AUTOMATIZACION DE PROCESOS

AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
UNIDAD 1
DISPOSITIVOS DE ENTRADA, SALIDA Y
CONTROL
EN
LOS
SISTEMAS
AUTOMÁTICOS
Competencia particular.
Instala dispositivos de entrada, salida y de control en
sistemas automáticos.
Resultado del aprendizaje propuesto RAP 1.
Propone dispositivos de entrada, salida y control para
sistemas automáticos.
Dispositivos de entrada, salida y de control.
Todo sistema de control automático en su forma básica está integrado
por tres dispositivos, los de entrada, los de salida y los de control,
ensamblados como se muestra a continuación.
Dispositivo de entrada
Dispositivo de control
Dispositivo de salida
Estos tres dispositivos los podemos clasificar de acuerdo
operación y su principio físico o mecánico. Dentro de los
podemos clasificar en
manuales, semiautomáticos y
Dentro de los segundos podemos clasificarlos en
magnéticos, electrónicos y neumáticos.
a su tipo de
primeros los
automáticos.
eléctricos y
Operación Manual.
Se entiende como operación manual aquella acción en la que interviene
el ser humano para cambiar el estado del dispositivo.
Operación Semiautomática.
Es aquella en la que interviene el ser humano para dar inicio a la acción
pero el cambio de estado se logra con la activación de relevadores
eléctricos y/o electrónicos.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
1
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Operación Automática.
Es aquella en la cual el cambio de estado del dispositivo se realiza sin la
intervención del ser humano
Principio Físico Eléctrico-Magnético.
Es aquel que permite a un dispositivo operar bajo los conceptos,
fundamentos y leyes de la electricidad y el magnetismo.
Dentro del
rubro de la electricidad encontramos a los elementos resistivos y
capacitivos como principales actores en el campo eléctrico y a los
inductores en el campo magnético.
Principio Físico Electrónico.
Es aquel que permite a un dispositivo operar bajo los conceptos,
fundamentos y leyes de la Electrónica, la cual puede ser Analógica,
Digital, o una combinación de ambas.
En el ámbito analógico
encontramos a los Diodos, Transistores y Tiristores.
En el campo
Digital encontramos a las Compuertas, Multiplexores, Demultiplexores,
Flip-flops, Circuitos Aritméticos, Microcontroladores y Controladores
Lógicos Programables.
Principio Físico Neumático.
Es aquel que permite a un dispositivo operar bajo los conceptos,
fundamentos y leyes que rigen el aire comprimido, siendo esta una de
las formas de energía más antigua de la historia humana, la forma de
aplicación se le conoce como Neumática1.
Dispositivos de entrada.
Un dispositivo de entrada llamado también elemento primario es el que
permite captar las variaciones del medio o de las variables físicas,
procesarlas y enviarlas al cerebro del sistema. Después de sentir las
variaciones, cambian de estado sus contactos, lo que permite a su vez
activar a los dispositivos de control. Las variaciones pueden ser
provocadas por accionamiento de un interruptor, por presión, por
1
La neumática es el conjunto de las aplicaciones técnicas (transmisión y transformación de
fuerzas y movimiento) que utilizan la energía acumulada en el aire comprimido.
Disponible en http://www.iestomasyvaliente.edurioja.org/webtecno/documentos/4automatismos/1apuntesdeneumatica.pdf
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2
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cambio de temperatura, por cantidad de flujo, por presencia, por
cantidad de luz, por cantidad de objetos, etc.
Lo anterior ocasiona que se tenga a disposición una gran variedad de
dispositivos de entrada que se pueden clasificar en Interruptores,
Accionamientos y Sensores de proximidad.
Interruptores.
Un interruptor se puede definir2 como los dispositivos capaces de
desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica y van desde un
simple interruptor hasta un complicado selector automático.
Los interruptores se clasifican en Eléctricos y Electrónicos y los tipos
más comunes de interruptores en el campo eléctrico son:
Interruptor basculante:
Interruptor cuyo miembro de actuación es
una palanca de bajo perfil (basculador) que
debe inclinarse en la/las posición(es)
indicada(s) para lograr un cambio en el
estado del contacto.
Interruptor de pulsador:
Interruptor cuyo miembro de actuación es
un botón que debe presionarse para lograr
un cambio en el estado del contacto.
Interruptor rotativo:
Interruptor cuyo miembro de actuación es
una barra o un eje que debe rotarse en
la/las posición(es) indicada(s) para lograr
un cambio en el estado del contacto.
Interruptor reed switch:
Interruptor encapsulado en un tubo de
vidrio al vacío que se activa al encontrar un
campo magnético.
Interruptor DIP:
Viene del inglés ’’’dual in-line package’’’ y
es una serie de varios micro interruptores
unidos entre sí.
2
Definición vista en http://www.tiposde.org/cotidianos/395-tipos-de-interruptores/
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3
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Hall-effect switch
También usado en electrónica, es un
contador que permite leer la cantidad de
vueltas por minuto que está dando un imán
permanente y entregar pulsos.
Sensor de flujo:
Es un tipo de interruptor formado por un
imán y un reed switch.
Interruptor de mercurio:
Usado para detectar la inclinación. Consiste
en una gota de mercurio dentro de un tubo
de vidrio cerrado herméticamente, en la
posición correcta el mercurio cierra dos
contactos de metal.
En las siguientes figuras3 se muestran diversos tipos de interruptores
Interruptores DIP
Interruptor Reed
Interruptor Pulsador
Interruptor de Balancín
3
Figura proporcionada por http://www.google.com.mx/search?q=tipos+de+interruptores&hl=es419&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=hxPRT9_bN6fg2QX3u5GyDw&ved=0C
GwQsAQ&biw=1024&bih=475
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Interruptor de Palanca.
El interruptor electrónico es implementado principalmente por el
transistor bipolar y el tiristor ambos dispositivos semiconductores que
nos permiten encender o apagar, activar o desactivar otros dispositivos
en el momento en que se polarizan o disparan adecuadamente.
El transistor bipolar funciona como interruptor al momento de pasar de
corte a saturación y viceversa, cuando está en corte es un interruptor
abierto y cuando está en saturación es un interruptor cerrado.
A continuación se muestra la figura de diversos encapsulados de
transistores bipolares
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5
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Una de sus mayores aplicaciones es la de activar y desactivar relés y
puesto que el relé está conformado por una bobina y esta, es
considerada una carga del tipo inductiva, al pasar el transistor de
saturación a corte se presenta la "patada inductiva" que al ser repetitiva
quema el transistor por lo que se debe hacer una protección con un
diodo en una aplicación llamada diodo volante4.
Se muestran en las figuras siguientes diversos circuitos5 interruptores
electrónicos.
El tiristor6 es otro de los dispositivos de estado sólido que por sus
características de pasar de un estado de bloqueo a un estado de
4
Diodo Volante.- Se les llama así a los diodos que se ponen en paralelo con cargas reactivas;
bobinas o condensadores permitiendo que estos puedan entregar energía almacenada sin afectar
al circuito de interés o a ellos mismos Disponible en:
http://www.buenastareas.com/ensayos/Concepto-De-Diodo-Volante/2768830.html
5
Diagramas proporcionados por http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/trans_bipolar.htm
6
El tiristor funciona como conmutador biestables..
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6
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encendido al ser disparado7 permite ser utilizado en
circuitos de
interrupción electrónica.
Se muestra a continuación el símbolo y circuitos de control y disparo de
la compuerta.
Circuito de disparo de un SCR, para variaciones de ángulo de 0 a 90°
Circuito de disparo de un SCR, para variaciones
de ángulos mayores a 90°
Una mejora que se implementa a los circuitos mostrados, son los que
se muestran a continuación. El circuito de la figura “a” ofrece un mejor
resultado en virtud al uso de capacitores y de la resistencia colocada
antes de la compuerta, con lo que se asegura una carga mayor a 0,6V
para que pueda ser disparado el SCR.
7
Una de las formas de activar a un tiristor es colocar una señal en la terminal de compuerta, a esto
se le llama en el medio disparar.
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7
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El circuito de la figura “b” muestra una doble red RC, para el control de
compuerta, el voltaje retardado a través de C1 es usado para cargar a
C2, lo que da por resultado un retardo aún mayor en la acumulación del
voltaje de la compuerta. Los capacitores de la figura (12) generalmente
caen en el rango de 0,01a1μF.
Figura “a”
Figura “b”
El transistor como el tiristor por sus virtudes y ventajas ambos pueden
ser utilizados en los módulos de control, como se comprenderá más
adelante.
Accionamientos.
La palabra accionamiento es utilizada en el área de neumática e
hidráulica para denotar al dispositivo capaz de provocar un cambio de
estado en válvulas o electroválvulas, los accionamientos se pueden
clasificar de acuerdo a su forma de operar, que puede ser manual,
mecánico, neumático e hidráulico, y eléctrico, cada uno tiene su
propia serie de dispositivos que les permiten mandar información al
controlador.
El accionamiento manual se realiza con pulsadores, palancas o pedales
la simbología de cada uno de ellos se representa en la tabla siguiente.
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8
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El accionamiento mecánico es implementado por levas 8, muelle o rodillo,
este último tiene dos versiones, el normal y el escamoteable9.
Figura de una leva
8
En ingeniería mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho de algún material (madera,
metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial.
Disponible en http://es.scribd.com/doc/57254439/Clasificacion-y-Definicion-de-Levas-y-Seguidor
9
La válvula con accionamiento de rodillo escamoteable se acciona cuando la leva de un cilindro
sobrepasa el rodillo en un sentido determinado. Si el rodillo no se presiona, la válvula vuelve a su
posición normal por efecto de un muelle de recuperación. Cuando la leva del cilindro pasa por
encima del rodillo en sentido contrario, el rodillo vuelve a su posición inicial y la válvula no se
acciona. Disponible en: www.festo-didactic.com/ov3/media/.../00476595001135156654.pdf.
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9
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El accionamiento neumático tiene dos versiones el directo y el indirecto,
este ultimo también conocido como servo pilotado, ambos utilizan aire
comprimido para su operación que es tomado del mismo circuito o de
otro circuito auxiliar, en la siguiente tabla se muestra la simbología de
cada uno de ellos.
El accionamiento eléctrico también tiene dos versiones, el de simple
bobina y el de doble bobina y como puede deducirse su funcionamiento
se basa en la fuerza que se provoca al hacer pasar una corriente
eléctrica alrededor de una bobina con un núcleo de hierro desplazable
en su interior.
Tiene muchas ventajas frente al resto de accionamientos y da lugar a
una tecnología conocida como Electroneumática.
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10
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Los sensores de proximidad.
Los sensores de proximidad son a la fecha uno de los dispositivos de
entrada más utilizados por la industria en sus sistemas de control. Los
encontramos en industrias que manipulan y procesan en forma
automática materiales, como madera, cerámica, papel, ladrillos, tejas.
Así también se utilizan en las industrias fabricantes de productos para
las artes graficas, envases y embalajes, y alimentos.
Existen varios tipos de sensores de proximidad10 según el principio físico
que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los
detectores capacitivos, los inductivos, los fotoeléctricos, los ultrasónicos
y los magnéticos.
Se pueden utilizar para determinar la presencia de un objeto en una
determinada posición, por ejemplo, el vástago de un cilindro neumático,
apertura de pinzas, pantalla de seguridad, elevadores y puertas.
También se utilizan para contar o seleccionar objetos que estén sobre
una banda transportadora o cualquier otra superficie.
Además se usan para determinar la frecuencia de rotación o la no
rotación de engranes y mesas giratorias, para determinar el tipo de
material, para determinar la dirección de un movimiento lineal, para
supervisión de equipos y niveles de líquidos, así como también, para
medidas de distancias y velocidad.
Dentro del ámbito de la seguridad se utilizan para protección de
inmuebles y equipos mediante la detección de siluetas.
Interruptor de posición.
El interruptor de posición también llamado final de carrera, sensor de
contacto o interruptor de límite o limit switch en el idioma Ingles, son
dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del
recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta
transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar
el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores
10
Información disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad.
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11
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo
de la operación que cumplan al ser accionados.
Sensores de posición de bola, de ruleta y ajustable 11
Sensor capacitivo.
Basa su funcionamiento en el principio físico de la capacitancia, señala
un cambio de estado bajo la variación del estímulo de un campo
eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no
metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la
constante dieléctrica del material, su masa, tamaño, y distancia hasta la
superficie sensible del detector.
Forma física de un sensor capacitivo12.
11
Imagen proporcionada por: http://www.slideshare.net/federicoblanco2009/05-sensores
Imagen proporcionada por:
http://www.google.com.mx/search?q=sensor+capacitivo+funcionamiento&hl=es419&prmd=imvns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=oYHaT-bDB-OM2gXxxTQBg&sqi=2&ved=0CHMQ_AUoAQ&biw=1024&bih=475
12
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
12
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Los sensores capacitivos están construidos en base a un circuito
resonante RC13. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del
cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar
en oscilación el oscilador.
La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a su
vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se
acerca a la cara activa del detector, el objeto actúa como un
condensador.
El metal, vidrio o material plástico que irrumpe en la zona activa de
conmutación depende de los parámetros siguientes:
Distancia de la substancia a la superficie sensible.
Dimensiones del material dieléctrico.
Constante dieléctrica de la substancia.
La sensibilidad14 de la mayoría de los sensores capacitivos, puede
ajustarse por medio de un potenciómetro ajustable.
Ajustando la
sensibilidad, es posible inhibir la detección de determinados materiales,
al mismo tiempo que se permite la detección de otros. Esto permite,
por ejemplo la detección del nivel de líquidos dentro de una botella de
plástico.
La distancia de conmutación del sensor se determina generalmente con
una placa metálica puesta a tierra, actualmente se dispone de sensores
con una distancia de detección máxima de 70 mm.
Sensor inductivo.
Basa su funcionamiento en las variaciones de salida de un oscilador de
alta frecuencia, es decir se diseñan para producir un campo magnético y
detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al
introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos.
13
Un circuito oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una
corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas oscilaciones pueden
ser senoidales, cuadradas, triangulares. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador
14
Se llama sensibilidad en los sensores a la distancia de conmutación, es decir, la distancia en la
cual una placa de verificación acercándose a la superficie activa, produce un cambio en la señal.
Disponible en: manual de sensores de Festo Didactic.
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13
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Los principales componentes del sensor incluyen un oscilador, un
rectificador demodulador, un amplificador y una etapa de salida, el
oscilador consiste en una bobina con núcleo de ferrita y un condensador.
La señal de alta frecuencia del campo magnético es directamente recogida por
medio del núcleo de ferrita, el cual está expuesto parcialmente, este campo se
extiende en la superficie sensible del sensor y se define como la zona activa de
conmutación.
Tensión Externa
Fuente de
tensión
Zona activa
de
conmutación
Oscilador
Demodulador
Etapa de disparo
Indicador de
conmutación
Etapa de salida
Diagrama de bloques de un sensor de proximidad inductivo
Cuando se aplica tensión al sensor, el oscilador utiliza su bobina para
generar el campo electromagnético de alta frecuencia.
Al aproximarse
un objeto conductor penetra a la zona de conmutación activa, absorbe la
energía del oscilador a través de las corriente parasitas resultantes.
Esto causa una amortiguación de las oscilaciones y el cambio de
intensidad resultante es evaluado electrónicamente, esta evaluación
reconoce un cambio específico de amplitud de oscilación y genera una
señal que conmuta la salida de estado sólido a la posición de encendido
(ON), o de apagado (OFF).
Los sensores de proximidad inductivos solo pueden detectar materiales
conductores de electricidad.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
14
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La distancia de conmutación de estos sensores se determina utilizando
una placa estándar15 que permite realizar comparaciones diferentes
entre estos tipo de sensores.
El uso de placas con mayor superficie no provoca cambios en la
distancia de detección, pero se puede reducir si se eligen placas más
pequeñas.
Sensor Fotoeléctrico.
Los sensores de proximidad fotoeléctricos también llamados ópticos
utilizan métodos ópticos y electrónicos para el reconocimiento de
objetos. Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por
barrera de luz, reflexión sobre espejo o reflexión sobre objetos.
Generalmente se utiliza luz roja o infrarroja, teniendo la luz roja la
ventaja de permitir un ajuste visual del eje óptico del sensor durante el
ajuste, la luz infrarroja que es invisible para muestra visión, se utiliza
cuando se requiere una elevada luz de salida, por ejemplo, para cubrir
largas distancias, además tiene la ventaja de que es menos sensible a
interferencias.
Tensión Externa
Fuente de
tensión
Salida de
conmutación
Zona activa
de
conmutación
Oscilador
Emisor
fotoeléctrico
Receptor
fotoeléctrico
Preamplificador
Enlace con
compuerta And
Convertidor de
nivel de pulsos
Indicador de
conmutación
Etapa de
salida
Diagrama de bloques de un sensor de proximidad fotoeléctrico.
15
Una placa estándar es una pieza rectangular de acero de 1 mm, de grueso cuyo lado es igual al
diámetro interior de la superficie de detección o tres veces la distancia nominal de detección, el
mayor de los dos valores debe ser igual a la longitud del lado de la placa estándar.
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15
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La luz que sale del emisor es modulada16 (pulsante), por el oscilador. La
modulación del oscilador receptor es ajustada a la del emisor. Esto
reduce la posibilidad de interferencias de la luz ambiental.
Los diodos semiconductores emisores de luz17 (LEDs), son fuentes
adecuadas de luz roja e infrarroja. Son pequeños, fiables, tienen una
larga vida útil y su luz es fácil de modular.
Los elementos semiconductores especializados (tales como los
fotodiodos y fototransistores) cuyo gran espectro18 sensitivo se halla
aproximadamente en la gama de los 800-950 nm (Nanómetro), de
longitud de onda, son también buenos receptores por razones similares.
Emisor y receptor pueden montarse en el mismo cuerpo (como se hace
con los sensores de reflexión directa y con los de retrorreflexion), o
también en cuerpos separados (como las barreras fotoeléctricas).
El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un
fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para
amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender.
Símbolo de un fototransistor.
Símbolo de un fotodiodo
La señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla de
otra y así identificar varios sensores a la vez esto es muy utilizado en la
robótica en casos en que se necesita tener más de un emisor infrarrojo
y solo se quiera tener un receptor.
16
Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una
onda portadora. Disponible en : es.wikipedia.org/wiki/Modulación
17
Los LEDs son básicamente pequeños diodos que producen luz cuando una corriente eléctrica
pasa a través del material semiconductor del que están hechos, Disponible en:
http://www.taringa.net/posts/info/3124874/Diodo-emisor-de-luz-_LED_.html
18
Se llama un espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es
capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama
luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano
responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser
capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm. Disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
16
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Sensor ultrasónico.
El sensor ultrasónico es un detector de proximidad que puede trabajar sin roces
mecánicos, ya que emite impulsos ultrasónicos que se reflejan en los objetos a
detectar, el cual regresa un eco que el sensor recibe y lo convierte en una señal
eléctrica que es analizada de acuerdo al tiempo de transcurso del eco, es decir se
valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.
Aplicación de un sensor ultrasónico19.
Este tipo de sensor tiene un rango de detección de hasta ocho metros, solo
pueden trabajar en el aire y son capaces de detectar materiales, formas, colores y
superficies diferentes.
Su desventaja es el de presentar problemas de detección en las zonas
ciegas20 y el problema de provocar falsas alarmas.
19
Imagen proporcionada por:
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://madisonco.com/madison/espanol/reference/image
s/NC-operation
20
La zona ciega es la zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance mínimo en
el que ningún objeto puede detectarse de forma fiable.
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17
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Sensor magnético.
Basan su principio de funcionamiento en que al acercarse un imán, el
sensor detecta. Internamente, poseen un reed switch, que es el que
provoca la detección
Se caracterizan por poder conmutar a gran distancia, detectan objetos
magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se utilizan para
accionar el proceso de la conmutación.
Este sensor tiene la ventaja a través del principio magnético de que
este puede pasar a través de muchos materiales no magnéticos, el
proceso de la conmutación se puede también accionar sin la necesidad
de la exposición directa al objeto.
Usando los conductores magnéticos como el hierro, el campo magnético
se puede transmitir sobre mayores distancias para, por ejemplo, poder
llevar la señal atreves de áreas de alta temperatura.
Dispositivos de salida.
Los dispositivos de salida también llamados elementos finales de control
o actuadores, son los encargados de realizar el trabajo del sistema de
control, en otras palabras, son los que actúan sobre proceso, sistema ó
maquina, modificando su funcionamiento, de acuerdo a las órdenes del
controlador. El dispositivo de salida funciona recibe y ejecuta las
órdenes para llevar el proceso al funcionamiento adecuado.
Los dispositivos de salida o actuadores se pueden clasificar de acuerdo
al medio en que actúan, así tenemos que. En el medio eléctrico son los
motores eléctricos y pueden ser en todas sus versiones. En el medio
electrónico nos encontramos elementos capaces de transformar las
señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles, como
pueden ser los monitores, los visualizadores o display21 , o una serie o
sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté
oscureciendo.
En el medio neumático e hidráulico son los llamados
cilindros, también en todas sus versiones, y los llamados motores
neumáticos e hidráulicos.
21
Se llama visualizador, display en inglés, a un dispositivo de ciertos aparatos electrónicos que
permite mostrar información al usuario de manera visual.
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Visualizador
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
18
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Actuador eléctrico.
Como ya mencionamos un actuador eléctrico es un motor el cual solo
requiere de energía eléctrica como fuente de poder, es altamente
versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia
entre la fuente de poder y el actuador.
Los actuadores eléctricos más usados son los motores de inducción, de
continua, sin escobillas y paso a paso., de cada uno de ellos existe una gran
cantidad de modelos. En la mayoría de los casos es necesario utilizar
reductores, debido a que los motores son de operación continua.
Imagen de un actuador eléctrico22
Actuadores electrónicos.23
Como ya se mencionó los visualizadores son los elementos finales en los
sistemas de control electrónico, pero estos actuadores también pueden
ser los servomotores, los cuales son muy utilizados en los aparatos
mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA
sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de
posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin
tantas horas de mantenimiento.
Actuadores neumáticos.
Todos los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en
trabajo mecánico se les llama actuadores neumáticos. En esta
clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire
comprimido y también los músculos artificiales de hule, que
últimamente han recibido mucha atención.
22
23
Imagen proporcionada por: http://www.google.com.mx/search?q=actuadores%20electricos
Definición disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Actuador
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
19
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Los actuadores neumáticos los podemos clasificar en dos grandes
grupos, los cilindros neumáticos y los motores neumáticos, dentro de los
primeros encontramos a los cilindros de simple y doble efecto, así como
a los rotativos,
Imagen de un cilindro neumático.24
Imagen de un cilindro rotativo.25
24
25
Imagen proporcionada por: http://automatastr.galeon.com/a-actuador.htm
Imagen proporcionada por: www.tecnautomat.com/adj_productos/54.pdf
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
20
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Dentro de los segundos encontramos a los motores que pueden ser,
motores de aleta o motores de pistones. Estos elementos transforman
la energía neumática en un movimiento de giro mecánico. Funcionan
igual que los cilindros de giro pero el ángulo de giro no está limitado.
Estos actuadores por método de la presión introducida podemos obtener
un movimiento rotativo.
Las ventajas que presentan son la de tener una construcción sencilla, de
peso ligero, arranque y paro rápido, Insensibilidad al polvo, agua, calor y frio.
Logra alcanzar velocidades entre los 3000 y 8500 revoluciones por minuto.
Actuadores hidráulicos.
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden
ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en
base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos:



Cilindro hidráulico.
Motor hidráulico.
Motor hidráulico de oscilación.
Cilindro hidráulico.
De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos
en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble.
Cilindro de simple efecto.26
26
Imagen proporcionada por:
http://www.google.com.mx/search?q=actuadores+neumaticos+rotativos&hl=es419&prmd=imvns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=x2LbT63pBqOj2QWjtbnSCA&ved=0CFcQ_A
UoAQ&biw=1024&bih=475
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
21
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza
externa, diferente, para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza
hidráulica para efectuar ambas acciones.
Motor hidráulico.
Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos, el primero
es el de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados
directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, en
donde el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de
un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor
eficiencia.
Actuador rotativo de paleta
La tecnología de los actuadores hidráulicos permite conseguir un par
elevado en un espacio reducido. Además, se pueden controlar de una
forma extraordinariamente precisa y fácil.
Dispositivos de control.
En un sistema de control automático, el dispositivo de control es el
cerebro del sistema, es el que decide la acción a tomar en función de la
información que le envía el sensor, esta información la procesa y envía
las órdenes necesarias para que se active o desactive el elemento final
de control ó actuador, la operación de este provoca que el sistema
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22
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
elimine el error y el sistema vuelva hacer estable, es decir, regresa a su
estado inicial.
Los dispositivos de control también llamados controladores se pueden
clasificar en dos formas que pueden ser de acuerdo al ambiente de
trabajo y de acuerdo a la forma en que eliminan al error y así tenemos
que para los primeros se les conoce como:
Controlador Eléctrico-Electrónico.
Controlador Neumático.
Controlador Hidráulico.
Y para los segundos se les conoce como
Controlador
Controlador
Controlador
Controlador
Proporcional.
Derivativo.
Integral
Proporcional-Integral-Derivativo.
Cabe aclarar que puede existir una combinación de dos de ellos, pero en
todo caso actualmente los controladores son fabricados con elementos
electrónicos en la mayor parte de las veces.
Cada día es más común el uso del controlador lógico programable
(PLC); y el microcontrolador, dispositivos de fácil dialogo hombremáquina
Los controladores lógicos programables electrónicos son sistemas
basados en los microprocesadores usados para control de maquinas y
procesos industriales.
El primer controlador fue diseñado por la corporación Gould en 1968
para la empresa General Motor, con la finalidad de reemplazar la
instalación eléctrica basada en relevadores usada para el control
automático de líneas de transferencia.
La razón para esto fue permitir una técnica de operación de las
máquinas por una reprogramación en lugar de re alambrar los
relevadores
Un controlador lógico programable tiene relativamente
componentes como se puede observar en la figura
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
pocos
23
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
CPU
de presión
de limite
de flotador
etc
Interruptor
Modulo de
entradas
Procesador
Memoria
Lámparas
Arrancadores
Válvulas de
control, etc
Elementos
finales de
control
Modulo de
salidas
Fuente de
Poder DC
Representación en diagrama de bloques de un PLC.
De la figura se observa que consiste de una unidad procesadora de
control (CPU), y un modulo de entradas y un modulo de salidas.
El CPU contiene una memoria, un procesador y una fuente de poder, así
el controlador programable corre sus programas al recibir señales de
entrada por medio de su modulo de entrada desde fuentes externas,
tales como botoneras o interruptores diversos, estas entradas son
usadas por el programa para determinar que salidas son activadas
Las salidas son conectadas a diferentes dispositivos finales de control,
tales como válvulas solenoides, Bobinas de arrancadores o lámparas, etc
Como se menciono anteriormente, una ventaja de el PLC sobre los
relevadores es que estos son fácilmente reprogramables pero existen
otras ventajas que enumeramos a continuación
1) Bajo costo.- Los PLC tienden a ser baratos pues su costo es
frecuentemente más bajo si se
requirieran más de cuatro
relevadores en el sistema
2) Tamaño pequeño.- El PLC solo requiere una pequeña fracción de
el espacio requerido por un gabinete de relevadores de control
para hacer el mismo trabajo
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
24
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
3) Características avanzadas.- Su capacidad de
Software
memoria
y
su
4) Trabajo industrial.- Un PLC esta diseñado para trabajar en
ambiente industriales pesados,
en donde hay altos niveles de
ruido eléctrico y líquidos tales como agua o aceite
5) Facilidad de interfase.La computadora trabaja con niveles
bajos de señales eléctricas de DC,
a fin de tener un control
mundial
de los dispositivos de entrada y
salida
6) Uso de diagramas de escalera.El diagrama de escalera es la
simbología usada por la industria para representar sistemas de
control a base de relevadores eléctricos.
Originalmente el PLC fue diseñado para ejecutar solo el encendido y
apagado del control de una maquina esto significa que se puede parar o
arrancar motores eléctricos o energizar válvulas solenoides o
electroválvulas
En el control de procesos, esto significa que se pueden controlar
diferentes variables, tales como la presión, el nivel y la temperatura.
Las aplicaciones de los PLC son muy extensas dentro del control de los
procesos continuos y en los servomecanismos, algunas de ellas son la
que se mencionan a continuación





En
En
En
En
En
control de robot
procesos térmicos
líneas de transferencia automático
pesaje de productos
control ambiental en edificios.
Pasemos a continuación hablar de los microcontroladores, los cuales
son también dispositivos electrónicos que se pueden programar al igual
que un PLC.
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado
programable, capaz de realizar la tarea de enviar las instrucciones del
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
25
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
programa desde la memoria, interpretarlas y hacer que se ejecuten,
también incluye circuitos para realizar operaciones aritméticas y lógicas
elementales en una unidad conocida como ALU, siglas de la palabra en
Ingles Arithmetic Logic Unit (Unidad Lógica Aritmética).
Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades
funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento
(CPU), memoria y periféricos de entrada/salida, además incluye
módulos de oscilador, temporizador, control de interrupciones y perro
guardián.
Oscilador
Temporizadores
Control de
interrupciones
E/S
paralela
E/S
analógica
E/S
serie
C
Buses de direciones, datos y control
P
U
Perro
guardian
Menoria
RAM
Memoria
ROM
Diagrama de bloques de un microcontrolador.
Los microcontroladores tienen la capacidad para mantener la
funcionalidad a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra
interrupción, pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan con
frecuencias desde 4 kHz hasta 20 kHz.
El consumo de energía durante el sueño (reloj de la CPU y los
periféricos), puede ser sólo nanovatios, lo que los hace muy adecuados
para aplicaciones con batería de larga duración.
Al ser fabricados, la memoria ROM del microcontrolador no posee datos,
y para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y
luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún
programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro
lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa
pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
26
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el
sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando éste es
alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos
y discretos para su funcionamiento.
Los dispositivos mencionados son lo más actual, pero no hay que olvidar
que cuando se habla de dispositivos de control, no debemos de olvidar
que cualquier interruptor ya sea del tipo mecánico-eléctrico, eléctricomagnético o electrónico, es un dispositivo de control.
Resultado del aprendizaje propuesto RAP 2.
Aplica dispositivos de entrada, salida y control en
sistemas automáticos.
Una vez visto en la sección anterior los diversos dispositivos de entrada,
de salida y de control, hablaremos en esta sección como se pueden
utilizar en los sistemas y procesos automáticos dichos dispositivos.
Dentro del ámbito de las operaciones de los sistemas y procesos
industriales automatizados principalmente se requiere que las máquinas
puedan arrancar o parar, acelerar o desacelerar, avanzar o retroceder,
o se requiere que los productos se puedan tomar o dejar, transferir o
llevar, ensamblar o unir, por lo que a continuación se explicara en forma
breve cada una de las operaciones mencionadas.
Operación de arranque y paro.
Las operaciones de arrancar o parar al proceso requieren de circuitos
eléctricos, electrónicos o neumáticos que permitan la operación con
facilidad y seguridad.
Para tal efecto existen circuitos muy bien
establecidos para lograr dicha operación, como el circuito
electromagnético de arranque y paro que se muestra a continuación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
27
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Circuito básico de arranque y paro.
Este circuito permite arrancar o parar mediante los botones BA y BP
respectivamente una maquina accionada mediante un motor gobernado
por la aplicación de energía o no a la bobina B que pertenece a un
relevador, el cual, mediante la conexión o desconexión de sus contactos
activa al motor.
Operación de acelerar o desacelerar.
Muchos procesos requieren que las maquinas aceleren a desaceleren,
para lo cual se tiene diversos circuitos que reciben el nombre de
variadores de velocidad, es este campo se tiene que tener en cuenta si
el motor es de CA o de CD, por lo que cada uno de ellos tendrá su
propio circuito que permita cumplir con los conceptos, principios y leyes
fundamentales de operación de los motores.
Los motores de CA más usados en la industria son los llamados
asíncronos de jaula de ardilla y para variar su velocidad se requiere
variar su frecuencia o aumentando o disminuyendo su número de polos,
en el mercado existe una gran variedad de variadores de velocidad que
cubren con la mayor parte de las condiciones de operación requeridas.
Los variadores de velocidad para motores de CA reciben el nombre de
convertidores si son alimentados por una fuente trifásica y se dividen en
Convertidores directos y convertidores indirectos.
El diagrama básico de un variador de velocidad se muestra a
continuación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
28
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Circuito variador de frecuencia27
Operación de avance o retroceso.
Si el proceso requiere avanzar o retroceder se tienen circuito como el
que se muestra a continuación.
27
Imagen proporcionada por: www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/electrica.../control.../guia-9.pdf
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
29
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El circuito permite la activación de dos motores uno de ellos mueve al
proceso hacia adelante, mientras el otro mueve al proceso en reversa.
El paro es prioritario al arranque, los motores no pueden activarse al
mismo tiempo ya que los contactos M2 y M1 trabajan en forma
alternada es decir uno está abierto mientras el otro está cerrado, por
otro lado los interruptores de límite TD2 y TD1 no permiten la operación
de los botones adelante y reversa al mismo tiempo.
En el ámbito de la electrónica se tienen diversos circuitos que nos
permiten realizar las operaciones antes mencionadas, como el que se
muestra, el cual permite realizar una inversión de giro a un motor de CD
Los pulsos lentos generados por el circuito integrado LM 55528 son
amplificados en corriente para excitar las bobinas de los relevadores los
cuales forman una llave de cruce que alimenta el motor con una fuente
de poder diferente a la del circuito de control.
Obviamente las bobinas de estos relevadores determinarán el voltaje del
circuito oscilador; pero la capacidad de amperaje para manejar al motor
28
El LM555 es un reloj o un temporizador, es un integrado el cual tiene muchas aplicaciones pero
entre las más comunes es la de poder generar pulsos de reloj.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
30
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
la determinan la capacidad de los contactos del relevador, ya que esta
es independiente de la parte de control.
Como se podrá haber dado cuenta el lector, la función de la mayoría
de los circuitos de control es la de activar o desactivar a un relevador29,
por lo que a continuación se muestra un circuito que permite la
activación de un relevador por control remoto infrarrojo (IR).
En estado inicial la bobina del relevador no está activada por lo que sus
contactos permanecen abiertos o cerrados.
En el momento en que se oprime el botón pulsador del emisor, la bobina
del relevador se energiza cambiando de estado sus contactos y
29
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado
por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego
de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue
inventado por Joseph Henry en 1835. Disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Relé
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
31
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
permanecerán en ese estado hasta que se oprima nuevamente el botón
pulsador del emisor.
Su alcance es de aproximadamente de 4 metros, para lo cual utiliza 2
Led infrarrojos. Se recomienda que el fototransistor ( IR 30 RX ) no este
expuesto directamente a la luz del día ya que eso puede afectar su
sensibilidad.
Tanto el emisor como el receptor tienen un potenciómetro de 10K, el
cual sirve para ajustar la frecuencia a la que han de trabajar.
El LED1 encenderá cuando el circuito este recibiendo señal del emisor. El
LED2 solo indica el estado del relevador.
El Ajuste de la frecuencia se logra colocando al potenciómetro en su
posición media, se mantiene presionado al pulsador del emisor
apuntando hacia el receptor y se hace girar poco a poco su
potenciómetro hasta que el LED1 del receptor encienda indicándonos
que está recibiendo el pulso del emisor.
Operación de tomar, dejar, transferir o ensamblar.
Cuando en los procesos se requiere de tomar o dejar, transferir y/o
ensamblar piezas, se pueden utilizar varias herramientas entre las que
podemos mencionar: las tenazas, los magnetos o la succión. Cada una
de estas herramientas está asociada a diversos elementos y dispositivos
de control que permiten su operación.
Las tenazas también llamadas pinzas o gripper en el idioma Ingles, son
usadas en la industria tanto en procesos manuales como en procesos
automáticos, en estos, principalmente son los elementos finales31 de los
robots industriales, es una herramienta que está unida a la muñeca, se
utiliza para tomar y sujetar un objeto o una pieza de trabajo y llevarla
de un punto a otro.
30
IR de la palabra en Ingles Infra Red (Infra rojo en español).
RX de la palabra en Ingles Receiver Data (Datos del receptor en español).
31
El termino elemento final o actuador final en robótica se utiliza para describir la mano. El
actuador final representa la herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una
aplicación particular, y debe diseñarse específicamente para dicha aplicación. Disponible en:
http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/sistema/terminal.htm
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
32
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Pinza de pequeño tamaño para robots, accionada por dos
servomotores32
Otra forma de transferir materiales es mediante el uso de grúas,33 que
se pueden clasificar en móviles y fijas;
Dentro de las primeras las
encontramos sobre cadenas u orugas y sobre ruedas o camión; Dentro
de las segundas encontramos a las llamadas grúas puente o de pórtico,
las de torre, la de horquilla la elevadora o montacargas.
A cada una de las grúas mencionadas, se le puede adaptar
un
electroimán en la polea inferior, por lo que reciben el nombre de grúas
electromagnéticas o electroimán , las cuales utilizan la energía
electromagnética en una gran varilla de metal que pose grandes espiras
de cable conductor de alambre, conectadas a baterías u otras fuentes
que generen energía eléctrica.
32
Imagen proporcionada por: http://www.google.com/imgres?q=tenazas+en+robots&hl=
Una grúa es una máquina de elevación de movimiento discontinuo destinado a elevar y distribuir
cargas en el espacio suspendidas de un gancho.
Por regla general son ingenios que cuentan con poleas acanaladas, contrapesos, mecanismos
simples, etc. para crear ventaja mecánica y lograr mover grandes cargas.
Disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Grúa_
33
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
33
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
En este tipo de grúas el campo magnético puede ser manipulado en un
amplio rango mediante el control de la corriente eléctrica.
Grúa máquina34
Otro medio utilizado para llevar de una estación de trabajo a otra
materiales es el de la succión35 que en conjunto con el efecto Venturi36
nos permite el transportar de dicho materiales.
Apoyándonos en las maquetas de la empresa Astriane describiremos
tanto las operaciones de transferencia de materiales así como la
aplicación de los elementos de entrada, salida y de control en un
proceso automatizado el cual nos llevara al ensamble de un producto
manufacturado.
34
Figura proporcionada por: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Grua_maquina.svg
Extracción de un líquido de su recipiente aspirándolo o chupándolo con los labios.
Absorción de un líquido o un gas que es atraído hacia el interior de un cuerpo o un mecanismo.
Definiciones proporcionadas por: Diccionario Manual de la Lengua Española Vox. © 2007
Larousse Editorial, S.L.
35
36
El efecto Venturi (también conocido tubo de Venturi) consiste en que un fluido en movimiento
dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar
por una zona de sección menor.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
34
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El sistema Astriane está conformado por tres maquetas denominadas:
El sistema de succión tipo Venturi.
El sistema de transferencia Peleric.
El sistema de ensamble Majoric.
Sistema de succión tipo venturi.
Un venturi se compone de un eyector que alimentado con aire
comprimido, causa una depresión en un orificio practicado
perpendicularmente al conducto, asociado a un juego de ventosas, el
venturi permite aspirar todo tipo de piezas y es muy usado en las
aplicaciones de ensamble automatizado.
Esquema de un generador de vació tipo venturi
A continuación describiremos brevemente la conexión y operación del
sistema de succión tipo venturi.
Su alimentación puede ser suministrada a través de válvulas
distribuidores del tipo monoestables 5/2, dado que solo hay un único
orificio que alimentar se utiliza una única vía del distribuidor tapándose
la otra, como se nuestra en la figura la cual nuestra una posición de
reposo
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
35
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Diagrama de conexión de un generador de vació en posición de reposo
Cuando se acciona el botón pulsador37 la posición de la válvula 5/2
cambia de estado y permite la entrada del aire al generador de vació,
lográndose una aspiración a través de la ventosa que como se muestra
en la siguiente figura la línea horizontal ya fue aspirada
Diagrama de conexión de un generador de vació en posición activa
Una aplicación del venturi la podemos describir mediante la operación
de la maqueta didáctica, la cual consta, además del generador de vació,
de la válvula 5/2, la ventosa flexible, de un vacuostato38 que permite
l Accionamiento manual ver página #8 del texto
El Vacuostato es una válvula reguladora de vacío 2/2 NO, con nivel de vacío ajustable para la
conmutación, detecta el valor del vacío, y el rele se activa cuando se haya alcanzado una presión
determinada y corta el flujo de aire comprimido..
37
38
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
36
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
constatar que existe el vació, de dos cilindros neumáticos los cuales
permiten el movimiento de desplazamiento accionadas con dos válvulas
distribuidoras 5/2 y de un botón de control como
se muestra a
continuación.
La operación que se realiza consiste en tomar una pieza de la posición 1
y dejarla en la posición 2, de una base fija (ver figura).
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
37
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Para lo cual se requiere conectar todos los elementos a una alimentación
neumática y eléctrica que se nuestra en el siguiente diagrama.
Diagrama de conexión neumática
El requerimiento de presión es de 6 bares de aire comprimido filtrado.
Para controlar la operación se utiliza un controlador, y la conexión se
nuestra a continuación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
38
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Diagrama de conexión eléctrica
El procedimiento a seguir es el siguiente. Al accionar el botón de inicio el
programa del PLC previamente cargado ordena al cilindro A, avanzar a
la posición 1, al llegar a esta se ordena al cilindro D bajar su embolo
para tomar la pieza, una vez en posición se ordena al venturi que
succione para tomar la pieza, y luego se ordena que el cilindro D
regrese, y después al cilindro A se colocara en la posición 2, se ordena
que el cilindro D baje para dejar la pieza y luego sube para terminar el
ciclo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
39
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Lo anterior sirve para que el alumno logre comprobar los beneficios de
un sistema de succión tipo venturi ya que puede identificar, conectar y
manipular a los elementos de entrada, salida y de control en el sistema.
Sistema de transferencia Peleric.
Las industrias de proceso son tal vez los lugares en donde se emplean
con mayor frecuencia los sistemas de transferencia, ya que un producto
puede necesitar desplazarse a diferentes estaciones de trabajo. El
desplazamiento puede ser realizado por medio de bandas ó cintas
transportadoras operadas por motores paso a paso, por medio de brazos
mecánicos o por medio de un sistema de transferencia a base de
elementos neumáticos que acciona una placa porta objetos, como el
sistema de transferencia de placa denominado Peleric, el cual
describimos a continuación.
El sistema de transferencia Peleric muestra la operación de dos cilindros
neumáticos operados por electroválvulas y controladas mediante un PLC
que recibe información de un grupo de sensores fin de carrera.
La tarea se realiza cuando se acciona el cilindro T con un movimiento de
su embolo positivo hacia la izquierda, el cual en su extremo exterior
tiene colocado el cilindro I con un movimiento de su embolo positivo
hacia bajo que se inserta en un orificio denominado barreno de registro
como se muestra en la figura
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
40
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La figura muestra la posición de reposo, es decir los émbolos se
encuentra dentro de los cilindros.
Una vez activado el cilindro T su
embolo sale y llega al siguiente barreno de registro, en ese momento
sale el embolo del cilindro e inserta en el barreno de registro (ver
figura).
Una vez realizado lo anterior el cilindro T regresa a su posición de
reposo llevando consigo al cilindro I, y la placa porta objetos,(ver
figura), en esa posición el embolo del cilindro I regresa a su posición de
reposo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
41
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La alimentación eléctrica es mediante una fuente de 24 VDC., y la
neumática mediante aire comprimido a una presión de 6 bares. El
diagrama se muestra a continuación.
Diagrama de conexión eléctrica del sistema de transferencia Peleric.
El programa instalado en el Peleric tiene programada la salida Q2.0 del
PLC (representado como salida 0 como se muestra en la figura), en
modo seguro (salida cerrada/abierta en modo RUN/STOP del PLC),
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
42
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Se puede utilizar esta función para cortar el suministro de 24 V del
común de las salidas.
Conexión del PLC para un modo seguro.
La conexión neumática del sistema Peleric
tiene dos formas de
conexión, una es por medio de electroválvulas monoestables39 y la otra
por medio de electroválvulas biestables40.
El diagrama de la conexión que se presenta más adelante visualiza a los
cilindros T e I en estado de reposo al cilindro T tiene su vástago
adentro y al cilindro I tiene su vástago fuera.
Si se usan las electroválvulas biestables se debe reposicionar el estado
de los cilindros en forma manual.
Se pueden conectar los botones de mando de la consola de control
directamente en paralelo sobre las bobinas de las electroválvulas.
El software permite generar un ciclo de avance ya sea por medio de un
control manual o por medio de un control automático, este último se
puede operar mediante un ciclo automático o por medio de una acción
paso a paso.
39
Válvulas monoestables. Son aquellas que tienen una posición de reposo estable, que es en la
que permanecerá la válvula de forma indefinida si no actúa sobre ella el dispositivo de mando.
40
Válvulas biestables. Son aquellas que no tienen una única posición de reposo estable; es decir,
que aunque se anule la señal que provocó la posición en la que se encuentra, la válvula seguirá
en esa misma posición hasta que se active la señal correspondiente a una nueva posición.
Definiciónes proporcionadas por. http://jgvaldemora.org/blog/tecnologia/wp-content/uploads/
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
43
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Modo manual.
Este modo se logra colocando el conmutador
del sistema
MANUAL/AUTO a la posición manual, el control de los actuadores se
obtiene al accionar los botones.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
44
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Control automático.
Se debe de verificar que los actuadores se encuentran en su posición
inicial, después colocar el conmutador MANUAL/AUTO en la posición
auto, la entrada 4 debe de prender.
Poner el conmutador RUN/STOP del PLC en la posición run, el
visualizador estado Inicial debe de prender así como el Led # 1 de la
salida del PLC. A continuación pulse el botón de inicio ciclo. Al finalizar
el ciclo, este es indicado por el visualizador estado final de la salida del
PLC, a través del encendido del Led # 7, que prende algunos segundos
y posteriormente el visualizador inicial se activa nuevamente.
Control paso a paso.
Las condiciones iniciales son las mismas que en el modo automático,
solo es necesario conectar la alimentación de 24 VCC a la entrada 11
del PLC para iniciar el modo paso a paso.
Este modo se inicia pulsando el botón INICIO CICLO para cada acción.
Para cualquier de los casos descriptos, si el ciclo se interrumpe se debe
conmutar a manual para cancelar el defecto.
Sistema de ensamble Majoric.
En la industria el proceso es necesario ensamblar41 varias piezas para
tener un producto terminado. El ensamble se puede realizar por medio
manual o por medio automático pero ambos son la consecuencia de una
serie de tareas realizadas dentro de una cadena de producción la cual
tiene como finalidad entregar un producto de calidad.
El ensamble de una pieza en forma automática lo podemos realizar por
medio de brazos mecánicos o por medio de sistemas eléctricosneumáticos como el sistema de ensamble Majoric. El cual describimos a
continuación.
41
Unir dos piezas que forman parte de una estructura y han sido diseñadas para que ajusten entre
sí perfectamente.
Unir varias cosas que forman parte de una cosa compleja y organizada de modo que queden
bien trabadas o relacionadas entre sí.
Definiciones proporcionadas por: http://es.thefreedictionary.com/ensamblar
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
45
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El sistema de ensamble Majoric muestra la completa operación del
ensamble y fijación de autos en miniatura mediante un sistema electro
neumático y controlado por un PLC que recibe información de un grupo
de sensores.
Su alimentación eléctrica es de 127 VCA, 60 Hz. Y consume 50 W.
Su alimentación neumática es a través de un compresor que
proporciona una Presión de 6 bares de aire comprimido filtrado, Con un
consumo neumático 100 l/min42 en ciclo automático. La duración del
ciclo tarda 25seg. Durante los cuales son ensamblados 5 coches.
El nivel sonoro de presión acústico es menor a 70 Decibeles (Db).
El sistema tiene cuatro subsistemas actuando en conjunto, siendo estos
la parte operativa del sistema, es decir la parte operativa del sistema se
forma de todos los complementos actuando sobre la materia prima para
darle un valor agregado.
Los subsistemas realizan las siguientes tareas:
Subsistema 1
Realiza la tarea de transferencia que permite el
desplazamiento de los elementos (carrocería y chasis
en los distintas estaciones de trabajo
Subsistema 2
Realiza la tarea de montaje de las ruedas
Subsistema 3
Realiza la tarea de
carrocerías y ruedas
Subsistema 4
Realiza la tarea re ensamblar y fijar a base de presión
el conjunto de carrocería y chasis
montaje
del
chasis a las
Lo anterior se muestra en la siguiente figura.
42
El caudal es la cantidad de flujo que pasa por una sección dada en una unidad de tiempo. Esta
cantidad se puede expresar en masa o volumen.
El caudal másico por lo general se expresa en kg/s y el caudal volumétrico se expresa en l/min o
3
m /h.
Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos-pdf/neumatica-hidraulica/neumaticahidraulica.pdf
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
46
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Cuando se habla de tarea debemos de entender que es un trabajo
perfectamente definido, de corta duración, destinado a traer un valor
añadido a la materia prima.
La suma de los valores añadidos de todas las tareas que fueron
realizadas, nos lleva a la creación de un producto final. Todo esto es
con el objetivo de optimizar el proceso de producción.
Ahora bien toda tarea debe ejecutarse con la mayor calidad, a la
brevedad posible y el en momento oportuno.
La realización de las tareas las ejecuta el sistema Majoric en dos formas
en un modo paso a paso y en un modo automático.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
47
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Para el modo paso a paso se debe seguir el siguiente procedimiento:
Se debe accionar el botón paso a paso, por lo que el Led de la salida del
PLC marcado como 0.10 debe de parpadear.
Luego accionando los
botones se puede generar la tarea deseada como es:
La tarea de transferencia (avance de un paso), que se logra al accionar
el botón de registro y sin soltar accionar el botón de avance, una vez
que se logra el avance se suelta el botón de avance.
La siguiente tarea es la de montar las ruedas, que se logra al accionar el
botón marcado con la palabra ruedas. Una vez realizada la tarea se
suelta el botón y se vuelve accionar el botón de avance.
La tarea que continua es la de realizar el montaje del chasis y para esto
se acciona el botón descenso y sin soltar accionar el botón marcado para
el venturi y esta acción permite tomar la pieza, una vez colocada la
pieza en su posición, se suelta el botón descenso y se acciona el botón
volver.
Una vez ensamblado el auto la tarea siguiente es la de Fijación, la cual
no está disponible en este modo.
Para el modo automático se debe seguir el procedimiento siguiente:
La placa porta piezas se debe llenar con todos los componentes, así
como colocar todas las ruedas en su puesto de montaje, estas deben de
ser de dos tipos, las ruedas más gruesas en el almacén de la izquierda,
las ruedas de menor diámetro en el almacén de la derecha
Para iniciar el sistema, se realiza lo siguiente:
El conmutador de fijación puede tener cualquier posición
El conmutador RUN/STOP debe estar en la posición RUN
El conmutador MANUAL/AUTO, en la posición AUTO
El botón de paro debe estar desactivado
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
48
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La placa porta piezas se debe colocar en la entrada del sistema, y en
ese momento la entrada E3.1 del PLC debe de encender, luego debe
accionar el interruptor y el botón de inicio.
El sistema realiza las cuatro tareas y su ciclo termina al salir el auto
número cinco.
Con lo antes mencionado se concluye está unidad y consideramos que la
práctica que se realice con los sistemas mencionados permitirán que el
alumno adquiera una visión clara y precisa de la forma de proponer y
aplicar los dispositivos de entrada, salida y control en los sistemas
automáticos.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
49
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
CUESTIONARIO
Escriba en el paréntesis la letra que relacione correctamente la
pregunta
1.- La estación de botones es un
(
B )
A) Elemento de salida B)
Elemento
entrada
de C)
Elemento
medición
2.- Las compuertas Lógicas son consideradas como
A)
Elementos
de B)
Elementos
control electrónico
medición
(
de
A )
de C) Elementos
mecánicos
3.- Cuando la distancia entre el sensor y el controlador es muy grande
es usado ( B )
A)
Un
interruptor B) Un a válvula
electrónico
C) Un transductor
4.- La función de la instrumentación es
(
B )
A) La medición y el B) La de decidir en
registro
de
las base a la medición
variaciones de las
condiciones
y/o
variables físicas que
intervienen en los
procesos
5.- Transducción electromagnética es
A) La que convierte
un cambio de la
magnitud a medir en
un cambio de
capacidad
(
C) La de controlar
C )
B) La que convierte
un cambio de la
magnitud a medir en
una fem. inducida en
un conductor debido
a un cambio en el
flujo magnético
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
C) La que convierte
un cambio de la
magnitud en un
cambio de la auto
inductancia de un
devanado único
50
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
6.-Que necesidad tiene la industria
A) Recoger y
analizar datos.
(
C) Trazar o formar el
plan de una obra de
caridad
C )
B) La separación de
las partes de un todo
8.-Un criterio para automatizar es
A) La Frecuencia de
Uso
B )
B) perfeccionar sus
métodos de
producción
7.-Cual es el fin de automatizar
A) Recoger y
analizar datos para
evaluar problemas de
diversa naturaleza.
(
(
C) La reducción de
costos y el aumento
de calidad,
A )
B) Un Agregado de
varias personas o
cosas
C) Pluralidad de seres
o cosas que forman
un conjunto
9.- La propuesta de automatización debe incluir
A) Descripción de la
Situación Actual
B) Un diagrama
(
A )
C) Aquello que por
carácter o propensión
se hace más
comúnmente
10.- Que se debe de tomar en cuenta para seleccionar un dispositivo
( C )
A) Un Organigrama
B) Un diagrama de C) Su
flujo
compactibilidad.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
51
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
EVALUACIÓN
1.- Dibuje los símbolos de los dispositivos de control que se mencionan
continuación
1. – Interruptor de presión NA
4. - Un multiplexor 8:1
2. – Interruptor Off Delay NC
5. - Compuerta OR
3. –
Interruptor de limite NC
2.- Resuelva el siguiente problema
En un muelle se tiene un sistema de tres cintas transportadoras que se
utilizan para depositar paquetes desde el almacén del muelle hasta la
plataforma de carga del barco. El trabajo es el siguiente:
Se coloca un paquete en la primera cinta transportadora, al final esta un
sistema neumático que empuja al paquete a la segunda cinta la cual ya
esta funcionado, así mismo al final esta otro sistema neumático que
empuja al paquete a la tercera cinta que también esta funcionando y
otro sistema neumático empuja al paquete a la plataforma del barco.
Diseñe el sistema de control electro neumático que permita la operación
de las bandas y cumplir con el trabajo requerido baja las condiciones
siguientes:
a) El inicio de operación es mediante botón pulsador con memoria Debe
arrancar primero la cinta N° 3, 15 segundos después la cinta N° 2, 15
segundos después la cinta N° 1.
b) Él paro debe ser mediante botón pulsador.
c) Considere que el paquete acciona interruptores limite que ponen en
funcionamiento el sistema neumático y este por el momento solo es
una caja negra
d) Se debe considerar como elementos de emergencia botones de paro
en cada banda.
Realice el diagrama de control electromagnético que permita cumplir
con las condiciones establecidas
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
52
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Conteste las siguientes preguntas;
¿Cuál es el principal objetivo de la automatización en los procesos?
Escriba tres diferentes tareas automatizadas del sistema Majoric
¿Cuál es la materia entrante del sistema?
¿Cuál fue el valor añadido del proceso?
Diga cual es el dispositivo que realiza la parte de control en el sistema
Majoric
¿Qué función realiza el botón de paro de emergencia en el sistema?
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
53
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
BIBLIOGRAFÍA.
Textos.
Boylestad, Robert.
“Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos”
Capitulo 1, 2, 3 y 4.
Prentice –Hall. 8ª. Edición México 2003.
Timothy J. Maloney.
“Electrónica Industrial”
Capitulo 1, 2, 3, 4, 6 y 7
a
Prentice / May International 3 Edición México 1999.
Malvino, Paul.
“Principios de Electrónica”.
Capitulo. 1, 2, 3, 6 y 7.
McGraw-Hill. 5ª. Edición México1998.
Ramón Pallas Areny.
“Sensores y Acondicionamiento de Señal”
Capitulo. 1, 2, 3 y 4.
Alfaomega/Marcombo. 3ª Edición 2001.
Rashid, Muhammad H.
“Electrónica de Potencia, Circuitos Dispositivos y
Aplicaciones”.
Capitulo. 1, 2, 3 y 4.
Prentice-Hall. Hispanoamerica. 3ª Edición 2006.
Fernando E. Valdez Pérez.
“Microcontroladores: Fundamentos y aplicaciones con PIC”
Capitulo. 1, 2, 3, 4 y 6
Alfa -Omega-Marcombo 1ª Edición 2007
Apuntes para el alumno:
 Control de motores eléctricos.
 Control electromagnético.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
54
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
 Controladores lógicos Programables.
CET 1, Walter Cross Buchanan.
PAGINAS ELECTRÓNICAS.
Neumática.
www.areatecnologia.com/NEUMATICA.html
Texto e imagen.
Dispositivos de control.
http://blogexperto.com/blog/dispositivos-de-control/
http://www.buenastareas.com/ensayos/Dispositivos-DeControl-Electrico-y-Electronicos/2388360.html
Texto e imagen.
Símbolos eléctricos.
http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_simbolos/unida
d_simbolos_electricos_indice.html
Texto e imagen.
Microcontroladores.
http://www.taringa.net/posts/cienciaeducacion/15003787/microcontroladores-PIC-_ventajas-ydesventajas_.html
Texto e imagen.
Controladores lógicos programables.
es.wikipedia.org/wiki/Controlador_lógico_programable
Texto e imagen.
Actuadores
es.wikipedia.org/wiki/Actuador
Texto, imagen y presentación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
55
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
UNIDAD 2
FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DE
CONTROL EN LOS PROCESOS
INDUSTRIALES.
Competencia particular.
Desarrolla circuitos de control automático mediante programas de
computación.
Resultado del aprendizaje propuesto RAP 1.
Investiga la estructura de los sistemas de control
automático en programas de computación.
Sistemas de control automático.
Todo sistema de control
componentes básicos.




El
El
El
El
sensor.transmisor.controlador.actuador.-
automático
esta
formado
por
cuatro
Conocido como el elemento primario.
Conocido como elemento secundario.
Considerado el cerebro del sistema de control.
Conocido como el elemento final de control.
La representación mediante diagramas de bloques del sistema de
control es la siguiente:
Sensor
Transmisor
Controlador
Actuador
Los componentes mencionados realizan tres operaciones básicas, siendo
estas.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
56
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
a) Medición.-
Se realiza a la variable que se controla y se
hace mediante la combinación del sensor y
transmisor.
b) Decisión.-
La realiza el controlador en base a la medición,
para mantener a la variable en el valor
deseado.
c) Acción.-
La realiza el elemento final de control en base a
la decisión.
El objetivo del sistema de control automático es utilizar la variable
manipulada para mantener a la variable controlada en el punto de
control a pesar de las perturbaciones.
Con lo anterior mencionado nos podemos dar cuenta que cuando
hablamos de dispositivos de control nos referimos a elementos de
mando.
Mando tiene varias definiciones, Pero de acuerdo a la norma DIN 19226
Mando significa aquel suceso que ocurre en un sistema en el cual fluyen
uno o varios parámetros de entrada y que permite dirigir sobre uno o
varios parámetros de salida una lógica propia del sistema.
Parámetros
de entrada.
Sistema
Parámetros
de salida.
Representación grafica del concepto de mando.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
57
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La palabra mando esta asociada a la palabra Control y este se ha hecho
imprescindible en todas las ramas de la industria mediante los diversos
sistemas de control automático.
Dichos sistemas integran varias disciplinas, como la neumática, la
hidráulica, la electricidad y la electrónica.
Una representación de mando en relación con la instalación a controlar
se muestra en la siguiente figura.
Magnitud
perturbadora Z 1
Magnitud
de ajuste
Y
Tramo de
Mando
Dispositivo
de control ó
mando
Flujo
energético y/o
Masa en
movimiento
Desarrollo de la
acción
Magnitud
perturbadora
Z2
Representación de mando.
El mando se puede clasificar mediante diversos criterios, así si
pensamos en la forma de representar la información, el mando se
clasifica en.
Mando Analógico.-
Es aquel que procesa las señales en forma
análoga, es decir en forma continua.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
58
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Mando Digital.-
Es aquel que actúa durante el acondicionamiento
de las señales y procesa información numérica
mediante dispositivos digitales como contadores
memorias, unidades de cálculo etc.
Mando binario.-
Es aquel que procesa señales binarias, el control
funciona como una unidad de enlace de tiempo y
de memoria entre la señal de entrada binaria y
la salida binaria.
Otra forma de clasificar al mando es si pensamos en la forma en que el
control procesa las señales, y así tenemos.
Mando Sincronizado.-
Es aquel en que el
acondicionamiento de las
señales se produce de modo sincronizado con
una señal temporizada.
Mando Asíncrono.-
Es aquel que trabaja sin señal
temporizada,
las señales cambian si solo sí cambian las
señales de entrada.
Mando Lógico.-
Es aquel que mediante los efectos de
las
operaciones booleanas se coordinan los estados
de las señales de salida con los estados de las
señales de entrada.
Mando secuencial.-
Es aquel que debe de cumplir con pasos
obligatorios, la conmutación de un paso hacia el
siguiente se efectúa en función de las
condiciones para dicha conmutación.
El mando secuencial se clasifica a su vez en:
 Mando secuencial controlado por el tiempo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
59
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
 Mando secuencial controlado por el proceso.
En el primero las condiciones de conmutación dependen exclusivamente
del factor tiempo y esto se puede lograr con dispositivos
temporizadores, contactores de tiempo o rodillos de giro continuo y
constante.
En el segundo las condiciones de conmutación se producen
exclusivamente en función de las señales que genera el proceso a
controlar.
Clasificación de los sistemas de control.
Las industrias de proceso son tal vez los lugares en donde se emplean
con mayor frecuencia los sistemas de control, ya que un producto
manufacturado debe tener dos aspectos fundamentales:

La calidad.

La cantidad.
Con el auge que adquiere el uso de las máquinas en la industria donde
se producen y se transforman las materias primas, la aplicación del
control cobra una nueva dimensión por que un control pronto y eficaz
mejora la calidad del producto, reduce desperdicios y permite que el
proceso sea operado con seguridad.
Los sistemas de control se pueden clasificar en:
Sistema de control de lazo abierto.
Sistema de control de laza cerrado.
Sistema de control de lazo abierto.
Es aquel que una vez activado este continuara operando hasta que se le
apague manual o automáticamente.
Los cambios en el sistema
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
60
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
controlado (temperatura, presión, nivel. Etc.), no tendrán influencia
sobre el flujo de energía. Por ejemplo:
Un calefactor, el cual calentara una habitación sin tomar en cuenta la
temperatura actual y lo hará hasta ser apagado.
Los aspersores de riego para jardín, estarán en funcionamiento hasta
que el operador cierre la llave.
La naturaleza del control de lazo abierto es que no se controla la
operación del sistema.
Las ventajas de este sistema son su bajo costo, no necesitan mucho
mantenimiento y son fáciles de operar.
La desventaja es que no toman en cuentas las condiciones y dependen
del factor humano.
Sistema de control de lazo cerrado.
En estos sistemas queremos hallar un modo de controlar el flujo de
masa y/o energía hacia el sistema a controlar para ello tómanos la
diferencia entre el valor deseado y el valor real medido en el proceso.
El sistema debe vigilar constantemente esta diferencia. Si la diferencia
es lo suficientemente grande el controlador automático realiza una
acción correctora, Así podemos sobreponernos a las perturbaciones que
sacan al sistema de su equilibrio.
Como podemos ver la ventaja del sistema es que es automático, puede
corregir cualquier perturbación, no depende del ser humano.
Su desventaja es que puede caer en la inestabilidad si tiene que hacer
muchas correcciones. Se le puede representar mediante el diagrama de
bloque que se muestra a continuación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
61
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Diagrama de bloque de un sistema de calefacción de lazo cerrado.
Con lo anterior podemos definir el control en los procesos como la
tecnología que nos permite controlar los procesos de producción de
distintos tipos de productos.
El sistema TP-PRC.
Una aplicación de los sistemas de control lo podemos apreciar en el
programa didáctico TP-PRC, de la empresa Degem system, el cual
muestra un proceso de producción que involucra sustancias liquidas.
El programa es un sistema computarizado que opera y controla las
magnitudes físicas de nivel y composición del líquido en cada uno de sus
tanques.
Monitorea con precisión el proceso de carga y disolución de líquidos de
diferentes composiciones.
El líquido obtenido al final del proceso tendrá una composición exacta
que deberá ser fijada previamente.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
62
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El sistema consta de dos partes:
1.- La computadora personal.
2.- El modulo experimental, que consta de una serie de elementos como
se muestra en la figura.
Tanque de llenado.
El tanque de llenado colecta los líquidos que provienen de los tres
tanques pequeños y es el sitio donde acontece el proceso que
deseamos, es decir contendrá el producto.
Las válvulas de control.
Son válvulas eléctricas que permiten o impiden el fluir del liquido hacia
el tanque de llenado las usadas son válvulas solenoides.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
63
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Tanques de componentes.
Son tres tanques que contienen la materia prima que se mezcla en el
tanque de llenado almacenan 225 cc de líquido.
El flotador
Es parte del mecanismo de control de nivel, es un medio mecánico para
medir el nivel del agua;
Los cambios de nivel son transmitidos a la
computadora por medio de un engrane mecánico y un potenciómetro
eléctrico.
Potenciómetro.
Dispositivo eléctrico que traduce el ángulo del brazo a una señal que es
transmitida a la computadora, Al cambiar el nivel del líquido, el brazo
del flotador gira por medio de una rueda dentada.
La forma de programar y experimentar será competencia del lector
durante la practica N° 5 programada en el curso.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
64
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
CUESTIONARIO.
1.- Escriba en el paréntesis el número que relacione correctamente el
concepto con el significado.
1. El control de
procesos.
(
2. El sistema de control (
de procesos.
3. La ingeniería
Química.
(
4. Presión.
(
5. Válvulas.
(
6. Sistema de lazo
cerrado.
7. La realimentación.
(
8. La señal de ajuste.
(
9. La perturbación.
(
10.La medición.
(
(
6 ) Es un método de controlar el flujo de
masa y/o energía hacia el sistema
controlado.
9 ) Es todo factor externo o cambio en la
física del proceso que altera el valor de
la variable de control.
7 ) Es la acción de muestrear la salida y
copiar esta muestra a la entrada del
controlador.
3 ) Es la tecnología que nos permite.
controlar los procesos de producción
10 ) Es el valor deseado para la variable a
controlar.
)
Es el proceso que permite asignar el
8
valor a una magnitud física.
1 ) Su tarea es diseñar y operar sistemas
de control en la industria.
2 ) Es el que permite que el proceso.
suministre el producto deseado con la
máxima productividad.
5 ) Es el dispositivo que permite controlar
la entrada de grandes cantidades de
energía.
4 ) Es una magnitud que se puede
controlar.
¡
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
65
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
EVALUACIÓN.
1.- Resuelva el siguiente problema.
La empresa TINTAS SÁNCHEZ. S.A. requiere de un nuevo producto,
para lo cual adquirió un sistema TP-PRC. La tinta se compone de tres
productos los cuales deben ser mezclados en el tanque de preparación
bajo las siguientes condiciones.
El componente 1 y el componente 2 deben ser mezclados en una
proporción de 3 a 1 partes respectivamente y se deben mezclar durante
40 segundos antes de verter 5 partes del componente 3 en el tanque de
preparación.
Una parte significa 33 cc., los tanque donde esta el producto tienen una
capacidad de 225 cc.
//////////////////////////////////////////////////////////////////
La empresa de refrescos WCB compro un sistema TP-PRC para elaborar
un nuevo producto que lleva tres ingredientes.
Extracto de papaya recipiente rojo (L1).
Extractó de Piña recipiente amarillo (L3).
Jarabe recipiente Azul (L2).
Elabore un programa que le permita cumplir con la condiciones de
fabricación.
Al inicio de la operación se debe verter en el tanque de preparación, 75
ml. de extracto de papaya y dejarlo reposar durante 10 segundos antes
de verter el extracto de piña del cual debe verterse 45 ml.
El jarabe debe verterse durante 8 segundos y 15 segundos después de
haber vertido el extracto de piña.
La capacidad de los tanques del producto es de 225 ml.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
66
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
BIBLIOGRAFÍA.
Ramón Pallas Areny
“Sensores y Acondicionamiento de Señal”
Capitulo 1, 2, 3 y 4
Alfa-Omega/Marcombo. 3ª Edición 2001
W. Bolton.
“Ingeniería de Control”
Capitulo. 1, 2, 10, 12 y 13
Alfa – Omega 2ª Edición 2001
A. Barrientos – Ricardo Sanz.
“Control de Sistemas Continuos”
Capitulo. 1, 2, y 3
McGraw-Hill 3ª Edición 2005
Antonio Creus Solé.
“Instrumentación Industrial”
Capitulo. 1, 2, 3, 4,5, 6, 7 y 8
Alfa-Omega-Marcombo 3ª Edición 2002.
Antonio Creus Solé.
“Instrumentos Industriales su Ajuste y Calibración”
Capitulo. 1, 2, 3, 4 y 5
Alfa-Omega-Marcombo 2ª Edición 1993
Ramón Piedrafita Moreno.
“Ingeniería de la automatización Industrial”
Capitulo. 1, 2, 3, 4 y 5
Alfa-Omega-Marcombo 2ª Edición 2004
Soft-were Didáctico
Fabricante “Degem”
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
67
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Apuntes para el alumno:
 Control de motores eléctricos.
 Control electromagnético.
 Controladores lógicos Programables.
CET 1, Walter Cross Buchanan.
PAGINAS ELECTRÓNICAS.
Control de procesos.
http://pastranamoreno.files.wordpress.com/2011/03/control_
procesos-valvulas.pdf
Texto e imagen.
Control automático.
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_autom%C3%
A1tica
Sistemas de control automático.
www.kalipedia.com/informatica/.../historia-controlautomatico.html?...
Texto e imagen.
Automatización.
www.sc.ehu.es/sbweb/.../Automatización/Automatizacion.htm
www.quiminet.com/articulos/que-es-la-automatizacion27058.htm
Texto e imagen.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
68
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
UNIDAD 3
INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA.
Competencia particular 3.
Desarrolla programas para robots industriales.
Resultado del aprendizaje propuesto RAP 1.
Aplica los principios de los robots industriales en su
operación.
Fundamentos y principios de los robots industriales.
Las limitaciones del ser humano combinadas a su fragilidad física y
restricciones para trabajar en ambientes hostiles, lo han motivado para
desarrollar sistemas mecánicos y automáticos.
Los dispositivos que amplifican las fuerzas de los seres humanos toman
la forma de máquinas y existen cinco principales que se mencionan a
continuación.





La palanca.
La rueda y el eje.
La polea.
La cuña.
El tornillo.
La máquina se puede definir como el intermediario entre la potencia
motriz y aquellas partes que realmente llevan a cabo los movimientos
necesarios para realizar el trabajo requerido.
En otras palabras la
máquina es un transformador de energía, convirtiendo a esta en una
forma que resulta adecuada para realizar una actividad.
La capacidad de transformación de la máquina no es infinita es decir,
las capacidades de los seres humanos para realizar un trabajo dado son
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
69
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
un serio problema que las máquinas no pueden resolver por si solas por
lo que es necesario que el poder muscular sea reemplazado por otras
fuentes de energía que transformen un tipo de energía natural en otra
energía con mayor uso directo, esto dio como resultado la invención de
los motores de combustión, los molinos de viento, los motores
eléctricos.
Con la invención de las máquinas mencionadas se entra a la era de la
mecanización que se puede definir como el uso de las máquinas para
llevar a cabo el trabajo de personas o animales, la siguiente etapa del
progreso tecnológico es la automatización.
La automatización libra al ser humano de la guía, corrección y control de
las máquinas, y es interesante este ultimo concepto, el control y en
particular el automático que actúa solo sin la intervención humana.
El control automático de divide en:
 Control del orden de los eventos.
 Control de la variable física.
Control del orden de los eventos.
La característica principal de este tipo de control es que se deben de
programar para que puedan realizar una secuencia determinada de
eventos, ahora bien como cualquier sistema de control se debe tener un
controlador, es decir un cerebro que decida que hacer.
Los controladores se pueden clasificar en:
 Controladores basados en tiempos.
 Controladores basados en movimientos o eventos.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
70
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La programación de los controladores basados en tiempos se puede
realizar mediante:
Árboles de levas.- Gira a una velocidad constante como las manecillas
de un reloj, la
sincronización de cada movimiento está
determinada por la posición angular relativa de las bielas.
Selector unitario y Tableros de conexiones.- El selector unitario avanza a
una velocidad constante de contacto a contacto, cuando
se
cierra
un
contacto
se
activa
la
columna
correspondiente del tablero de conexiones.
Cintas perforadas.- La cinta puede hacerse pasar a través de la cabeza
lectora a una velocidad constante o a intervalos de
tiempo espaciados en forma regular.
La programación de los controladores basada en eventos utiliza la
terminación de uno como señal para iniciar el siguiente, su ventaja
principal es la de saber que tan bien se esta llevando a cabo una
actividad en particular, el programa se detiene cuando sus sensores
dejan de indicar la conclusión satisfactoria de cualquier parte de la
secuencia.
La información se retroalimenta de la actividad al
controlador y este es el primer paso hacia la maquina inteligente.
Control de la variable física.
Cuando un controlador no tiene conocimiento de los resultados de sus
propias acciones, se conoce como un controlador de malla abierta.
Cuando la información relacionada con sus acciones se retroalimenta de
la actividad al controlador, se conoce como controlador de malla
cerrada.
Basado en esta información se puede decir que los controladores
basados en tiempos son de malla abierta y los controladores basados en
movimientos son de malla cerrada.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
71
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Volviendo a muestro tema de control de la variable física esta se refiere
al control de las principales variables que intervienen en un proceso
como puede ser:





La velocidad.
La temperatura.
La presión.
La intensidad de luz.
El flujo, etc.
Un sistema de control de malla cerrada debe realizar tres operaciones
principales la medición, la detección de errores y el accionamiento, la
detección de errores requiere que la salida se esté comparando
constantemente y esto se logra mediante la realimentación negativa.
Entrada
Detección
de error
Accionami
ento
Proceso
o planta
Cantidad
Controlad
a
Medicción
Diagrama de bloques de un sistema de malla
.cerrada
Los sistemas realimentados negativamente se pueden clasificar en tres
grandes grupos.
Servomecanismos.-
Se usan para el control de la variable cinemática.
Controles de proceso.- Se usan para el control de las variables físicas.
Reguladores.-
Se usan en sistemas que tienen sus entradas
fijas.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
72
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Automatización.
La palabra automatización proviene de la contracción de los términos en
ingles Automatic Motivación (Motivación Automática), y fue usada por
primera vez en la década de los cuarenta por la compañía Ford Motor
Company para describir la operación colectiva de muchas máquinas
interconectadas, el esfuerzo humano solo era requerido para
supervisión.
La automatización la podemos definir como el Desempeño de
operaciones automáticas dirigidas por medio de comandos programados
con una medición automática de la acción, retroalimentación y toma de
decisiones.
Lo anterior quiere decir que la automatización consiste en un programa
para determinar el orden de los eventos así como para instruir al
sistema de cómo debe llevarse a cabo cada uno de los pasos de la
operación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
73
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
De la figura podemos observar que la automatización es el área
traslapada, abarca tanto el control automático de eventos como el
control automático de variables, pero habrá que tener en cuenta que si
no hay control o no es necesario este sobre las variables en cada una de
las etapas de la secuencia o sobre la orden en la cual se llevan a cabo
los diversos procesos, no hay una automatización verdadera.
Robótica.
Los robots industriales surgen en 1954
cuando se patenta la
transferencia automática de artículos por parte de George Devol43 en
1954, más tarde en 1962 la compañía Unimation Inc. produjo el primer
robot industrial.
Se puede definir al robot industrial como un manipulador re
programable con funciones múltiples, diseñado para mover materiales,
partes, herramientas o dispositivos especializados a través de
movimientos programados variables para el desempeño de diversas
tareas.
Manipulación es el acto de sujetar, cambiar su posición y orientar a un
objeto en el espacio, llevar a cabo lo anterior significa realizar seis
movimientos independientes, tres son coordenadas ortogonales de
referencia fijas y las otras tres son las rotaciones angulares alrededor de
cada uno de los ejes de referencia.
Un robot requiere cuando menos de seis actuadores para cumplir lo
mencionado, es decir que el robot es un manipulador y en la mayoría de
los casos parecen brazos humanos, por lo que se les conocen como el
brazo, la muñeca y la mano del robot, este último llamado “efector
final”.
43
George Charles Devol ( Louisville Kentucky, 20 de febrero de 1912 - 11 de agosto de 2011) fue
un inventor estadounidense fundador del primer robot industrial. Además, junto a Joseph F.
Engelberger fundó Unimation, la primera empresa de robótica de la historia.
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/George_Devol
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
74
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El robot industrial que estudiaremos es el llamado Pegasus, el cual tiene
como componentes:
El brazo.-
El brazo del robot (o manipulador) es la parte
que se mueve.
La mano.-
Elemento final se usa para asir partes o
herramientas. La mano normalmente se
le
llama tenazas (Gripper en el idioma Ingles).
El controlador -
Es una computadora especializada que coordina
los movimientos del robot.
Los manejadores -
Estos consisten en una serie de circuitos
electrónica que proporciona el poder a los
motores del brazo del robot.
La unidad de manejadores del Pegasus está
contenida en el controlador.
El control manual.-
Es el dispositivo usado para programar y
supervisar los
movimientos y funciones del
robot.
Los ejes del robot.
El brazo de un robot puede moverse a varias posiciones porque tiene
junturas que permiten a su brazo doblarse como el brazo de una
persona. Estas junturas también se llaman ejes. El movimiento de una
juntura de un robot puede ser en línea recta o rotatoria.
La mayoría de los robots tiene de 3 a 6 ejes. Y pueden ser clasificados
en dos grandes grupos:


Los eje del cuerpo y
Los ejes de la muñeca.
Los ejes del cuerpo permiten al robot mover su mano hacia una cierta
posición. Estos ejes son frecuentemente llamados la cintura, el hombro,
y el codo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
75
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Los ejes de la muñeca se llaman pitch, roll, y yaw, que traducidos al
español pueden significar literalmente:
Para pitch, lanzar, tirar o grado de inclinación.
Para roll, rodar, enrollar, bobina o carrete.
Para yaw, guiñar o guiñada.
Las definiciones mencionadas no representan realmente un explicación
de los ejes de la muñeca por lo que consideraremos que a la muñeca de
un manipulador le corresponden los siguientes movimientos o grados de
libertad: giro (hand rotate), elevación (wrist flex) y desviación (wrist
rotate) como lo muestra el modelo44 que se muestra a continuación.
.
El robot de Pegasus que usted usara es un robot de 5-ejes. Tiene tres
ejes para el cuerpo y dos ejes para la muñeca (pitch and roll).
Las tenazas (Gripper en el idioma Ingles), no es considerado un eje
oficialmente. Aunque algunos fabricantes mencionan al gripper
incorrectamente como un eje en sus folletos.
44
Imagen proporcionada por:
http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/sistema/morfologia.htm#muñeca
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
76
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Los tipos del robot son clasificados según el número de ejes, el tipo de
mando, El tipo de manejador, y por su geometría45, tema del que
empezaremos a describir.
La geometría del robot.
Es la forma en que pueden combinarse o articularse los ejes de un
robot, frecuentemente son llamadas las coordenadas geométricas, por
que son las que describen los movimientos de los ejes del robot.
Las principales geometrías del robot son:
 Cartesiano.
 Cilíndrico.
 Polar (o esférico).
 Revolución (revolute).
El robot de coordenadas Cartesianas (a) tiene la libertad para moverse
en línea recta. Con movimientos horizontales y verticales .
45
La geometría (del latín geometría, que proviene del idioma griego γεωμετρία, geo tierra y metria
medida), es una rama de la matemática que se ocupa del estudio de las propiedades de las figuras
geométricas en el plano o el espacio, como son: puntos, rectas, planos, politopos (incluyendo
paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, polígonos, poliedros, etc.).
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Geometr%C3%ADa
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
77
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El robots de coordenadas Cilíndricas (b), combina los movimientos en
línea rectos con los movimientos rotatorios. Normalmente, esta máquina
tiene un movimiento rotatorio (la cintura) y dos en línea recta o
movimientos lineales. El movimiento de estas coordenadas describe a
un cilindro.
El robot de coordenadas polares (c), tiene dos movimientos rotatorios
(la cintura y hombro) y un movimiento lineal. Estos tres movimientos
describen a una esfera.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
78
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El robot de coordenadas de revolución (d) coordina sus movimientos de
tal forma que parecen los movimientos de un ser humano. Articulado es
otro término para el robot de coordenadas de revolución.
El robot de Pegasus usa este tipo coordenadas.
Actuadores y Controles del robot Pegasus.
Actuadores.
Los ejes del brazo de un robot son manejados por actuadores. Un
actuador convierte energía de algún tipo en un movimiento mecánico.
Los robots de hoy usan uno de los siguientes tres tipos de energía para
manejar su actuadores:
 La energía Neumática.
 La energía Eléctrica.
 La energía Hidráulica.
El robot de Pegasus usa energía eléctrica para el manejo de sus
actuadores siendo estos motores eléctricos pasa a paso.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
79
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Controles.
El mando de los actuadores de un
métodos:
Servo controlados.-
robot puede ser logrado por dos
Son robots que usan sensores en cada eje para
decirle al controlador qué posición exactamente
esta.
El robot Pegasus usa este tipo de control.
No-servo controlados.- Es aquel robot que usa interruptores de límite a
los extremos del viaje de cada eje para que el
controlador sepa cuando un actuador está en una
o dos posiciones, siendo estas cuando se arranca
o cuando termina su movimiento.
.
El robot Pegasus esta diseñado para tareas industriales ligeras y
aplicaciones en laboratorios.
El Pegasus tiene 5 ejes de movimiento, es un equipo servo controlado y
su diseño es el de un brazo articulado.
Con las herramientas apropiadas, este robot puede ocuparse de trabajos
como el ensamble de partes, carga y descarga, la inspección, y
muchos otros.
Las herramientas pueden ser una tenaza (gripper), una sonda, un
taladro u otro dispositivo conveniente.
Comandos de inicialización del robot Pegasus.
En esta sección se mostrara la forma de inicializar la operación del robot
Pegasus, y como primer paso hablaremos de la seguridad.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
80
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La seguridad alrededor de los robots.
La seguridad juega un papel importante en la sociedad moderna de hoy.
Los semáforos, los cinturones de los asientos de los autos, la ropa y
equipo de protección, nos hacen trabajar o adiestrar con seguridad.
Las reglas de seguridad son otra manera de evitar la lesión. Y esto es
especialmente importante al trabajar alrededor de los robots.
Los robots son
máquinas muy diferentes. Tradicionalmente, las
máquinas automatizadas duras tienden a repetir una cierta serie de
movimientos una y otra vez. Pero los robots pueden programarse para
realizar muchas tareas diferentes y pueden cambiar rápidamente de una
tarea a otra.
Por ejemplo, cuando obsérvanos a un robot se le puede ver repetir una
serie de movimientos y puede uno sentirse seguro, ya que se puede
predecir su próximo movimiento.
Entonces de repente una condición cambia, como cuando el robot
encuentra una parte de desecho. Esto podría activar una nueva serie de
movimientos para quitar la parte de desecho del área de trabajo.
Cualquier persona que este cerca del robot podría dañarse aunque
aparentemente su posición sea segura.
Esta flexibilidad hace una máquina útil al robot en la industria de hoy.
Pero esta misma flexibilidad debe hacer a cualquiera persona trabajando
alrededor de los robots mucho más cuidadosa y deben seguir los
procedimientos de seguridad para evitar la lesión.
Para resumir la seguridad en un robot, sea consciente de sus ambientes
y nunca asuma que un robot está apagado y no se moverá.
La seguridad en la célula de trabajo
Como muchas otras máquinas automatizadas, los robots no trabajan
solos, trabajan con herramientas, con alimentadores de partes, e
incluso con otras máquinas, por lo que el robot y el equipo dentro de el
debe estar destinado dentro de un área de trabajo. A esta área de
trabajo se le llama célula de trabajo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
81
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
La célula de trabajo debe diseñarse para que las personas no puedan
entrar en ella mientras el robot está operando.
Dependiendo del tipo de aplicación, uno o más de los dispositivos
siguientes se usan para proteger a las personas de la lesión alrededor
de las células de trabajo de un robot.
La parada de emergencia.- Los operadores que trabajan con un robot
deben tener el acceso a un dispositivo llamado Botón
de Parada de Emergencia. Este dispositivo debe
interrumpir la energía del robot en todos los aspectos.
Los botones de parada de emergencia siempre deben estar al alcance de
cualquier persona que está cercana o en el trabajo del área celular.
El botón de parada de emergencia localizado en el control manual no
debe ser un suplente para lo mencionado anteriormente. Se usa para
detener sólo al robot.
Barricadas.-
las barreras Físicas también pueden proteger a las
personas del robot, pueden usarse cadenas o paredes
alrededor del área de trabajo del robot para restringir
el acceso al robot.
Cortinas de luz.- Algunas fábricas limitan el acceso a la célula de
trabajo mediante sensores fotoeléctricos de luz,
cuando se interrumpe la luz por una persona que entra
en el área defendida, la cortina de luz actúa como un
botón de parada de emergencia y detiene el robot.
Esfera de seguridad.- Otra medida de seguridad popular es la esfera
de seguridad eléctrica, estas esferas se diseñan con
interruptores de piso , cuando alguien camina sobre
ellos manda una señal al controlador y este detiene el
funcionamiento inmediatamente.
Cintas y señales.las señales deben ponerse alrededor de la célula
de trabajo de robot. .
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
82
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
El robot Pegasus no es un robot grande. Pero deben seguirse ciertas
precauciones para evitar la posible lesión. Éstas incluyen:
 Nunca use la ropa suelta, o lazos alrededor del robot de Pegasus.
 El pelo largo debe atarse al trabajar con el robot de Pegasus.
 Conozca donde se localiza la parada de la emergencia y como se
debe usar.
 Evite introducir dedos y manos en el robot Pegasus cuando el
controlador este encendido.
 No opere el robot a menos que usted está familiarizado con su
funcionamiento, o tenga la un instructor.
 Use gafas seguridad en todo momento cuando usted este cerca
de la célula de trabajo del robot.
 Separe la mesa donde esta el robot Pegasus de la pared.
 Verifique que no hay ningún obstáculo que interfiera con el
movimiento del robot.
Recuerde seguir estas reglas al inicio de su sesión de trabajo y evitara
una posible lesión.
Arranque del robot Pegasus.
Después de aplicar las reglas de seguridad se procede a conectar la
energía eléctrica de 127 VCA al robot a través del modulo de contactos
que se encuentra en la parte posterior de la mesa, esta a su vez
contacta al controlador y se siguen los pasos que se mencionan a
continuación.
1. Presionar el botón de Power del controlador y después de unos
momentos el controlador manual (Teach pendant), muestra en su
pantalla (Display), dos líneas de información, cuyo texto es el siguiente.
AMATROL, INC. PEGASUS
P/N 825-TP
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
83
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Luego se muestra
MAIN MENU 1 JNT
STA
PROG TCH
F1
F2
F3
RUN
F4
2.- Presione la llave (F1) para iniciar el menú de inicio, la pantalla
mostrara:
START DISABD
HOME ENA DIS
F1
F2
F3
JNT
JOG
F4
3.- Presione (F2) ENA para habilitar los movimientos del robot. La
pantalla enseña en su primera línea la palabra (ENABLE). Esto significa
que el robot puede operarse por medio del control manual.
START ENABLE
HOME ENA DIS
F1
F2
F3
JNT
JOG
F4
4.Presione (F1) HOME para enviar al robot a su casa, este
procedimiento mueve cada eje del robot a una cierta posición donde
actúa un sensor físico que manda información al controlador del robot
para restablecer en su memoria las posiciones de todos los manejadores
para ponerlos a cero.
El propósito de esto es asegurar que el brazo del robot realmente está
en la posición que el controlador piensa que está antes de iniciar su
operación.
Llevarlo a casa (Homing), se realiza siempre y cuando se requiera usar
los comandos Teach y Program. El procedimiento se hace
automáticamente por el robot después de que el operador accione el
botón F1.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
84
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Dentro de los comandos básicos del robot Pegasus se encuentra el
comando TEACH y JOG, el primero se encarga de enseñar los puntos de
trabajo y el segundo de establecer la velocidad de operación, por lo que
en el siguiente apartado los describiremos.
El comando JOG.
El comando JOG tiene dos formas de manipularlo una que definiremos
como la función JOG y otra como el comando JOG.
La función JOG.- Permite mover, ajustar, restablecer y determinar la
alineación del brazo del robot antes del funcionamiento
automático bajo una condición manual.
La función JOG es un procedimiento normal durante las siguientes tres
condiciones:
En el arranque.- Pone en funcionamiento al brazo cuando deba moverse
a una cierta posición, Para que tenga libre movimiento
y no choque con ningún objeto.
Enseñando.-
Las posiciones que un robot deba cubrir pueden ser
programadas llevando al robot a esas posiciones y
pulsando la llave
Teach (enseñar), en el control
manual, quedando grabada cada posición.
En el cierre.-
El robot siempre deberá moverse a una cierta posición
dónde no exista peligro para el brazo después de que
halla terminado su actividad y antes que lo mande a
casa.
El robot Pegasus puede moverse pulsando la llave JOG del controlador
manual. Al pulsar está llave se enciende un LED en la llave de SEL y un
LED en la llave de SPEED, después pulsando las llaves marcadas con los
números 1,2,3,4,5, se logra mover al robot.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
85
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Llave Sel.-
Es la llave
izquierdo.
de
dirección
abajo,
arriba,
Llave Speed.-
Es la llave de la velocidad rápida o lenta.
derecho,
Para salir de la función JOG deberá pulsar otra vez la llave JOG.
El comando JOG.-
Permite ajustar las velocidades del robot y estas
pueden ser rápidas o lentas, y se puede ajustar
su velocidad dentro de un rango de 1 a 255.
El comando JOG se encuentra dentro del archivo de STAR, como se ve
en la figura de abajo, y entramos al pulsar la llave F4.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
86
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Después de pulsar F4, en la pantalla aparece.
F: 150
FST
F1
SLW
S:50
MODE
F2
F3
JNT
Si se requiere que el robot se desplace a una velocidad rápida pulse F1,
e introduzca el valor de la velocidad deseada.
F:
FST
S:100
SLW
F1
F2
JNT
MODE
F3
Si se requiere que el robot se desplace a una velocidad lenta pulse F2, e
introduzca la velocidad deseada.
F:
FST
S:10
SLW
F1
F2
JNT
MODE
F3
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
87
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Al comando JOG también podemos entrar a través del menú principal y
pulsar la llave SCROLL, la cual nos lleva al Menú Principal 2, después
pulse F3 y aparece en la pantalla.
F: 200
FST
F1
SLW
S:50
MODE
F2
F3
JNT
Realice el procedimiento mencionado anteriormente para introducir las
velocidades. Pulse (EXEC) para regresar al menú principal.
El comando TEACH.
Dado que un robot puede realizar muchas tareas diferentes, deben
determinarse primero los puntos requeridos y luego mover al brazo para
llegar a esos puntos o posiciones para que posteriormente se pueda
programar para cada tarea en particular.
Para que el robot se mueva a uno de estos puntos, su programa debe
saber la posición real de estos, y para decirle al controlador hacia qué
puntos quiere usted que el robot se mueva se tienen dos formas, el
primero el llamado archivo de los puntos y el segundo el llamado puntos
de instrucción.
Archivo de los puntos.
Consiste en guardar las coordenadas de cada punto de trabajo en un
archivo, el cual se crea mediante el uso de un programa de
computadora.
Un archivo de puntos típico se muestra en la siguiente tabla. Cuando el
programa requiere que el robot se mueva hacia a un punto, cada motor
de los ejes funcionara hasta que el signo y punto de la coordenadas sea
igual al valor guardado en el archivo.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
88
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
POINT NO.
1
2
3
4
AXIS 1
-59,954
270,838
102,019
394,480
5
346,355
AXIS 2
6
46,979
28,913
250,969
-64,827
AXIS 3
-2
108,671
86,241
150,564
113,461
AXIS 4
-56,581
17,407
44,551
126,324
-48,910
AXIS 5
56,583
-17,403
63,422
133,933
51,747
Puntos de instrucción.
Para seguir este método debe usar el controlador manual y entrar al
comando Teach, llevar al robot a cada punto requerido y una vez que
se ha llegado al punto debe pulsar la llave Teach ( F1), para enseñarlo
que ese es el punto, esto se debe hacer para cada punto o posición que
de requiera.
Cada posición queda grabada en el controlador y archiva estos valores
reales. Esto significa que se graban valores por cada tiempo y punto
que se enseña.
Aunque hay otras maneras de programar los puntos en un robot, este es
el más común de enseñar al robot porque es muy fácil y proporciona
una posición exacta de cada punto. Todos los fabricantes del robot
proporcionan este método como una parte normal de sus sistemas.
Los pasos específicos de cómo enseñar los puntos son como sigue:
1.-
Mandar al robot a casa.
Es importante que el robot este en Home.
2.-
Presione (EXEC) para volver al Menú Principal:
MAIN MENU 1
STA PROG TCH
F1
F2
F3
JNT
RUN
F4
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
89
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
3.- Presione (F3) del Menú Principal. El display entonces
POINT #1
TCH OUT OPEN
F1
F2
despliega:
JNT
F3
F4
Nota. El punto que se indica es el que se quiere enseñar.
4.- lleve manualmente al robot a la posición que usted quiera como
punto 1.
5. – Presione (F1) TCH. Esto graba en el controlador
movimientos de los cinco ejes para la posición del punto 1.
todos los
El display ahora a desplegado un aviso para mostrar ahora que está listo
para grabar el punto 2:
POINT#2
JNT
TCH
OUT OPEN MOV
F1
F2
F3
F4
6.- Repita los pasos 4 y 5 para enseñar otros puntos que necesite para
su programa.
Se puede enseñar los puntos en cualquier orden de acuerdo a sus
requerimientos, para hacer esto, use las llaves (PREV) y (NEXT)) para
regresar o adelantar el número del punto que se muestra en la pantalla.
7. - Después de enseñar los puntos, se puede volver al Menú Principal
apretando (EXEC).
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
90
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Después de enseñar los puntos para un programa, deberá probar cada
punto para asegurarse que están registrados y guardados
correctamente en el controlador. . Los pasos ha seguir son:
1. Del Menú Principal presione (F3) para entrar al menú TEACH.
Antes de probar los puntos verifique que no haya obstáculos en la celda
de trabajo para los movimientos del robot. Recuerde que los ojos de
usted son los ojos del robot, recuerde que la seguridad también
gobierna para usted.
2.- Active el comando MOVE con F4 y el siguiente menú aparece en la
pantalla.
ENTER POINT #
___________
F1
F2
F3
F4
3.-Introduzca el número del punto que usted quiera probar y presione
(ENTER).
El robot se moverá entonces a ese punto.
Tenga precaución al mandar al robot a un punto ya definido, pues
recuerde que el robot no ve y si esta en un punto x y lo quiere llevar a
otro punto debe fijarse que no haya objetos con los que pueda chocar el
brazo.
Con esto terminamos con la descripción de los comandos de
inicialización, los cuales tendrá que utilizar cada vez que quiera hacer
funcionar al robot.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
91
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Resultado de aprendizaje propuesto RAP 2.
Usa comandos de programación en la operación de robots
industriales.
Comandos básicos de programación del robot Pegasus.
El robot Pegasus puede trabajar en forma automática si se le programa
toda la secuencia de trabajo que deseamos que ejecute. La forma de
introducir un programa es mediante el comando Program.
Comando Program.
Los pasos para introducir un programa en la memoria del robot Pegasus
son los siguientes:
Teniendo el controlador manual en el menú principal presione (F2)
PROG para entrar al comando PROGRAM.
Después presione (F1) ED. El controlador manual mostrará línea de
programación 001 del programa, y el primer menú de Edit.
Presionando la llave SCROLL se entra a los diversos comandos que tiene
el menú Edit. Presionando la llave NEXT se introduce la próxima línea
de programación.
Cuando termine de introducir su programa presione
programa se almacenara automáticamente en la
controlador.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
(EXEC) y su
memoria del
92
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Presione cualquier llave en el controlador manual para regresar al Menú
del Programa.
El programa de un robot es una serie de instrucciones enviadas a la
memoria del robot para que conozca que hacer.
Estas órdenes
provocan que el robot realice una serie de acciones en cada uno de los
momentos de la acción deseada.
El programa del robot consiste en una serie de líneas con una orden en
cada línea. Cada orden hace que el robot realice un paso en la sucesión
del trabajo.
El Lenguaje MCL del Robot.
El robot Pegasus usa un poderoso lenguaje de programación llamado
Lenguaje de Mando Industrial (MCL). Este lenguaje incluye un gran
número de órdenes de fácil uso, que pueden usarse para hacer que el
robot realice una diversa variedad de tareas.
Sin embargo en este
curso solo se presentarán los comandos básicos que se menciona a
continuación.
Comando MOVE.
Comando LABEL.
Comando BRANCH.
Comando GRASP.
Comando REALESE.
Comando SPEED.
Comando DELAY.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
93
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Comando Move.
El lenguaje MCL incluye varios tipos de órdenes que hacen que el robot
se mueva hacia un punto. Éstos se llaman los COMANDOS DE
MOVIMIENTO en esta ocasión solo se hablara del comando PMOVE y del
comando TMOVE.
PMOVE <nombre o número de punto> .
Este comando mueve los ejes del robot hacia un punto específico y los
detiene completamente antes de ejecutar la próxima línea de
programación, todos los ejes se detienen al mismo tiempo
Se usa cuando usted quiere que el brazo del robot se mueva hacia un
punto donde se necesita detener para tomar o soltar una parte o
herramienta.
El siguiente programa muestra el uso del comando PMOVE (sin que la
tenaza (gripper) funcione.
En este programa el robot se moverá a cada punto en una sucesión de
pasos empezando con punto 2 y acabando con punto 3.
Linea
de Comando
programación #
001
PMOVE 2
Comentarios
002
PMOVE 1
Move to point 1
003
PMOVE 2
Move to point 2
004
PMOVE 3
Move to point 3
005
PMOVE 4
Move to point 4
006
PMOVE 3
Move to point 3.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
Move to point 2 .
94
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
TMOVE <nombre o número de punto>.
Este comando mueve las articulaciones del robot a un punto específico
pero no se detiene en ese punto antes de ejecutar la próxima orden del
programa.
TMOVE, también conocido como un " a través del movimiento " es usado
cuando se quiere mover al robot alrededor de algún obstáculo que esta
entre dos puntos de trabajo, para esto se programa otro tercer punto,
pero no hay ninguna necesidad de detener el brazo del robot a este
tercer punto. Éste es el método más básico por controlar el camino del
robot.
Como ejemplo mostramos el arreglo de cuatro puntos.
Punto 2
Punto 3
Punto 1
Punto 4
Se tiene una pieza colocada en el punto 1, y se requiere llevarla al punto
4, por lo que debe pasar por los puntos 2 y 3.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
95
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Programa para usar el comando TMOVE.
Línea de
programación #
001
Comando
Comentarios
TMOVE 2
Mueve a través del punto
2
002
PMOVE 1
Mueve hacia 1
003
TMOVE 2
Mueve a través del punto
2
004
TMOVE 3
Mueve a través del punto
3
005
PMOVE 4
Mueve hacia 4
006
TMOVE 3
Mueve a través del punto
3
La ventaja de usar TMOVE es que el robot realizara su trabajo más
rápido por que no se detiene en estos puntos.
Como repetir un programa.
Para repetir un programa se deben agregar los comandos Label y
Branch al programa en cuestión.
LABEL <nombre o número>.
Un comando que identifica un lugar en el programa. Este comando no
causa que sea ejecutada una acción.
.
BRANCH <nombre o número>.
Un comando que le dice al programa que debe de ir o saltar a donde
esta el comando LABEL identificado por el número de BRANCH.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
96
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Ejemplo.
Línea de
programación #
001
Comando
Comentarios
LABEL 25
Posición inicial de
la repetición
002
TMOVE 2
003
PMOVE 1
004
TMOVE 2
005
TMOVE 3
006
PMOVE 4
007
TMOVE 3
008
BRANCH 25
Salta para Label
para
iniciar
la
repetición
Comandos para la tenaza.
La tenaza usa dos comandos que son Grasp y Release.
GRASP.-
Este comando provoca que las tenazas
cierren hasta que ellos tomen la parte.
inmediatamente
RELEASE.- Este comando provoca que las tenazas inmediatamente
abran.
Comando Speed.
Durante el funcionamiento del programa del robot es necesario tener en
el movimiento del robot velocidades diferentes, ya sean rápidas o
lentas.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
97
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Durante los movimientos entre dos puntos que se localizan distantes
entre ellos, una velocidad rápida es buena porque el trabajo del robot se
realiza en menos tiempo.
Pero cuando deba llegar a un punto en el cual tenga que realizar una
operación es conveniente tener una velocidad lenta para tener un
posicionamiento exacto.
El idioma MCL le proporciona un comando llamado SPEED que puede
usarse para cambiar la velocidad del robot en varios puntos en el
programa.
El comando Delay.
Otra situación que se necesita durante la ejecución de un programa es
detener al robot en una cierta posición y esperar un determinado
tiempo antes de ejecutar el próximo paso del programa.
El idioma MCL proporciona esta función a través del comando DELAY,
Este comando funciona de la forma siguiente.
DELAY <0 - 99,999>
Causa un retraso en la ejecución del programa. Los retrasos son iguales
a un valor en tiempo de
0,01 segundos, por ejemplo, Delay <100>
provoca un retraso de 1 segundo.
Un ejemplo común dónde el comando Delay se usaría es al agarrar una
parte, en este caso, el gripper requiere una cantidad pequeña de tiempo
antes de cerrar, el retraso se necesita aquí para impedir al robot
moverse al siguiente punto antes de que halla tomado la pieza.
Los comandos Speed y Delay están localizados en el segundo menú del
comando Edit y se muestran como SPD, y DLY.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
98
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Aplicación de los comandos de programación.
Como aplicación de los comandos de programación llevaremos acabo el
trabajo de ensamblar tres piezas mecánicas en forma automática.
Plan de Trabajo.
El plan de trabajo que permitirá cumplir con nuestro objetivo es el
siguiente:
Identificar y Suministrar
estaciones de trabajo.
las piezas en el orden especificado en las
Implementar el diagrama de situación.
Programación del Robot para cumplir con lo siguiente:
Operación de transportación de las piezas de cada uno de los
contenedores al área de ensamblado y una vez ensamblado llevarla a la
banda transportadora.
Pasos a seguir:
Identificación de las piezas.
Implementar el diagrama de situación.
Diagrama de situación de los puntos de movimiento.
Escribir las líneas de programación de acuerdo a condiciones.
Introducir el programa al controlador manual.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
99
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Identificación de piezas.
Las piezas a ensamblar se muestran en los siguientes dibujos.
Pieza metálica 1 (Base).
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
100
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Pieza metálica 2 (Parte central)
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
101
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Parte metálica 3 (Pieza superior).
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
102
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Implementación del diagrama de situación.
Pieza ensamblada.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
103
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Diagrama de situación de los puntos de movimiento.
P-7
P-1
P-3
P-10
P-9
P-4
P-5
P-6
P-2
P-8
P-11
P-12
Las condiciones para el ensamblado son:
a) La velocidad para tomar y dejar las piezas debe ser de 30
b) La velocidad de transporte de 150, misma una vez dejada la pieza
c) Se debe considerar un retardo de 10 segundos para cada operación
de tomar y dejar
d) Repetir la operación en forma automática
A continuación se muestra el programa para realizar la secuencia
solicitada
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
104
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Programa para ensamblar tres piezas mecánicas
1.
LABEL
2.
3.
SPEED 30
PMOVE 2
4.
DELAY
1000
GRAPS
DELAY
1000
SPEED
150
TMOVE 1
TMOVE 7
SPEED 30
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
PMOVE 8
DELAY
1000
RELEASE
DELAY
1000
SPEED
150
TMOVE 7
TMOVE 3
SPEED 30
PMOVE 4
DELAY
1000
GRAPS
DELAY
1000
SPEED
150
TMOVE 30
TMOVE 7
SPEED 30
PMOVE 9
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
28. DELAY
1000
29. RELEASE
30. DELAY
1000
31. SPEED 150
55. SPEED 30
32. TMOVE 7
33. TMOVE 5
59. DELAY 1000
60. SPEED 150
34. SPEED 30
61. TMOVE 11
35.
36. PMOVE 6
37. DELAY
1000
38. GRAPS
39. DELAY
1000
40. SPEED 150
41. TMOVE 5
62. TMOVE 7
63. TMOVE 1
64. BRANCH
42. TMOVE 7
69.
43. SPEED 30
44. PMOVE 10
45. DELAY
1000
46. RELEASE
47. DELAY
1000
48. SPEED 150
49. PMOVE 8
70.
71.
72.
50. TMOVE 7
77.
51.
52.
53.
54.
78.
79.
80.
81.
SPEED 150
TMOVE 11
TMOVE 7
SPEED 30
56. PMOVE 12
57. DELAY 1000
58. RELEASE
65.
66.
67.
68.
73.
74.
75.
76.
105
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
CUESTIONARIO.
Conteste brevemente cada una de las preguntas siguientes.
1.-Escriba el nombre de los componentes del robot Pegasus.
El brazo, la mano, el controlador, los manejadores y el control manual.
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________
2.-Que le permite al robot Pegasus mover su brazo a diferentes
posiciones.
Los ejes del robot
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________
3.-Como pueden ser clasificados los ejes de un robot.
Los ejes del cuerpo y los ejes de la muñeca.
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________
4.-Que es la geometría de un robot.
Es la forma en la que pueden combinarse los ejes de un robot, mejor llamadas
_________________________________________________________
_________________________________________________________
coordenadas geometricas
____________
5.- Que movimientos tiene el robot de coordenadas polares.
tiene movimientos rotatorios y un movimiento lineal
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________
6.- Que es un robot servo controlado.
Son robots que usasn sensores en cada eje para poder decirle al controlador en que
_________________________________________________________
posición esta.
_________________________________________________________
____________
7.- Mencione que es una llave dura y de un ejemplo de ella.
_________________________________________________________
_________________________________________________________
____________
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
106
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
8.- Escriba las dos primeras líneas de información de la pantalla LCD
que aparecen al encender el robot.
AMATROL, INC. PEGASUS
_________________________________________________________
P/N 825-TP
_________________________________________________________
___________
9.- Escriba las dos líneas de información de la pantalla LCD cuando
activa el menú STAR.
START DISABD JNT
_________________________________________________________
HOME ENA DIS JOG
_________________________________________________________
____________
10.- Escriba el nombre de las dos formas de indicarle al controlador del
robot hacia que puntos quiere usted moverlo.
COMANDO JOG y FUNCION JOG
_________________________________________________________
TMOV Y PMOVE
_________________________________________________________
____________
11.- Escriba el nombre de las dos formas de indicarle al controlador del
robot hacia que puntos quiere usted moverlo.
_________________________________________________________
_____________________________________________________
12.- Escriba el significado de las letras MCL.
Lenguaje de mando industrial
_________________________________________________________
_____________________________________________________
13.- Escriba el nombre de los siete comandos básicos de programación.
Comando MOVE, LABEL, BRANCH, GRASP, REALESE, SPEED, DELAY.
_________________________________________________________
_____________________________________________________
14.- Escriba el significado de tres de los comandos mencionados
anteriormente.
MOVE: COMANDOS DE MOVIMIENTO.
_________________________________________________________
SPEED: COMANDO DE VELOCIDAD
_________________________________________________________
___________________________________________________
DELAY: COMANDO DE RETRASO DE TIEMPO.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
107
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Si la aseveración es verdadera escriba una (v), si no lo es diga cual es
lo correcto.
1. El comando TEACH se encuentra en el
menú PROGRAM.
___________________
2. El comando PMOVE se usa en puntos
flotantes.
___________________
3. El comando LABEL permite repetir una
secuencia.
___________________
4. El comando PAUSA permite detener al
Robot al instante.
___________________
5. Previo es la llave que permite regresar al ___________________
termino anterior.
6. SCROLL es la llave que permite buscar
comandos de programación.
___________________
7. El comando DELAY permite seguir una
secuencia.
___________________
8. El comando JOG permite cambiar la
velocidad del Robot.
___________________
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
108
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
EVALUACIÓN.
Escriba dentro del paréntesis el número que relacione correctamente el
concepto con la oración.
1. Robot.
(
6
2. El controlador.
(
8 )
Es la llave que permite ir de una
ventana a otra.
3. La articulación de
la muñeca.
(
4 )
Es el que describe los tipos de
movimientos del Robot.
4. Sistema de
coordenadas
geométricas.
5. Las tenazas.
(
10 )
Es el comando que permite ir al
robot a un punto conocido.
(
9 )
6. Star.
(
2 )
Es la tecla que permite entrar a los
movimientos del Robot para que se
dirija a un punto.
Es una parte básica del Robot.
7. Exc.
(
1 )
Es el que puede desempeñar
diferentes tipos de tareas.
8. Next.
(
3 )
Es un eje del Robot.
9. Jog.
(
7 )
Es la llave que permite ir al siguiente
término.
10.Move.
(
5 )
Es otra forma de llamar a la mano.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
)
Es el comando de iniciación.
109
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
Escriba los comandos y el procedimiento de inicio del robot.
MAIN MENÚ 1 JNT
STA PROG TCH RUN
start disabd
jnt
home ena dis jog
start enable jnt
home ena dis jog
F1 F2 F3
F4
F1 F2 F3 F4
F1 F2 F3 F4
Se preciona el boton power en el controlador, despues la llave F1, para activar el menu dei nicio, despues se
preciona F2 para poder operar el robot en modo manual y al final se presiona F1 para ir a home.
Describa el procedimiento y los comandos para ajustar la velocidad del
robot.
MAIN MENÚ 1
STA.
F1
PROG
F2
TCH
F3
JNT
RUN
F4
Una empresa requiere programar sus
siguientes trabajos:
robots para que realicen los
1º Robot:
Ensamblar un gancho sujetador en la parte superior de una puerta
mediante dos movimientos, este trabajo lo realiza en la
banda
transportadora como se muestrea en la figura.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
110
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
2º Robot:
Tomar la puerta y colocarla en la cadena transportadora tal como se
muestra en la figura.
Las condiciones son:
a) la velocidad de ensamble tanto para el gancho sujetador como para
la colocación en la cadena es de 30.
b) La velocidad de transporte es de 150.
c) El tiempo de espera para ensamble es de 5 segundos para cada
movimiento.
d) El tiempo de espera para colocar en cadena es de 10 segundos para
cada movimiento.
Escriba los dos programas que cumplan con las condiciones dadas, los
puntos de trabajo usted los debe de ubicar e indicar en el plano de
situación.
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
111
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
BIBLIOGRAFÍA.
Ramón Pallas Areny.
“Sensores y Acondicionamiento de Señal”
Capitulo 1, 2, 3 y 4
Alfa-Omega/Marcombo. 3ª Edición 2001
Anibal Ollero baturone.
“Robótica, Manipuladores y robots móviles”
Capitulo 1, 2, 7, 8, 9, 11.
Alfaomega - Marcombo 1ª Edición 2007
Rafael Iñigo Madrigal – Enric Vidal Idiarte.
“Robóts Industriales, Manipuladores”
Capitulo 1, 2, 3, 7, 8, 9, 11.
Alfaomega - Marcombo 1ª Edición 2007
Manual de programación del Robot Pegasus
Páginas electrónicas.
Robótica
solorobotica.blogspot.com/2011/08/actuadores-en-robotica.html
robotica.li2.uchile.cl/EL63G/capitulo2.pdf
es.wikipedia.org/wiki/Robot_industrial
html.rincondelvago.com/robotica-industrial.html
ING. RICARDO LÓPEZ HERNÁNDEZ
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