro, para indicarle que se active. A su vez, el módulo cuatro al recibir la señal, se activa y envía una señal de retroalimentación B al módulo tres para que proceda a su desactivación, pues él ya asumió el control de la tarea.
Este intercambio de información se lleva a cabo automáticamente entre todos los módulos en cada transición. Sin embargo, el último módulo, módulo seis en nuestro caso, no tiene a nadie después de él, y cuando aparece la señal de compuerta C6, este mismo módulo necesita enviar su señal A, para que se active la siguiente etapa. Como él no sabe quién es la siguiente etapa, la señal A se pone a disposición del usuario en el módulo del extremo derecho, para que pueda ser conectada a donde sea requerida. Esta conexión puede dirigirse a la etapa inicial de otro secuenciador, a la etapa inicial del mismo secuenciador si se trata de un proceso cíclico, o bien puede no haber ninguna etapa siguiente y el secuenciador se restablecerá a cero.
De la misma manera que el módulo seis envía esa señal A hacia la “siguiente etapa”, requiere la señal de retroalimentación B, que informa que dicha “etapa siguiente” se encuentra activa para poder apagarse. Esta señal B es recibida a través de la terminal B de la extrema derecha. Finalmente el módulo uno cuando es activado envía una señal de retroalimentación B, disponible en el módulo del extremo izquierdo, para la etapa anterior a el. La señal Reset del extremo izquierdo apaga todas las etapas del secuenciador
El comportamiento anterior se interpreta mejor, analizando las conexiones más comunes:
a) Secuencia iniciada con arranque y repetida continuamente hasta presionar paro. X 1 C 1 X 2 C 2 X 3 C 3 X 4 C 4 X 5 C 5 X 6 C 6 A B B A R e se t P re sió n 1 ≥ P aro A rra n q u e X 1 C 1 X 2 C 2 X 3 C 3 X 4 C 4 X 5 C 5 X 6 C 6 A B B A R e se t P re sió n 1 ≥ 1 ≥ P aro A rra n q u e
En este esquema, es probable que se utilice la señal de Paro, o bien otra señal diferente, para restablecer a los cilindros a su posición de reposo al terminar el ciclo.
b) La secuencia se ejecuta una sola vez, cada que se presiona el pulsador de arranque. Al terminar la secuencia automáticamente el secuenciador de apaga. El pulsador de paro se utiliza para detener la secuencia antes de terminar en casos de emergencia.
X1 C1 X2 C2 X3 C3 X4 C4 X5 C5 X6 C6 A B B A Reset Presión Paro Arranque