AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

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1 2º I.T.I. Electrónica Industrial AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL PRÁCTICAS

2 PRÁCTICA 1 El objetivo que se pretende con esta práctica es la familiarización con el autómata Simatic S7-200 así como con el programa que se utilizará en todas las sesiones de prácticas (STEP7/MICROWIN). Este software permitirá cargar el programa elaborado en la CPU de dicho autómata y comprobar posteriormente el correcto funcionamiento del mismo. El material del que se dispone es un PC con el software antes mencionado, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y una maqueta que consiste en tres cintas transportadoras cada una con un motor que serán los encargados de hacerlas funcionar. Se anexa un dibujo sobre la misma que puede resultar útil. (Ver figura 1) El programa debe conseguir que pulsando cada uno de los siguientes botones la cinta correspondiente entre en movimiento. Si se deja de pulsar el botón la cinta se parará. Botón pulsado Cinta en movimiento S3 cinta 1 S5 cinta 2 S7 cinta 3 S3 & S5 & S7 cinta 1 & cinta 2 & cinta 3

3 PRÁCTICA 2 En esta práctica se pretende que a partir de un conjunto de interruptores que se manejarán manualmente se encienda una u otra luz. Para ello se deben conectar los interruptores a las entradas del autómata y sus propios led s nos informarán qué luz es la que está encendida. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y una serie de interruptores manuales. La combinación de las entradas y salidas debe ser la siguiente INTERRUPTOR 1 INTERRUPTOR 2 LUZ 1 LUZ 2 pulsado pulsado encendida apagada pulsado no pulsado encendida encendida no pulsado pulsado apagada encendida no pulsado no pulsado encendida apagada

4 PRÁCTICA 3 En esta práctica se va a trabajar con la mesa elevadora. El objetivo que se pretende es conseguir poner en movimiento los distintos motores y hacer que giren en un sentido u otro según el botón o botones que se estén pulsando. Para un mejor entendimiento del objetivo que se persigue se recomienda tener al alcance la figura 2 que se adjuntó en la primera entrega de prácticas. El resultado de esta práctica debe hacer que: * si está pulsado el botón 1 entonces el motor 1 gira hacia la derecha, es decir en sentido horario llegándose a parar cuando el sensor 7 recibe la presencia de la caja; * si está pulsado el botón 2 entonces el motor 2 se mueve hacia arriba, su parada tendrá lugar cuando el sensor 5 emita una señal; * si está pulsado el botón 3 entonces el motor 1 y el motor 3 giran hacia la derecha, es decir en sentido horario, para evitar la caída de la caja ambos se pararán cuando el autómata reciba la señal del sensor 6; * si están pulsado el botón 2 y el botón 3 entonces el motor 1 y el motor 3 giran hacia la izquierda, es decir en sentido antihorario, y de forma similar al caso anterior ambos se pararán cuando el autómata reciba la señal del sensor 7 ; * si está pulsado el botón 1 y el botón 2 entonces el motor 2 se mueve hacia abajo, su parada tendrá lugar cuando el sensor 4 emita una señal; * si están pulsado el botón 1 y el botón 3 entonces el motor 1 gira hacia la izquierda, es decir en sentido antihorario, con el botón 0 permanecerá en reposo. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y una maqueta que consiste en un conjunto de rodillos, una mesa elevadora y una cinta transportadora. Tanto la mesa como la cinta disponen de motores que permiten el movimiento de las mismas (ver figura 2)

5 PRÁCTICA 4 Volviendo al juego de interruptores que se inicializó en la práctica 2, ahora se pretende diseñar un sumador binario donde cada sumando consta de dos bits y el resultado será un número compuesto por tres bits. Es decir se utilizarán cuatro interruptores, dos para el primer sumando y los otros dos para el segundo, el resultado que resulte de la suma se visualizará con la ayuda de los led s de salida del autómata. A continuación se ofrece un ejemplo aclaratorio: Suma en decimal a = 1 b = 2 a + b = 3 Codificación en binario empleando 2 bits a = > (a1 a0) => 0 1 b => (b1 b0) =>1 0 resultado empleando 3 bits a + b => (q2 q1 q0) =>0 1 1 a 1 a0 b 1 b0 q 2 q1 q

6 PRÁCTICA 5 En sesiones anteriores se ha trabajado con un número pequeño de entradas y salidas del sistema. Para aumentar ligeramente la complejidad se partirá de la figura adjunta. Lo que se pretende con esta maqueta es lo siguiente: Botón 1 pulsado: con la caja situada sobre los rodillos se desplazará hacia la derecha, se elevará y se volverá a desplazar hacia la derecha hasta que la detecte el sensor 6. Por último se retornará la mesa elevadora a su posición inicial. Botón 2 pulsado: la caja estará inicialmente situada sobre la cinta 2, se bajará y se desplazará hacia la izquierda hasta que entre en contacto con el conjunto de rodillos. También debe retornar la mesa elevadora a su posición inicial. Botón 3 pulsado: el sistema debe quedarse parado hasta que deje de pulsarse, entonces se retomará el funcionamiento que se haya programado previamente. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y una maqueta que consiste en un conjunto de rodillos, una mesa elevadora y una cinta transportadora. Tanto la mesa como la cinta disponen de motores que permiten el movimiento de las mismas (ver figura 2)

7 PRÁCTICA 6 En la práctica 2 se había conseguido un juego de luces que se encendían o apagaban según los interruptores que se estuvieran pulsando. En esta práctica se va a mantener la misma base pero aumentará el número de interruptores y de luces. El programa debe reflejar el siguiente diagrama con la exigencia de que no exista interconexión entre estados, es decir que si estamos activando/desactivando el interruptor 1, el pulsar los interruptores 2 ó 3 no debe influir. Únicamente partiendo del estado inicial podrá verse independientemente y por separado el efecto de cada uno de los interruptores. Nota aclaratoria: Interruptores I1, I2, I3 Luces L1, L2, L3, L4, L5, L6 El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y una serie de interruptores manuales.

8 PRÁCTICA 7 En esta práctica se utilizará la maqueta con la mesa elevadora. El sistema de control dispondrá de tres botones. El botón 1 permite desplazará una caja en sentido izquierda- >derecha. El botón 2 permite desplazará una caja en sentido derecha-izquierda. Se disponen también de un botón 3 que permite cambiar el sentido del desplazamiento de la caja actual en cualquier instante. Dicho botón permite varios cambios de sentido para una misma caja. La práctica consiste en modelar mediante una red de Petri el funcionamiento del controlador e implementar dicha red en el autómata Simatic S7-200 de SIEMENS.

9 PRÁCTICA 8 El temporizador es otro elemento de programación disponible en el software del que se dispone en el laboratorio y con el que se va a trabajar en las prácticas 7 y 8. El objetivo de la práctica 8 es el siguiente: - sobre la maqueta de la cinta transportadora se medirá manualmente el tiempo que tarda la cajita en pasar a lo largo de la cinta 1, de la cinta 2 y de la cinta 3 respectivamente. Para ello se creará un programa que pulsando el botón S3 se mueva la cinta 1 y se pare cuando deje de pulsarse, para mover o parar la cinta 2 se utilizará el botón S5 y para la cinta 3 se empleará el botón S7. (Puede utilizarse el programa elaborado en la práctica 1). - A continuación si se pulsa el botón S1 comenzará a moverse la cajita sobre la cinta 1, cuando haya transcurrido el tiempo que tarda en llegar al final de esta cinta se empezará a mover la cinta 2 y se parará la cinta 1. De nuevo, cuando se haya superado el tiempo que tarda la cajita en pasar por la cinta 2 se activará la cinta 3 y se parará la cinta 2. La cinta 3 se parará cuando la cajita haya llegado al final de su trayecto. No debe ser necesario que se esté pulsando el botón S1 durante todo este tiempo. - Por último será necesario un botón de parada de emergencia que será S0. Mientras que este botón esté pulsado el sistema quedará completamente parado y cuando deje de pulsarse el sistema continuará en el estado en el que se encontraba antes de pulsar el botón S0. Para la realización de esta práctica primeramente se emplearán tres temporizadores de retardo a la conexión sin memoria y después se realizará todo igual pero utilizando un solo temporizador de retardo a la conexión con memoria. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y la maqueta de la cinta transportadora.

10 PRÁCTICA 9 En la práctica 9 se quiere conseguir la programación de un semáforo. En dicha programación deben estar incluidas al menos las siguientes opciones: - Con un interruptor al que se le puede llamar verde se encenderá únicamente la luz verde del semáforo. Cuando se desactive el interruptor verde se apagará la luz verde. - Con un interruptor al que se le puede llamar ámbar se encenderá únicamente la luz ámbar del semáforo. Cuando se desactive el interruptor ámbar se apagará la luz ámbar. - Con un interruptor al que se le puede llamar rojo se encenderá únicamente la luz roja del semáforo. Cuando se desactive el interruptor rojo se apagará la luz roja. - con un interruptor al que se le puede llamar marcha se encenderá la luz verde durante 5sg, finalizados los 5sg se encenderá la luz ámbar durante 2sg y cuando hayan transcurrido estos 2sg se encenderá la luz roja durante 3sg. Cuando acabe este ciclo volverá a encenderse la luz verde durante 3sg repitiéndose el bucle. - Si en cualquier momento se desactiva el interruptor marcha el semáforo se apagará, es decir no habrá ninguna luz encendida. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y cuatro de interruptores manuales. Asignación de entradas y salidas E0.0 marcha E0.1 verde E0.2 ámbar E0.3 rojo A0.1 luz verde A0.2 luz ámbar A0.3 luz roja

11 PRÁCTICA 10 En la práctica 10 se quiere conseguir la programación de un semáforo con luz para vehículos y para peatones. Con el programa realizado se debe conseguir que a partir de un botón de arranque (E0.0) el semáforo comience la secuencia semafórica y con otro botón (E0.1) el semáforo quede apagado. La secuencia normal del semáforo es que inicialmente esté encendida la luz verde para vehículos (A0.2) durante 5sg, seguidamente se encienda la luz ámbar para vehículos (A0.1) durante 2sg y finalmente sea la luz roja para vehículos (A0.0) la que está encendida durante 3sg. Para los peatones, la luz roja (A1.0) estará encendida 2.5sg más que la verde de los vehículos, después pasará a verde durante 1.5sg para finalmente estar parpadeando durante 0.5sg a una frecuencia de 1Hz. Al final del intervalo de parpadeo de la luz verde volverá a estar en rojo. A continuación se muestra el cronograma a seguir por cada una de las luces para vehículos y para peatones respectivamente. El material del que se dispone es un PC con el software necesario, el autómata Simatic S7-200 de Siemens y dos interruptores manuales.

12 PRÁCTICA 11: CONTROL DE UN GARAJE Automatizar un garaje de cinco plazas de tal forma que si éste se encuentra lleno, se encienda una luz roja indicándolo y no suba la barrera de entrada. En caso contrario deberá estar encendida otra luz verde indicando LIBRE. El garaje consta de 5 plazas. Disponemos de un pulsador para los vehículos a la entrada y a la salida y también una barrera en la entrada y lo mismo en la salida. Así que si un vehículo se dispone a entrar pulsará el botón de entrada y la barrera de entrada permanecerá levantada durante 5 sg, de igual forma si un vehículo se dispone a salir del garaje será la barrera de salida la que permanezca arriba durante 5sg. Asignación de variables E0.0 Botón de entrada E0.1 Botón de salida A0.1 Barrera de entrada A0.2 Barrera de salida A0.5 Luz verde libre A0.6 Luz roja lleno

13 PRÁCTICA 12a: MÁQUINA EXPENDEDORA DE TABACO El programa consiste en una máquina expendedora de paquetes de tabaco. Dispone de cuatro marcas con los siguientes precios: Tenemos un interruptor de activación la máquina, que siempre debe estar ON : E1.0 Los pulsadores que habrá que activar para que se produzca la entrega del paquete serán: E0.3 (Fortuna), E0.4 (Malboro), E 0.5 (Ducados) y E0.6 (LM). Los pulsadores que equivalen a la inserción del precio exacto de cada producto son: E1.3 (Fortuna), E1.4 (Malboro), E 1.5 (Ducados) y E1.6 (LM). Es decir que si el usuario se dispone a comprar una caja de tabaco de la marca Fortuna debe pulsar el botón E1.3 que equivale a insertar 3 euros y también el botón E0.3 que equivale a solicitar la marca deseada. Si no se hecha la cantidad exacta la máquina no expide ningún producto. Como salidas tendremos: A0.0 : Luz que indica funcionamiento de la máquina (cuando la máquina está activa). A0.1 : Luz que indica fin de existencias, se iluminará cuando al darle a uno de los pulsadores de entrega no exista esa marca en concreto. A0.2 : Luz que simula que la entrega de tabaco se ha producido (con un destello es suficiente). Inicialmente se tienen las siguientes cantidades para cada una de las marcas disponibles: Fortuna: 4 unidades Malboro: 3 unidades Ducados: 6 unidades LM: 1 unidad

14 PRÁCTICA 12b: MÁQUINA EXPENDEDORA DE TABACO CON DEVOLUCIÓN DE CAMBIO El programa consiste en programar una máquina expendedora de paquetes de tabaco que devuelva cambio. Dispone de cuatro marcas con los siguientes precios: MARCA PRECIO en euros Fortuna 4 Malboro 3 LM 2 Ducados 1 Tenemos un interruptor de activación la máquina, que siempre debe estar ON : E1.0 Los pulsadores que habrá que activar para seleccionar el paquete de la marca deseada serán: E1.2 (Fortuna), E1.3 (Malboro), E 1.4 (Ducados) y E1.5 (LM). El pulsador que equivale a la inserción de modedas de un euro es el E0.1. Las salidas luminosas que codifican en binario la cantidad echada son A0.7, A0.6 y A0.5, siendo la salida A0.7 el bit más significativo. Es decir que si el usuario se dispone a comprar una caja de tabaco de la marca Fortuna debe pulsar al menos tres veces el botón E0.1 que equivale a insertar 3 euros En este momento el estado de las luces A0.7, A0.6 y A0.5 será: apagada, encendida y encendida respectivamente. Después habrá que pulsar el botón E1.2 que equivale a solicitar la marca deseada. Si la cantidad es suficiente se encenderá la luz que simula la entrega del paquete (A0.2) y las luces A0.7, A0.6 y A0.5 codificarán en binario la cantidad correspondiente al cambio que debe devolver la máquina. Si no se echa la cantidad mínima necesaria la máquina no expide el producto, es decir encenderá una luz que indique que no se dispone del dinero suficiente (A0.3). De la misma forma que en la práctica 12a estarán presentes las salidas: A0.0 : Luz que indica funcionamiento de la máquina (cuando la máquina está activa). A0.1 : Luz que indica fin de existencias, se iluminará cuando al darle a uno de los pulsadores de entrega no exista esa marca en concreto. A0.2 : Luz que simula que la entrega de tabaco se ha producido (con un destello es suficiente). Inicialmente se tienen las siguientes cantidades para cada una de las marcas disponibles: Fortuna: 4 unidades Malboro: 3 unidades Ducados: 6 unidades LM: 1 unidad

15 MÁQUINA EXPENDEDORA DE TABACO CON DEVOLUCIÓN DE CAMBIO La solución que se propone para esta práctica consiste en ir contando el número de monedas que el usuario introduce y estudiar las posibilidades que hay a partir de ese número de monedas insertadas. La tabla de símbolos del sistema completo queda de la siguiente forma: NOMBRE DIRECCIÓN COMENTARIO ON I1.0 Interruptor general MONEDA I0.1 Inserción de moneda FORTUNA I1.2 Solicitar Fortuna MALBORO I1.3 Solicitar Malboro DUCADO I1.4 Solicitar ducado LM I1.5 Solicitar LM CONT_FORT C0 Contador de unidades disponibles de Fortuna CONT_MALB C1 Contador de unidades disponibles de Malboro CONT_DUCAD C2 Contador de unidades disponibles de Ducado CONT_LM C3 Contador de unidades disponibles de LM CONT_MONEDA C4 Contador del número de monedas insertadas TEMP T32 Temporizador para destello de luces El diagrama de estados se muestra a continuación. En la figura 1 se muestra el diagrama principal formado por los estados que indican el número de monedas insertadas. Seguidamente lo que se ofrece es el subdiagrama que deriva de cada estado principal dependiendo del número de monedas insertadas y del número de unidades disponibles de cada marca.

16 figura 1. Diagrama principal

17 Si se ha insertado 1 moneda solo podremos solicitar la marca Ducado, no nos devolverá ningún cambio. figura 2. Posibilidades con 1 moneda Si se han echado 2 monedas podremos solicitar Ducado o LM, en el primer caso nos devolverá 1 moneda. figura 3. Posibilidades con 2 monedas

18 Si se han echado 3 monedas podremos solicitar Ducado, LM o Malboro, en el primer caso nos devolverá 2 monedas, 1 en el segundo y ninguna en el tercero. figura 4. Posibilidades con 3 monedas Si se han echado 4 monedas podremos solicitar cualquiera de las cuatro marcas con sus devoluciones respectivas. figura 5. Posibilidades con 4 monedas

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