Práctica 2. Programación con GRAFCET de un PLC

Transcripción

1 Automatización Avanzada (37800) Máster en Automática y Robótica Práctica 2. Programación con GRAFCET de un PLC Francisco Andrés Candelas Herías Grupo de Innovación Educativa en Automática 2011 GITE IEA - 1 -

2 Práctica 2. Programación con GRAFCET de un PLC 1. Objetivos Saber cargar y ejecutar programas en un PLC real. Analizar el comportamiento algunos sensores habituales. Saber identificar y conectar las señales de entrada y salida del PLC. Saber utilizar GRAFCET (SFC) para especificar problemas y programar PLCs. 2. Configuración y características de PLC 2.1. Configuración del bus del PLC Para poder cargar un proyecto de Unity Pro en el PLC real, es necesario que los módulos escogidos para el bastidor del PLC en el proyecto coincidan con los disponibles en el bastidor real. Por ello, lo primero a tener en cuenta es el hardware disponible en los bastidores usados en las prácticas. Se dispone de 6 PLCs que usan una de estas tres configuraciones: Bastidor Fuente CPU M1: I/O digital M2: I/O analógica BMX XBP 0400 BMX CPS 2000 BMX P BMX DDM BMX AMI 0600 BMX XBP 0400 BMX CPS 2000 BMX P BMX DDM BMX AMI 0410 BMX XBP 0400 BMX CPS 2000 BMX P BMX DDM BMX AMI 0410 Los módulos mencionados en la tabla son los siguientes: BMX XBP 0400: bastidor para 4 módulos más la fuente de alimentación. BMX CPS 2000: Fuente de alimentación para 220V de 20W. Soporta conexión de sensores de 24V y hasta 0,45A. BMX P : CPU con comunicaciones USB y Modbus/serie (RJ45). Soporta 512 E/S y 166 E/S analógicas. 20 temporizadores. Memoria de 2048 bytes (1.792 de programa y 128 de datos). BMX P : CPU con comunicaciones USB, Modbus-serie (RJ45) y Ethernet (RJ45). Soporta E/S digitales y 256 E/S analógicas. 36 temporizadores. Memoria de bytes (3.584 de programa y 256 de datos). BMX DDM 16022: 8 entradas digitales, y 8 salidas digitales por transistor PNP, todas aisladas y protegidas. Salidas de 0,5A. BMX AMI 0410: 4 entradas analógicas aisladas con tiempo de adquisición de 5ms (1ms para canales individuales) y precisión de 16 bits. Entradas y salidas con escalado y límites de rango. Filtrado digital de las entradas. Rangos de entrada: +/-10V, +/-5V, 0 a 10V, 0 a 5V, 1 a 5V, 0 a 20mA, 4 a 20mA, +/-20mA. BMX AMI 0600: 4 entradas más 2 salidas analógicas aisladas. Entradas con tiempo de adquisición de 5ms (1ms para canales individuales) y precisión de 12 ó 14 bits. Con escalado y límites de rango Filtrado digital en entradas. Rangos de entrada: +/-10V, 0-2 -

3 a 10V, 0 a 5V, 1 a 5 V, 0 a 20 ma, 4 a 20 ma. Rangos de las salidas: +/-10V, 0 a 20 ma, 4 a 20 ma. 3. Cableado de los módulos E/S Las figuras de este apartado muestran como conectar los dispositivos sensores y preaccionamientos para diferentes módulos e E/S de los PLC M340. La Figura 1 muestra como se cablean las entradas y salidas digitales del módulo BMX DDM Este módulo trabaja con configuración PNP, por lo que las entradas procedentes de sensores se consideran activas están conectadas a 24V, y las cargas o preaccionadores se activan con 24V y deben tener la línea de negativo en común. Además, tanto la parte de entradas como la de salidas deben alimentarse con los 24V de las fuentes de alimentación usadas para los sensores (líneas 9 y 10) y los preaccionadores (líneas 19 y 20). Se puede usar una misma fuente de 24V para sensores y preaccionadores. Figura 1. Cableado del módulo de E/S digitales BMX DDM Las posibles conexiones del módulo de salidas analógicas BMX AMI0400 se pueden ver en la Figura 2. Se dispone de cuatro conjuntos de líneas IVx, ICx y COM 0Vx para los cuatro canales de entrada. Las líneas IVx se usan para entradas de tensión con respecto a las líneas de común COM 0Vx. Cuando se desea conectar un sensor que proporciona corriente, se requiere conectar la línea positiva a la entrada ICx además de a la IVx. La Figura 2 muestra como ejemplo la conexión de un sensor que proporciona tensión a las entradas 0, y de otro sensor que proporciona corriente a las entradas 1. Finalmente la Figura 3 muestra las posibles del módulo de entradas y salidas analógicas BMX AMI Se dispone de cuatro conjuntos de líneas Ux, Ix y COMx para los cuatro canales de entrada, y de dos conjuntos de líneas U/IOx e COMOx para las dos salidas. Las líneas Ix se deben conectar a las Ux cuando se mide corriente en las entradas. La Figura 2-3 -

4 muestra un ejemplo donde se usan las entradas 0 para medir tensión, las entradas 1 para medir corriente, y las salidas 0 y 1 para proporcionar corriente o tensión. Figura 2. Cableado del módulo de salidas analógicas BMX AMI 0400 Figura 3. Cableado del módulo de E/S analógicas BMX AMI

5 4. Aplicación de clasificación de bloques En esta práctica se programará una aplicación para analizar el funcionamiento del PLC, sensores y relés de las maquetas disponibles. La aplicación debe controlar un sencillo sistema de clasificación de bloques de plástico opacos Elementos del sistema y funcionamiento Los elementos principales de la planta del sistema de clasificación se muestran en la Figura 4, y se describen a continuación. Figura 4. Planta del sistema de clasificación de bloques. Sobre la cinta transportadora 1, un robot deposita bloques de plástico opaco. El funcionamiento del robot es autónomo y no será objeto de la aplicación abordada en la práctica, aunque, lógicamente, el robot deberá estar sincronizado con este sistema. Un operario pone en marcha la cinta 1 actuando sobre un pulsador de Marcha. Entonces los bloques se dirigen por la cinta 1 hacia los sensores S2 y S1, que son sensores ópticos basados en haces de luz. Cuando la parte frontal de un bloque alcanza el haz del sensor S1, y se detecta un flanco de subida con este sensor, esto es hay un cambio de 0 a 24V, se debe comprobar después mediante el sensor S2 si se trata de un bloque corto o largo, en función de si la parte posterior del bloque queda en frente de S2. En caso de detectarse un bloque corto, se debe parar la cinta 1, y activar el cilindro neumático hasta que el pistón se haya desplazado completamente hacia fuera, y así haya colocado el bloque sobre la cinta transportadora 2. Se sabe que el pistón se ha desplazado completamente cuando se activa el sensor S3, que puede ser un final de carrera o un sensor inductivo. Cuando se activa S3, se debe poner en marcha la cinta transportadora 2, a la vez que el pistón se desactiva, durante 3 segundos. Después de ese tiempo, la cinta 1 vuelve a ponerse en marcha para evaluar el siguiente bloque que se haya colocado en la cinta

6 Las cintas transportadoras 1 y 2 se accionan respectivamente con los motores M1 y M2, monofásicos de 220V, que a su vez son controlados en modo todo-nada por dos contactares (KM1 y KM2). El cilindro neumático se acciona con una electroválvula EV1 de 24V. El sistema dispone además de los siguientes mandos y pilotos en un panel físico con los mandos del operador: Pulsador de Marcha (verde). Al ser pulsado, se pone en marcha el sistema. Pulsador de Paro (rojo). Si se pulsa, se para el sistema, independientemente de la etapa en la que se encuentre. Piloto de sistema en marcha (rojo). Está encendido mientras el sistema está en marcha. Piloto de activación del cilindro (rojo). Estará activado mientras el cilindro neumático se mueve (se extiende o recoge). Piloto de detección de un bloque (verde). Se enciende cuando se detecta un bloque con S1, y se apaga después de 1 segundo. Piloto de detección de un bloque corto (verde). Se enciende cuando se ha detectado un bloque corto, y se apaga cuando este se ha colocado en la cinta Cuestiones obligatorias Los alumnos trabajaran en grupos de 4 o 5 personas, de forma que cada grupo implementará la planta de clasificación descrita en el punto anterior en una de las maquetas disponibles. 1) Realizar un esquema del conexionado de todas las entradas y salidas del PLC (esquema de maniobra), teniendo en cuenta los sensores disponibles en la maqueta de PLC que se les ha asignado. Justo a ese esquema, se elaborará una tabla con las líneas de entrada y salida utilizadas. Los sensores y accionamientos se deben conectar de la siguiente forma: Los motores M1 y M2 y la electroválvula EV1 se controlan con tres salidas digitales del PLC que no actúen sobre los pilotos. Aunque los motores, el cilindro y el circuito neumático no estarán disponibles en la práctica, se podrán observar los indicadores del módulo de E/S digitales para comprobar cuando se activan estos elementos. Para los sensores S1 y S2, hay que utilizar dos sensores ópticos de entre los que dispone la maqueta, cableados a las entradas digitales. Para el sensor S3 del cilindro neumático, hay que empelar el final de carrera o el sensor inductivo, en función de la maqueta utilizada, conectado a una entrada digital. Para los pulsadores y pilotos de mando, hay que utilizar los disponibles en la maqueta, conectados a las entradas y salidas digitales. 2) Diseñar un Grafcet funcional de producción para resolver la aplicación. 3) Crear un proyecto de UnityPro para el PLC M340 que incluya una sección en lenguaje SFC (Grafcet) que implemente el Grafcet de producción. 4) Ejecutar y depurar el proyecto con el simulador. 5) Cuando el programa funcione correctamente en el simulador, cargar el proyecto en el PLC real y ejecutarlo

7 6) Comprobar el funcionamiento de los diversos sensores ópticos y escoger los que se crean más convenientes para S1 y S Cuestiones optativas Utilizar la guía GEMMA para considerar las siguientes situaciones de marcha y parada de la planta de clasificación. Para ello hay que dibujar primero un esquema con los estados necesarios, así como el Grafcet de mando. También pude ser necesario adaptar el Grafcet de producción. El programa se debe implementar en UnityPro para el PLC M340. 7) Considerar que se añade un pulsador de Emergencia al panel de mandos del operador, de forma que al pulsarlo se detiene el funcionamiento de la máquina. Para volver a activar la máquina se dispone de otro pulsador de Rearme. Cuando la máquina se reanuda, debe continuar funcionando desde el estado en que se paró. 8) Considerar que se utilizan dos entradas analógicas del PLC para conocer el consumo de corriente de los motores M1 y M2. Modificar el programa para que se desactive el funcionamiento de toda la máquina cuando dichas entradas superen unos valores configurados en variables de la memoria del PLC. Todos los valores de corrientes serán valores enteros de 0 a mA. Además, en este caso, la planta no se podrá poner en marcha con el botón de rearme antes de que pasen 10s, para esperar a que se enfríen los motores. Las entradas analógicas se configuran como entradas de tensión de 0 a 10V, que equivalen a corrientes de 0 a mA, con un filtrado digital medio. En las maquetas, los valores tensión en las entradas se pueden modificar con los potenciómetros. 9) Considerar otras situaciones que puedan suponer un paro de emergencia, como por ejemplo estas: Al recogerse el cilindro, no se detecta que alcanza su posición de reposo tras pasar 3s. Durante más de 20 segundos no se detecta ningún bloque, ni corto ni largo. Se activa el bit de error de un módulo E/S