INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL

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1 3º I.T.I. Sistemas INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL PRÁCTICAS

2 PRÁCTICA 1 (opcional) 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: Opcional

4 PRÁCTICA 3: Opcional 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

5 PRÁCTICA 4: Obligatoria 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: Obligatoria 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) Esta práctica se superará cuando se realice con las dos técnicas impartidas, mostrando en la segunda el diagrama de diseño.

7 PRÁCTICA 6: Opcional 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: Obligatorio resolver Petri. Opcional ejecutarla. 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. Para la superación de la práctica será necesario mostrar al profesor el diagrama correspondiente.

9 PRÁCTICA 8: Obligatoria 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: Opcional 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 5sg. 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 2.5sg 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.

11 PRACTICA 10. Obligatoria Se desea automatizar la gestión de un garaje de 10 plazas, para ello se dispone en la entrada de éste de una máquina expendedora de tickets que activa una salida tipo booleana cuando se recoge un ticket de entrada, una barrera para permitir/impedir el acceso al garaje, y un sensor que se activa cuando el vehículo ha superado dicha barrera. En la salida del garaje se dispone de una máquina recogedora de tickets, otra barrera para impedir/permitir la salida del garaje y un sensor que se activa al superar dicha barrera. Si hay plazas libres debe estar encendido en cartel Libre, y si no, el de Lleno. Especificar la red o redes de Petri asociadas al autómata, utilizando las marcas como identificadores de los vehículos aparcados, antes de implementarlas.

12 ANEXO Prácticas opcionales para elevar la calificación PRÁCTICA 11: DESARROLLO DE UN SISTEMA DE ALARMA DE UNA VIVIENDA Se pretende controlar un sistema de alarma para una vivienda. De acuerdo con lo que se muestra en la figura 9.1, la vivienda se divide en dos zonas que se vigilan independientemente, la zona 1 y la zona 2. Si se detecta un intruso en cualquiera de las dos zonas, se dispara la alarma: Figura 9.1. Zonas de alarma de una vivienda En cada zona existe un detector de intrusos por cada habitación. Por ejemplo, en la zona 1 hay un detector de intrusos en la entrada delantera, en la cocina, sala de estar y dormitorio tres. En la zona 2 hay un detector de intrusos en la entrada trasera, en el baño, dormitorio 1 y dormitorio dos. Todos los detectores de intrusos de la misma zona están conectados a la misma señal de recepción del autómata. Las entradas y salidas de la planta son las siguientes: SISTEMA DE ALARMA DE UNA VIVIENDA Sensores detección intruso zona 1 Sensores detección intruso zona 2 Interruptor activación alarma Botón activación manual sirena y relé Led indicador intrusos Sirena de alarma Relé para llamada automática Tabla 9.1. Relación de entradas y salidas de la planta

13 El funcionamiento del programa debe ser el siguiente: - Si la alarma no está activada, y se detecta alguna persona en la zona 1 o en la zona 2 lo único que sucede es que el led indicador parpadea. Se supone que son los propietarios los que se encuentran en la vivienda. - Al activar la alarma mediante el interruptor correspondiente, se enciende el led indicador y se dan 90 segundos para que el propietario pueda salir de la vivienda. Durante ese tiempo, el sistema no reacciona ante la detección de personas en cualquiera de las zonas. Pasados los 90 segundos, la alarma está lista para funcionar. - Una vez transcurridos los 90 segundos, en el caso de detectar un intruso se activa una señal de alerta baja (se usará una marca interna del autómata). Una vez activada la señal de alerta baja pueden suceder dos cosas: Antes de que transcurran 60 segundos se desconecta el sistema mediante el interruptor de activación de alarma. Esto quiere decir que es el propietario quien ha entrado en la casa y ha desconectado la alarma. Transcurren 60 segundos y nadie desconecta el sistema. Esto quiere decir que realmente hay un intruso. Se activan tanto la sirena como el relé para la marcación telefónica automática (por ejemplo, para llamar a la policía). - Si se activa manualmente la sirena y el relé mediante el botón correspondiente, se pondrán en marcha tanto la sirena como el relé con independencia de que la alarma esté conectada o desconectada y sin tiempo de espera. - Si se desactiva el sistema con el interruptor general se desactivan sirena y relé, se apaga el led indicador y se resetean los temporizadores. Estudiar y desarrollar el programa para que se tenga la posibilidad de conocer el número sensores de detección de intrusos que se han activado en cada una de las zonas. Se comenzará por escribir una tabla de símbolos para que el programa resulte más legible. Una vez introducida la tabla de símbolos, se introducirá el programa en lenguaje KOP, y se realizarán pruebas del mismo. Para realizar las pruebas más rápidamente se pueden reducir los tiempos de los temporizadores. También se recomienda crear una tabla de estado para poder ver los valores de las entradas, salidas, marcas y temporizadores simultáneamente. A la hora de diseñar la máquina de estados o red de Petri, es importante tener claro el proceso completo así como las partes que lo forman. Es decir, que se controla el subproceso del sistema referente a la activación de la alarma mediante el interruptor general y por otra parte se controla el subproceso del sistema referente a la activación de la sirena y del relé de forma manual. Una vez que se tenga elaborado, ejecutado y comprobado cada programa se procede al diseño del programa completo.

14 PRÁCTICA 12: SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO DE UNA GASOLINERA Simularemos el funcionamiento de un surtidor de gasolina. Introduciremos la cantidad de dinero y seleccionaremos el tipo de gasolina que queramos. Figura Gasolinera El precio por litro de cada producto es el siguiente (*) Producto Precio/litro Sin plomo 1 euro Súper 2 euros Gasoil 0.5 euros Tabla Precio por litro de cada producto (*) El precio de cada producto no es el real. Se han elegido estos valores para tener una cantidad exacta de litros a partir del importe disponible. Cuando usemos la manguera, que simularemos como pulsador, nos saldrán X litros de gasolina (súper o sin plomo) o de gasoil, a razón de 1 litro por segundo (la salida de gasolina o gasoil la simulamos temporizando la salida respectiva del autómata). Hay un botón para las monedas de 2 euros, otro para los billetes de 5 euros y un tercero los billetes de 10 euros. Para seleccionar el producto deseado hay un pulsador para la gasolina sin plomo, un pulsador para la gasolina súper y un pulsador para el gasoil. Para verter el producto, la manguera dispone de un interruptor de forma que cuando se pulsa, una vez que se ha echado el dinero, el producto se vierte al depósito. Para anular cualquier operación se emplea un botón que al ser pulsado se devuelve el dinero entregado. Para informar al usuario de proceso llevado a cabo, el surtidor tiene una luz que indica si está en funcionamiento o no y una luz por cada producto (súper, sin plomo o gasoil).

15 Los botones, interruptores y actuadores disponibles son los siguientes. Tabla Relación de entradas y salidas de la palnta El funcionamiento del programa debe ser tal que: - estando la máquina disponible (luz de funcionamiento encendida) se acerca el usuario, - inserta una cierta cantidad de dinero (máximo 30 euros) - selecciona un tipo de producto (súper, sin plomo o gasoil) o empieza a parpadear la luz del producto seleccionado hasta que se pulse el pulsador de la manguera, o una vez que se ha pulsado el pulsador de la manguera, la luz del producto queda encendida permanentemente hasta que se ha servido la cantidad correspondiente. Hay que tener en cuenta que se entrega 1 litro por cada segundo, mientras el interruptor de la manguera esté pulsado, - si una vez que se ha insertado el dinero, el usuario cambia de opinión y pulsa el botón de anular, se devuelve el dinero. La luz de funcionamiento estará parpadeando durante 5 segundos, - si una vez que se ha insertado el dinero, el usuario selecciona el producto y posteriormente cambia de opinión y pulsa el botón de anular, pueden ocurrir dos cosas: o que sea otro producto el que desea. Entonces, después de anular la primera elección, vuelve a pulsar el botón de otro producto y retoma el o CONTROL AUTOMÁTICO DE UNA GASOLINERA Pulsador manguera Botón 2 euros Botón 5 euros Botón 10 euros Pulsador sin plomo Pulsador súper Pulsador gasoil Botón anular Luz funciona Luz sin plomo Luz súper Luz gasoil Entrega producto funcionamiento normal de la máquina, que no quiera ningún producto, entonces el usuario tendrá que pulsar otra vez el botón de anulación. Cuando se anule la operación al completo la luz de funcionamiento parpadeará durante 5 segundos. Se comenzará por escribir una tabla de símbolos para que el programa resulte más legible. Una vez introducida la tabla de símbolos, se introducirá el programa en lenguaje KOP, y se realizarán pruebas del mismo. Para realizar las pruebas más rápidamente se recomienda reducir los tiempos de los temporizadores. También se recomienda crear una tabla de estado para poder ver los valores de las entradas, salidas, marcas, contadores y temporizadores simultáneamente.

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