INTRODUCCIÓN. Depósito Legal: NA3220/2010 ISSN: REVISTA ARISTA DIGITAL

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1 Depósito Legal: NA220/200 6-APLICACIÓN DEL ÉTODO CASCADA AL DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONEUÁTICOS 0/0/20 Número 8 AUTOR: Javier Domínguez Equiza. CENTRO TRABAJO: IES Cinco Villas INTRODUCCIÓN El método cascada se puede utilizar en electroneumática para el diseño de circuitos secuenciales en donde se produzcan dobles señales. En este artículo se presenta el desarrollo sistemático de una de las diversas versiones de este método. La explicación se centra en un ejemplo y se apoya en varios pasos. El primer capítulo se refiere a la conexión de los relés de memoria mientras que el segundo capítulo trata sobre la conexión en cascada de las solenoides. En el tercer capítulo se explica como unificar los dos circuitos anteriores, relés y solenoides, en función del número de grupos y del número de fases de cada grupo. En el cuarto capítulo se encuentra el desarrollo sistemático del método cascada. Finalmente, en el quinto capítulo, se exponen varios ejemplos de aplicación del método. Contenido Introducción. Disposición de los relés de memoria. Disposición de las electroválvulas. Realización de los esquemas eléctricos. Desarrollo sistemático del método cascada en electroneumática. Ejemplos Bibliografía montaje en paneles didácticos. Se debe tener en cuenta que, desde el punto de vista de su aplicación práctica, no disponen de todos los componentes de seguridad neumáticos y eléctricos que se derivan de la aplicación de las normas de los equipos neumático y eléctrico de las máquinas. El contenido de este artículo se encuadra en la enseñanza de los automatismos eléctroneumáticos como paso previo al estudio de la programación de autómatas. Los circuitos realizados están orientados al Página Núm. 8 ayo 20

2 Depósito Legal: NA220/200. DISPOSICIÓN DE LOS RELÉS DE EORIA El método cascada ya sea en su versión neumática o electroneumática requiere la división de las fases de que consta la automatización en grupos. El método cascada que se desarrolla en este artículo utiliza un relé de memoria por grupo. Existen otros variantes que utilizan un número de relés inferior al número de grupos. En la siguiente figura se muestra la conexión del relé correspondiente al grupo i. El valor de i varía desde a n, siendo n el número de grupos. 2 Sensor que genera el cambio al grupo n. El grupo anterior prepara la activación. El primer grupo no lleva. S K i- K i Enclavamiento del grupo actual. El último grupo no lo precisa. Desactivado por el siguiente grupo. K i+ K i Figura : Esquema general de la conexión eléctrica del relé de memoria i. En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria cuando se precisan 2 grupos (n es igual a 2): 2 FC-G2 FC-G Figura 2: Esquema de conexión eléctrica para 2 relés de memoria. FC-G y FC-G2 son respectivamente los finales de carrera que activan el movimiento de cada grupo. Se trata de los últimos finales de carrera Página Núm. 8 ayo 20

3 Depósito Legal: NA220/200 activados en cada grupo, que son precisamente los que dan paso al siguiente. En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria cuando se requieren grupos (n es igual a ): 2 FC-G FC-G2 FC-G K K Figura : Esquema de conexión eléctrica para relés de memoria. En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria cuando se requieren grupos (n es igual a ): FC-G2 FC-G FC-G K FC-G K K K K K Figura : Esquema de conexión eléctrica para relés de memoria. En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria cuando se requieren grupos (n es igual a ): Página Núm. 8 ayo 20

4 Depósito Legal: NA220/ FC-G2 FC-G FC-G FC-G FC-G K K K K K K K K K K Figura : Esquema de conexión eléctrica para relés de memoria. Una vez realizados los esquemas de conexión de las memorias, se expondrá en el siguiente capítulo la conexión de las electroválvulas. 2. DISPOSICIÓN DE LAS ELECTROVÁLVULAS En primer lugar se realizará el esquema correspondiente a la conexión en cascada de las electroválvulas (solenoides) primeras de cada grupo. En la siguiente figura se representa el esquema general para el caso en que requieran n grupos. 2 K n- K n- K n-2 K n-2 K K OV. n- OV. n-2 OV. n- OV. OV. n Figura 6: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides de las electroválvulas que realizan los primeros movimientos de cada grupo. Página 6 Núm. 8 ayo 20

5 Depósito Legal: NA220/200 En el esquema de la figura siguiente se representa la conexión de las solenoides que controlan las primeras señales de cada grupo para el caso en que se necesite utilizar grupos (n igual a ): 2 K K G G2 G G GRUPO GRUPO 2 GRUPO GRUPO Figura 7: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides que realizan los primeros movimientos de cada grupo particularizado para grupos. Si se necesitaran grupos el esquema de la figura anterior se transformaría en el de la figura siguiente: 2 G2 G G GRUPO 2 GRUPO GRUPO Figura 8: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides que realizan los primeros movimientos de cada grupo particularizado para grupos. En el caso de necesitarse solamente 2 grupos el esquema se convierte en el indicado en la siguiente figura. Página 7 Núm. 8 ayo 20

6 Depósito Legal: NA220/200 2 G G2 GRUPO GRUPO 2 Figura : Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los primeros movimientos de cada grupo particularizado para 2 grupos. Finalmente se realiza la conexión de las siguientes solenoides en cada grupo, las que no son primeras de grupo, teniendo en cuenta que el último fin de carrera de la fase anterior da paso a la siguiente fase y que se alimentan del ramal de tensión del movimiento al que pertenecen. Este aspecto se puede apreciar mejor en el capítulo mediante la realización de un ejemplo. En la siguiente figura se representa la conexión de las segundas señales de cada grupo tomando como base la figura anterior. Si en algún grupo existe solamente una señal, ésta es la primera y no sería necesario añadir el ramal en paralelo añadido. Si, por el contrario, en algún grupo existen más de dos señales, se añadirían en paralelo a la segunda. Debe tenerse muy en cuenta que los finales de carrera son los que activan las señales, es decir, los accionados en la fase inmediatamente anterior. Página 8 Núm. 8 ayo 20

7 Depósito Legal: NA220/200 2 K K 6 7 FC-2G FC-2G2 8 FC-2G FC-2G G 2G G2 2G2 G 2G G 2G GRUPO GRUPO 2 GRUPO GRUPO Figura 0: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos movimientos de cada grupo para grupos. En la siguiente figura se representa la parte del esquema eléctrico correspondiente a la conexión de unas hipotéticas segundas señales para el caso en que se necesiten grupos. 2 6 FC-2G2 FC-2G FC-2G G2 2G2 G 2G G 2G GRUPO 2 GRUPO GRUPO Figura : Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos movimientos de cada grupo para grupos. Finalmente, en la figura siguiente se tiene el esquema eléctrico correspondiente a la conexión de las segundas señales para 2 grupos. Página Núm. 8 ayo 20

8 Depósito Legal: NA220/200 2 FC-2G FC-2G2 G 2G G2 2G2 GRUPO GRUPO 2 Figura 2: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos movimientos de cada grupo para 2 grupos.. REALIZACIÓN DE ESQUEAS ELÉCTRICOS En este capítulo se explica como realizar los esquemas eléctricos a partir de los principios expuestos en los dos capítulos anteriores unificando en un mismo esquema la parte dedicada a la conexión de los relés de memoria y la de conexión de las solenoides.. Esquema de conexión eléctrica para 2 grupos Al esquema de la figura 2 se le añade la adaptación del esquema de la figura 6 cuando n es igual a 2 (figura 2). Se obtiene el esquema de la siguiente figura. Se trata de un esquema tipo que hay que adaptarlo a cada aplicación. Por ejemplo se ha supuesto que en cada grupo hay fases o movimientos cuando podría haber solamente un movimiento, dos movimientos o más de tres. Se hace notar que los finales de carrera son activadores del movimiento, es decir, los que se accionan en la fase anterior. Página 60 Núm. 8 ayo 20

9 Depósito Legal: NA220/ FC-G2 FC-G 6 8 FC-2G FC-G FC-2G2 FC-G2 G 2G G G2 2G2 G2 7 2 Figura : Esquema de conexión eléctrica tipo para 2 grupos y movimientos por grupo. La nomenclatura utilizada para los finales de carrera se define en la siguiente tabla: Sensor FC-G FC-G2 FC-2G FC-G FC-2G FC-G Descripción Final de carrera activador del grupo. Final de carrera activador del grupo 2. Final de carrera activador del movimiento 2 del grupo. Final de carrera activador del movimiento del grupo. Final de carrera activador del movimiento 2 del grupo 2. Final de carrera activador del movimiento del grupo. Localización en el cuadro de trabajo Último final de carrera del grupo 2. Último final de carrera del grupo. Primer final de carrera del grupo. Segundo final de carrera del grupo. Primer final de carrera del grupo 2. Segundo final de carrera del grupo 2. Tabla : Nomenclatura utilizada para los finales de carrera. La nomenclatura utilizada para las solenoides se describe en la siguiente tabla: Página 6 Núm. 8 ayo 20

10 Depósito Legal: NA220/200 Sensor G 2G G G2 2G2 G2 Descripción Señal que produce el primer movimiento del grupo. Señal que produce el segundo movimiento del grupo. Señal que produce el tercer movimiento del grupo. Señal que produce el primer movimiento del grupo 2. Señal que produce el segundo movimiento del grupo 2. Localización en el cuadro de trabajo Primera fase del grupo. Segunda fase del grupo. Tercera fase del grupo. Primera fase del grupo 2. Segunda fase del grupo 2. Señal que produce el tercer Tercera fase del grupo 2. movimiento del grupo 2. Tabla 2: Nomenclatura utilizada para los finales de carrera..2 Esquema de conexión eléctrica para grupos El esquema para grupos se obtiene al añadir al esquema de la figura la adaptación a este caso del esquema de la figura 6, completado en la figura. Se obtiene el esquema tipo indicado a continuación que habrá que adaptarlo convenientemente en cada caso. Se utiliza la nomenclatura descrita en las tablas anteriores ampliada al caso de tres grupos. 2 6 FC-G2 FC-G 2 FC-G K FC-2G2 FC-G2 FC-2G FC-G FC-2G FC-G K G2 2G2 G2 G 2G G G 2G G GRUPO 2 GRUPO GRUPO Figura : Esquema de conexión eléctrica tipo para grupos y movimientos por grupo.. Esquema de conexión eléctrica para grupos En el ejemplo. se encuentra el esquema eléctrico correspondiente a este caso. Página 62 Núm. 8 ayo 20

11 Depósito Legal: NA220/200. DESARROLLO SISTEÁTICO DEL ÉTODO CASCADA EN ELECTRONEUÁTICA Se aplicarán las nociones expuestas en los capítulos precedentes a la resolución de un ejemplo en el que se trata de realizar el diseño de un circuito electroneumático. El procedimiento de diseño del circuito se ha dividido en 7 etapas que se desarrollan a continuación.. Definir la secuencia a partir de la aplicación práctica que se trata de automatizar. Para este desarrollo se tomará la siguiente secuencia: A+ B+ A- B- C+ C- Tabla : Fases de la secuencia. En la secuencia, que consta de 6 fases, intervienen cilindros: A, B y C. 2. Dividir la secuencia de trabajo en grupos de manera que en un mismo grupo no haya dos letras iguales, y, al mismo tiempo, que en cada grupo haya el máximo número de letras. En este caso se necesitan tres grupos como se indica en la tabla siguiente. Grupo I Grupo II A+B+ A- B-C+ Grupo III C- Tabla : Grupos de la secuencia.. Dibujar todos los cilindros que intervengan con sus correspondientes válvulas de mando. Para este ejemplo se utilizaran electroválvulas /2 biestables. A0 A B0 B C0 C Y(A+) Y2(A-) Y(B+) Y(B-) Y(C+) Y6(C-) Figura : Esquema neumático para tres cilindros con electroválvulas biestables.. A cada posición del cilindro le corresponde una señal en su válvula /2 biestable y un final de carrera que es activado en esa posición. A partir de estos conceptos se realiza el cuadro de trabajo: Página 6 Núm. 8 ayo 20

12 Depósito Legal: NA220/200 FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera A+ Y (A+) a I B+ Y (B+) b A- Y2 (A-) a 0 B- II Y (B-) b 0 C+ Y (C+) c C- III Y6 (C-) c 0 Tabla : Cuadro de trabajo para la secuencia A+B+A-B-C+C-. Se observa que las señales que producen cambio de grupo son las de los finales de carrera b, c y c 0. Este aspecto se utilizará posteriormente.. Dibujar los relés o memorias de grupo. En este ejemplo al requerir grupos se utilizarán relés de memoria:, y K. El conexionado de estos relés se detalla en la siguiente figura. El final de carrera c 0 es el activador del grupo I, el b es el activador del grupo II y el c es el activador del grupo III. 2 B C C0 K K 2 Figura 6: Parte del esquema eléctrico relativo a la conexión de los relés de memoria. 6. Realizar el conexionado eléctrico de las primeras señales de cada grupo, que en este caso son las señales Y, Y2 e Y6. Este conexionado se indica en la parte derecha de la siguiente figura: Página 6 Núm. 8 ayo 20

13 Depósito Legal: NA220/ B C 8 C0 K K Y2 Y Y Figura 7: Conexión de las solenoides que mandan los primeros movimientos de los grupos. 7. Realizar el conexionado eléctrico de las siguientes señales de cada grupo. En la siguiente figura se indica el conexionado de las siguientes señales del grupo I. Se trata solamente de la señal Y: B C 8 C0 K A K Y2 Y Y Y Figura 8: Conexión de las solenoides que mandan los siguientes movimientos del grupo, en este caso Y. Y en la siguiente figura se indica el conexionado de las siguientes señales del grupo II, que son las señales Y e Y. Página 6 Núm. 8 ayo 20

14 Depósito Legal: NA220/ B C 0 C0 7 8 K A0 B0 A K Y2 Y Y Y Y Y6 2 6 Figura : Conexión de las solenoides que mandan los siguientes movimientos del grupo 2, en este caso Y e Y. El esquema de conexionado eléctrico queda de la forma indicada en la figura anterior al no existir siguientes señales en el grupo I.. EJEPLOS RESUELTOS En este capítulo se resumen los resultados de varios ejemplos resueltos en los que se han aplicado los esquemas que se incluyen en los capítulos precedentes.. Secuencia con dos cilindros y dos grupos: A+B+B-A- El cuadro de trabajo a partir del que se toman las decisiones para realizar las conexiones eléctricas según el método propuesto se recoge en la siguiente tabla: FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera A+ Y (A+) a I B+ Y (B+) b B- Y (A-) b 0 II A- Y2 (B-) a 0 Tabla 6: Cuadro de trabajo para la secuencia A+B+B-A-. En la siguiente figura se representa el esquema correspondiente al circuito neumático. Página 66 Núm. 8 ayo 20

15 Depósito Legal: NA220/200 A0 A B0 B 2 2 Y Y2 Y Y Figura 20: Esquema neumático para los cilindros A y B. Y en la siguiente figura se representa el esquema correspondiente al circuito eléctrico para la secuencia A+B+B-A B A0 7 A B0 Y Y Y Y2 6 2 Figura 2: Esquema eléctrico para la secuencia A+B+B-A-..2 Secuencia con tres cilindros y dos grupos: A+B+C+C-B-A- En la siguiente tabla se tiene el cuadro de trabajo. En la columna final de carrera se especifica el final de carrera que se acciona al terminar la fase. Página 67 Núm. 8 ayo 20

16 Depósito Legal: NA220/200 FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera A+ Y (A+) a B+ I Y (B+) b C+ Y (C+) c C- Y6 (C-) c 0 B- II Y (B-) b 0 A- Y2 (A-) a 0 Tabla 7: Cuadro de trabajo para la secuencia A+B+C+C-B-A-. El esquema de potencia neumático es el ya conocido: A0 A B0 B C0 C Y(A+) Y2(A-) Y(B+) Y(B-) Y(C+) Y6(C-) Figura 22: Esquema neumático para los cilindros A, B y C. El esquema de mando eléctrico se representa en la siguiente figura: 2 7 C A0 6 8 A B C0 B0 Y Y Y Y6 Y Y2 7 2 Figura 2: Esquema eléctrico para la secuencia A+B+C+C-B-A-. Página 68 Núm. 8 ayo 20

17 Depósito Legal: NA220/200. Secuencia con tres cilindros y dos grupos y movimientos simultáneos. Este ejemplo trata acerca del diseño de un circuito electroneumático para realizar la secuencia que se indica en la siguiente tabla: A- A+ B+ C+ C- B- Tabla 8: Fases de la secuencia. En la secuencia intervienen tres cilindros pero se realiza en fases ya que en la fase se realizan dos movimientos simultáneamente: el retroceso de los cilindros A y B. En la siguiente tabla se tiene el cuadro de trabajo. En la columna final de carrera se indica el final de carrera que es accionado al terminar el movimiento. FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera A+ Y (A+) a I B+ Y (B+) b A- B- Y2 (A-) e Y (B-) a 0 y b 0 II C+ Y (C+) c C- III Y6 (C-) c 0 Tabla : Cuadro de trabajo para la secuencia A+B+(A-B-)C+C. El esquema de mando eléctrico se representa en la siguiente figura. Respecto Al esquema de la figura se ha eliminado el contacto del final de carrera A0 que estaba situado inmediatamente antes que la solenoide Y y se ha puesto en serie con el contacto del final de carrera de B B C C0 A0 K B0 A K Y2 Y Y Y Y Y6 2 6 Página 6 Núm. 8 ayo 20

18 Depósito Legal: NA220/200 Figura 2: Esquema eléctrico para la secuencia A+B+(A-B-)C+C. Secuencia con tres cilindros y grupos: A+A-B+B-C+C-. El cuadro de trabajo para esta secuencia se resume en la tabla siguiente: fase. FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera A+ I Y (A+) a A- Y2 (A-) a 0 II B+ Y (B+) b B- Y (B-) b 0 III C+ Y (C+) c C- IV Y6 (C-) c 0 Tabla 0: Cuadro de trabajo para la secuencia A+A-B+B-C+C-. En la siguiente figura se representa el esquema de conexiones eléctricas A B K C K K 2 C0 K B0 K K A0 K K Y Y Y2 Y Y Y Figura 2: Esquema eléctrico para la secuencia A+A-B+B-C+C-. Página 70 Núm. 8 ayo 20

19 Depósito Legal: NA220/200 BIBLIOGRAFÍA Aceves López, A.; Electroneumática, Cembranos Nistal, F.J.; Automatismos Eléctricos, Neumáticos e Hidráulicos, Editorial Paraninfo, adrid,. Lladonosa, V.; Circuitos básicos de electroneumática, arcombo Boixareu Editores, Barcelona, 7. Bellido, A.; Elementos de neumática y mando neumático, n&task=cat_view&gid=2&itemid=8, Página 7 Núm. 8 ayo 20