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GESTIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL INTEGRAL PROCEDIMIENTO DESARROLLO CURRICULAR GUÍA DE APRENDIZAJE 1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE

1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE   

 

Denominación del Programa de Formación: DISEÑO E INTEGRACION DE AUTOMATISMOS MECATRONICOS Código del Programa de Formación: 223217 v100 Nombre del Proyecto: 794930 ELABORACIÓN DE BANCO DE PROGRAMAS MODULARES PARA EL CENTRO DE MANUFACTURA FLEXIBLE DEL CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL REGIONAL CALDAS. Fase del Proyecto: EVALUACION Actividad de Proyecto: EVALUAR POSIBLES CAMBIOS EN LA ESTRUCTURACIÓN DE PROGRAMAS ELABORADOS PARA EL CONTROL DEL AUTOMATISMO DEL SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE DEL CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Competencia: HOMOLOGAR DE ACUERDO A ESTÁNDARES INTERNACIONALES EL AUTOMATISMO DEL SISTEMA MECATRÓNICO, SEGÚN LAS CONDICIONES DE LA EMPRESA. Resultados de Aprendizaje Alcanzar: VALIDAR LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN DEL AUTOMATISMO DEL SISTEMA MECATRÓNICO Duración de la Guía: 8 H

GFPI-F-019 V3


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE 2. PRESENTACION

En esta guía iniciaremos el estudio el uso de los PLC en el control digital, para ello veremos los conceptos básicos de la adecuación de señales, la conexión de señales de entrada y salida análoga y el escalamiento de los valores VD a unidades EU.


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE 3. FORMULACION DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Rango y Alcance de una señal análoga. El rango de una señal análoga está formado por un valor mínimo y un valor máximo, los valores intermedios análogos son infinitos, y su lectura es limitada por el número de bits de ADC del instrumento de medida. El alcance (Span) de una señal análoga es definido por los valores de su rango, y se calcula:

SPAN = Rango máximo – Rango mínimo Ejemplo: Se tiene una señal análoga de 0/10 voltios, su Rmin es 0, su Rmax es 10 y su Span es 10. Se tiene una señal análoga de 4/20 mA, Rmin=4 mA, Rmax=20 mA y Span=16 mA

Conexión de entradas y salidas análogas Recordemos que en los sistemas de control se usan señales estandarizadas: Voltaje: señales unipolares o diferenciales, rangos 0/10 v, -10/10 v


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Corriente: señal activa y pasiva, rangos 0/2 mA, 4/20 mA

Actividad: Investigar como es una conexión de un sensor de corriente a 4 hilos.

Selección de una entrada análoga según el valor de n (número de bits) El n en una entrada análoga me permite saber el grado de resolución con lo que se va a tomar una señal análoga, o sea, dicha señal en cuantos valores se va a dividir por parte del ADC de la AI (entrada análoga), también es referente a que tan precisa es la medida en el controlador. Ejemplo: Se tiene un sensor de temperatura con rango -20/180 °C, este se conecta a un transmisor con salida 4/20 mA, si la señal de mA se conecta a una AI de un controlador y se desea una precisión de 0.4 °C, cuál debe ser el valor mínimo de n del ADC de la AI para cumplir con la precisión requerida? Primero hallamos el alcance de la temperatura


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE SPAN = 180 – (-20) = 200 °C Hallamos el número de divisiones (ND) requerida: ND = SPAN / 0.4 = 500 divisiones O sea

>=

El valor de n debe ser un entero, hallándolo por logaritmos se debe tomar el entero superior si su resultado tiene parte decimal.

=

= .

=

=

El valor de n es 9 ----

Todo lo anterior se cumple también para las salidas análogas, teniendo en cuenta que estas AQ tiene DAC, los cuales tomar un valor digital VD y lo convierten en un valor análogo. Ejemplo: Desde una salida AQ de un controlador se desea subir y bajar las RPM de un motor usando un variador de velocidad, el variador está conectado a la AQ con una señal de 0/10 v, si el rango de velocidad es de 432/4320 RPM, cuál debe ser el valor de n para tener una precisión de 0.1 RPM. SPAN = 4320 - 432 = 3888 RPM

>= =

8 =

.

El valor de n es 16 ----

= =

8

Direccionamiento en el PLC SIEMENS Todos los PLCS agrupan tanto entradas como salidas en bytes 8 bits, en Word (palabras) de 16 bits o en Dword (doble palabra 32 bits. Esta agrupación no siempre va concordante con las entradas físicas, por ejemplo un PLC que agrupe en byte, internamente tiene 8 bits, pero externamente puede tener solo 5 bits físicos. Las palabras pueden manipularse de forma booleana, o sea, bit por bit, o por su valor decimal (o cualquier otro sistema de numeración).


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Estos PLC son de alta gama, permiten programación en línea (sin pasar a STOP), y direccionan por byte, Word y dword. Para programar por bits (boolean) se usan bytes. Por ejemplo si tiene un módulo de 16 entradas cuya dirección inicial es 4, al direccionar por bit se tienen las entradas: I3.0 a I3.7 I4.0 a I4.7 Serían los bytes IB3 y el IB4; Por Word será IW3. O sea, los PLC siemens toman como base los bytes y se numeran de forma individual. En un DWord existen dos Word, en un Word existen dos Bytes. Por ejemplo el DWord 6, contiene los Word 6 y 8, contiene los bytes 6, 7, 8 y 9 ODW6 -> OW6 y OW7 -> OB6, OB7, OB8 y OB9. Tenga mucho cuidado con este direccionamiento ya que podría solapar bits en el programa

Ejemplo :

Se tiene el siguiente PLC Siemens 1500 (direcciona por byte).

Cuál es el byte de inicio y byte final de cada módulo?


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MODULO 1

DI BYTE INICIO 0

BYTE FINAL 3

DQ BYTE INICIO 0

BYTE FINAL 3

MODULO 2

AI BYTE INICIO 4

BYTE FINAL 19

AQ BYTE INICIO 4

BYTE FINAL 11

Recuerde que una entrada o una análoga usa un WORD que son dos BYTES. Si se conecta un pulsador en la entrada 25 del módulo 1, cuál será la dirección en el PLC? El módulo 1 tiene 32 entradas digitales (0 a 31) con estos 32 bits se forman 4 bytes, el 0 al 3, el byte 0 tiene los bits del 0 al 7 (entradas de la 0 a la 7), el byte 1 tiene los bits del 0 al 7 también (entradas de 8 a 15), el byte 2 también tiene 7 bits 0 a 7 (entradas 16 a 23) y el byte 3 también tiene 7 bits del 0 al 7 (entradas del 24 a 31), como la entrada 25 está en byte 3, la dirección será: Byte 3, bit 1 (25 – (8*3)) --------

%I3.1

Si se conecta un relé a la salida 11 del módulo 1, cuál será su dirección? Respuesta /

%Q1.3

Si se conecta un sensor análogo al canal 5 del módulo 2, cuál será su dirección? Respuesta /

%IW14

Si se conecta un actuador análogo al canal 2 del módulo 2, cuál será su dirección? Respuesta /

%QW8

Ecuación para escalamiento de señales (interpolación lineal simple) La ecuación de una recta define la base de las matemáticas para el escalamiento de una señal. Podemos tomar como la ecuación de una recta como: y = mx Siendo y la entrada, m la pendiente de la recta y x la salida. La siguiente figura nos muestra la ecuación de una recta que pasa por dos puntos:


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m = (y2 – y1) / (x2 – x1) y – y1 = m (x – x1) y – y1 = (y2 – y1) (x – x1)/ ( x2 – x1) si despejamos y , tenemos y = ((y2 – y1)(x – x1) / (x2 – x1)) + y1 si despejamos x, tenemos x = ( (y – y1)(x2 – x1) / (y2 – y1) ) + x1 Si tomamos y con E y x com o S, tenemos que: E = ((Emax – Emin)(S – Smin) / (Smax – Smin)) + Emin S = ((Smax – Smin)(E – Emin) / (Emax – Emin)) + Smin

Actividades: -

Investigar y estudiar la interpolación lineal usando Lagrange, como se calcula, para que sirve, y puede extrapolar? Si se tiene un horno con una resistencia de 220 VAC, también un sensor de temperatura tipo termopolar, al realizar pruebas se obtuvieron los resultados.

Resistencia (V)

0

110

220

Termopar (°C)

20

150

200

Hallar la ecuación de la temperatura T en función del voltaje, usando Lagrange: T(V)?


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE ESCALAMIENTO CON PLC SIEMENS S7 1500 Los PLC Siemens, usando el software TIA PORTAL 2013 tiene varias librerías para realizar el escalamiento. 1) SCALE y UNSCALE https://www.youtube.com/watch?v=YE1JKBD42SU 2) NORM_X y SCALE_X 3) CALCULATE

Las entradas y salidas análogas en los PLC Siemens son de 16 bits y tienen un rango de trabajo de 0/27648 VD, esto se cumple tanto para señales en voltaje y corriente.

Actividades: 1) Si en una entrada análoga de un PLC Siemens se tiene un VD= 18000, y el rango de entrada es de 4/20 mA, cual es el valor de la corriente? 2) Si en una salida análoga de un PLC Siemens con rango -10/10 v, si este valor es de -3.25 v, cual es el valor de VD? 3) Estudiar en manuales de Siemens como se usa el bloque CONVERT y CALCULTE


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE 4. ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN 1. Realizar un programa base para el PLC 1500 de las estaciones Siemens (pdf en plataforma).

2. Usando el programa base, realizar escalamiento de las entradas análogas (solo temperatura, nivel y flujo volumétrico) y salidas análogas (todas de 0/100%).

Entradas análogas POT1

CH 0

%IW4

POT2

CH 1

%IW6


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE POT3

CH 2

%IW8

TEMPERATURA

CH 3

%IW10

PRESION

CH 4

%IW12

FLUJO

CH 5

%IW14

NIVEL

CH 6

%IW16

Salidas Análogas

DISPLAY 1

CH 0

%QW4

DISPLAY 2

CH 1

%QW6

VARIADOR

CH 2

%QW8

VALVULA

CH 3

%QW10

Usando la instrucción “CALCULATE” escalar las entradas análogas de Caudal, Temperatura y Nivel, partiendo del programa base. En la HMI se deben visualizar los valores EU de cada una de las entradas análogas. - Crear un FC y llamarlo “Entradas_Analogas”, en este debe escalar las entradas análogas. - Crear un FC y llamarlo “Salidas_Analogas”, en este debe escalar las salidas análogas. Los valores análogos deben estar en las siguientes direcciones POT 1 POT 2 POT 3 TEMPERATURA PRESION FLUJO NIVEL DISPLAY 1 DISPLAY 2 VARIADOR VALVULA

%MD100 %MD104 %MD108 %MD112 %MD116 %MD120 %MD124 %MD128 %MD132 %MD136 %MD140


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Evidencias de Aprendizaje

Criterios de Evaluación

Evidencias de Conocimiento : RPP1C Evidencias de Desempeño: RPP1D Evidencias de Producto: RPP1P

1. Implementa el sistema del control total de la calidad en la línea de producción mediante software de control, supervisión y adquisición de datos (SCADA), elementos o tarjetas de adquisición de datos. 2. Desarrolla aplicaciones de Software para generar los instrumentos de control diligenciados.

Técnicas e Instrumentos de Evaluación -

SOLUCION DE PREGUNTAS

- LISTA DE CHEQUEO

5. GLOSARIO DE TERMINOS

Controlador lógico programable Un Controlador Lógico Programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática oautomatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas. Los PLC son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real «duro», donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.

Compuerta Logica Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip. Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la condición «abierto», la


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salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.

6. REFERENTES BILBIOGRAFICOS

- Autómatas programables. Jose Luis Romeral. Alfaomega - Controladores programables, teoría e implementación. L.A. Bryan. Industria Text - http://www.youtube.com/watch?v=fKfKLzMYvtk - http://www.youtube.com/watch?v=i2NR0J1PNFU 7. CONTROL DEL DOCUMENTO

Autor (es)

Nombre

Cargo

Dependencia

Fecha

JAIME A OCAMPO P

INSTRUCTOR

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

Abril 2018

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