Sistema Automatizado Taladro, Corte y Transporte - Reporte Técnico

CC. 1.010.025.603
1
REPORTE TÉCNICO
sistema automatizado de un proceso de taladro,
corte y transporte por banda
Centro Metalmecánico SENA
Ilian Leandro Rodríguez Romero
Resumen - En el presente documento se explicará de manera
concisa, argumentada y detalla la elaboración y diseño de un
sistema automatizado para un proceso de taladro, corte y
transporte por banda de material. Se realizará el respectivo
análisis para entender el desarrollo de todo el sistema en
conjunto y su funcionamiento.
están activados, es decir, en que momento de todo el proceso
los sensores están energizados y activos para desarrollar su
función de sensado.
II. DESARROLLO TECNICO
A. Diagrama de flujo
Índice de Términos – sistema automatizado, plano eléctrico,
compuertas, programación, lógica binaria, herramienta, mapa,
producto.
I. INTRODUCCIÓN
E
n este documento se explica de manera detalla cómo se
diseñó un sistema automatizado para un proceso de taladro,
corte y transporte por banda de un material, los elementos y
las herramientas que se usaron para realizar todo el proceso de
modelado y control del sistema para obtener la simulación de
acuerdo con los elementos de control (sensores) y los
elementos de ejecución (motores o actuadores).
Inicialmente todo el proceso esta descrito por una secuencia
escrita preestablecida la cual es la base de todo el diseño y la
simulación que se realizara posteriormente. Cada parte del
diseño en general esta interrelacionada dado que la
información obtenida para realizar la simulación proviene de
varias etapas secuenciales que permitieron un análisis detenido
y preciso de la secuencia planteada para su planeación y
elaboración como una simulación del sistema automatizado.
Se espera que la simulación represente de la manera mas
realista posible lo que seria la implementación en un proceso
sencillo en la industria.
El sistema automatizado esta compuesto de un cilindro simple
efecto, dos taladros colocados de manera transversal y
enfrentados entre sí, un motor que controla un subsistema
mecánico para desplazar los taladros, una sierra de corte con
un motor encargado de desplazar esta y un motor encargado
de la expulsión del material trabajado en dirección a la banda
transportadora la cual funciona de manera independiente a los
sensores. Para el desarrollo del control del sistema es
imprescindible manipular los momentos en que los sensores
Como primer paso, es necesario realizar un estudio detenido y
minucioso a la secuencia, por lo que en esta primera etapa
usamos una conocida herramienta para analizar procesos. El
diagrama de flujo es una excelente forma de poder obtener
información y desglosar procesos complejos en procesos más
simples.
Con el diagrama de flujo se tiene un esquema básico de las
señales de entrada y señales de salida del sistema, es decir, lo
que el controlador del sistema automatizado leerá y las señales
de accionamiento que se generaran para el control de todo el
proceso.
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Fig. 1. Diagrama de flujo de la secuencia
B. Tablas de verdad
Una vez que se tiene más clara la secuencia y se conoce en
detalle cómo se desarrolla cada paso de la misma se procede a
realizar las tablas como segunda etapa del diseño. Las tablas
de verdad muestran todas las combinaciones posibles de las
señales de entrada y cuales de estas obtienen una respuesta
lógica de salida positiva (igual a 1) o un respuesta lógica de
salida igual a 0.
Las tablas de verdad que se elaboraron para este sistema
contemplan la lectura de los 6 sensores propuestos en la
secuencia de manera simultánea. Originalmente la secuencia
plantea 6 motores, pero después de que se realiza el análisis en
la etapa anterior se determina que es necesario realizar algunos
ajustes. Las modificaciones que se realizaron son el reemplazo
del motor M1 por un cilindro simple efecto denotado como A1
y la inclusión de un motor más denotado como M2-1, este
motor representa un segundo taladro. Es por estas
modificaciones que se obtienen un total de 7 tablas de verdad.
TABLA I
TABLA DE VERDAD CILINDRO A1
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
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0
0
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1
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0
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0
0
0
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0
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1
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0
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0
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0
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0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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La anterior tabla representa el comportamiento del cilindro
simple efecto denotado como A1, como se mencionó antes
para esta tabla y las siguientes se contempló la lectura de los 6
sensores. De acuerdo con las reglas para elaborar las tablas de
verdad es necesario elevar el número 2 a la cantidad de
variables que contendrá la tabla, por esta razón se tiene un
total de 64 combinaciones posibles en cada tabla. Para esta
tabla en particular solo se obtiene un resultado posible con
valor de 1 lógico (la fila correspondiente esta subrayada), esto
debido a que solo con la respuesta de dos sensores (S1 y S4) y
el valor lógico 0 en la lectura de los demás sensores evitamos
la activación de otros actuadores distintos al cilindro y
tenemos en cuenta el estado inicial del sensor S4 que mas
adelante se explicara porque su valor lógico comienza en 1.
TABLA II
TABLA DE VERDAD MOTOR M2
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S2
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0
0
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1
1
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0
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0
0
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1
S4
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0
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1
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0
0
0
1
1
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0
0
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S5
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S6 M2
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1 0
0 0
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0 0
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0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 1
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0 0
1 0
0 1
1 0
0 0
1 0
0 1
1 0
0 0
1 0
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0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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1
1
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1
1
1
1
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1
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0
0
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0
0
0
0
0
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0
0
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1
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1
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1
1
1
1
1
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1
1
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1
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1
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0
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0
0
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0
1
1
1
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1
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1
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0
0
0
0
0
0
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1
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1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
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0
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0
1
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0
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1
1
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1
0
0
1
1
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1
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0
1
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0
0
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1
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1
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1
1
0
0
1
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0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
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1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Esta tabla de verdad representa la respuesta del motor M2 que
corresponde al primer taladro del sistema, posee más
combinaciones con respuesta lógica de 1 debido a que su
funcionamiento depende de los estados de 3 sensores
principalmente (S2, S3 y S4 ). S2 se encarga de detectar si el
material está en posición para su perforación, mientras que S3
y S4 se encargan de accionar el subsistema móvil de los
taladros; es importante entender que para evitar algún daño en
el subsistema móvil o en el taladro, es necesario que mantenga
su marcha durante todo el proceso de perforación.
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TABLA III
TABLA DE VERDAD MOTOR M2-1
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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1
1
1
1
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S2
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1
1
1
1
1
1
1
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0
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0
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S3
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0
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1
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S4
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1
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1
0
0
0
0
1
1
1
1
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0
0
0
1
1
1
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S5
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1
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1
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1
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S6 M2
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1 0
0 0
1 0
0 0
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0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
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0 0
1 0
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0 0
1 0
0 1
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0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
4
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1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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0
0
0
0
0
0
1
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1
1
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1
1
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1
1
1
1
1
1
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1
1
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1
1
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0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
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0
0
0
0
1
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1
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0
0
1
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0
0
1
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0
1
1
0
0
1
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1
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0
1
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1
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1
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1
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0
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0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Esta tabla representa de la respuesta del motor M2-1 y
corresponde al segundo taladro del sistema, dado que ambos
taladros deben funcionar de manera simultánea sus respuestas
lógicas son iguales para asegurar que ejecuten su función de la
misma manera, se tienen en cuenta todos los sensores como se
ha mencionado anteriormente con el objetivo de evitar
colisiones dentro del sistema y aseguramos que el cilindro este
en su estado inicial para evitar dañar alguna pieza o
componente del sistema.
TABLA IV
TABLA DE VERDAD MOTOR M3
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S3
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0
0
0
0
0
0
1
S4
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1
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0
S5
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1
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0
1
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S6 M3
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1 0
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1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
CC. 1.010.025.603
0
0
0
0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
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0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
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0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
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0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
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1
1
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0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
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1
1
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0
1
1
0
0
1
1
0
1
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1
0
1
0
1
0
1
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1
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1
0
1
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1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Como se mencionó previamente, esta tabla de verdad referente
a la respuesta del motor M3, se relaciona al actuador
encargado de controlar el subsistema mecánico de movimiento
de los taladros. Estos tres elementos (taladros y motor M3)
están relacionados en su funcionamiento por lo que los valores
lógicos positivos son similares a los taladros (motor M2 y
motor M2-1), esto con el objetivo de asegurar el avance y
perforación de manera sincrónica sin que ocurran errores
como que el subsistema de movimiento avance con los
taladros apagados (que ambos tengan valor lógico 0) o en caso
contrario que los taladros estén activos pero no avancen. De la
misma forma que las tablas de los motores M2 y M2-1
comparten el uso de los sensores S2, S3 y S4; el sensor S4 en
el estado inicial del sistema automatizado se encuentra con
valor lógico 1 porque representa la posición retraída de ambos
taladros, mientras que el sensor S3 representa la posición final
de los taladros (posición donde la broca de perforación ha
penetrado la longitud requerida en el material). Para el caso
del sensor S2 funciona como verificador de que el material
aún se encuentra en posición para el trabajo.
TABLA V
TABLA DE VERDAD MOTOR M4
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
S4
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
S5
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
S6 M4
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 1
0 1
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
CC. 1.010.025.603
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
Esta tabla de verdad representa las repuesta del motor M4 que
dentro del sistema automatizado corresponde a la sierra. Los
sensores que tiene influencia directa en su accionamiento son
S4, S5 y S6. Los sensores S1, S2 y S3 deben estar inactivos
(su lectura debe ser un valor lógico de 0) para evitar el cruce
de señales y activación de los actuadores anteriores, del
mismo modo que los 3 primeros sensores estos guardan una
correlación de funcionamiento, S5 y S6 detectan la posición
de la sierra, final e inicial respectivamente por lo que no
pueden activarse al tiempo. S6 y S4 comparten la misma
característica, en el estado inicial del sistema su valor lógico
es 1 ya que el sensor S6 detecta la posición inicial de la sierra.
Por esta razón S4 y S6 son la combinación designada para
activar la sierra, de esta manera la sierra no empieza a
funcionar al inicio de todo el proceso.
TABLA VI
TABLA DE VERDAD MOTOR M5
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
S2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
S3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
S4
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
S5
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
S6 M5
0 0
1 0
0 0
1 0
0 1
1 1
0 1
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
CC. 1.010.025.603
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Del mismo modo que con el motor M3, el motor M5 cuyo
7
funcionamiento y respuesta está determinado por esta tabla de
verdad, se encarga de controlar el movimiento de la sierra,
tiene en cuenta las mismas lecturas de los sensores de la tabla
anterior (S1, S2 y S3 con valor lógico 0) para el caso de los
sensores S4 , S5 y S6 posee la diferencia de que también lee
S4 como verificador y activador de la sierra de corte; no tiene
sentido que el sistema de movimiento de la sierra funcione con
la sierra desactivada.
TABLA VII
TABLA DE VERDAD MOTOR M6
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
S2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
S3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
S4
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
S5
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
S6 M6
0 0
1 1
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
0 0
1 0
CC. 1.010.025.603
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
La última tabla de verdad está asociada a la respuesta del
motor M6, encargado de la expulsión del material que ya se
trabajó. Para la elaboración de esta tabla sencillamente se
asegura de los sensores de S1 a S5 se encuentren con valor
lógico de 0 (indicando que no están detectando) , esto con el
propósito de que ninguno de los demás actuadores aparte del
motor M6 se active.
C. Mapas de Karnaugh
Los mapas de Karnaugh son la tercera etapa del diseño y
cuenta también como una herramienta que nos permite
analizar con mayor facilidad todas las señales de salida o
respuestas de los actuadores. De estos mapas extraemos las
expresiones Booleanas, que son un conjunto de ecuaciones
con dos resultados posibles (1 o 0) y son ampliamente usadas
en la lógica binaria.
8
Los mapas de Karnaugh a continuación provienen enteramente
de las tablas anteriormente expuestas en este documento por
esta razón también son 7 mapas y cada uno posee su propia
expresión booleana que nos permitirá crear el control de todo
el sistema automatizado. Como son 64 combinaciones
posibles es pertinente aclarar que se diseña el mapa de
Karnaugh como una cuadricula de 8x8 donde cada cuadro esta
dado por los posibles estados de las 6 variables cono indica la
imagen. Sea S1, S2, S3, S4, S5 y S6 la señales de entrada de
los sensores que son representadas en las tablas por A, B, C,
D, E y F respectivamente.
Fig. 2. Mapa de Karnaugh del cilindro simple efecto A1 con su expresión
booleana
La expresión booleana obtenida para este mapa de Karnaugh
es el resultado de su interpretación según las reglas para
desarrollar un mapa de Karnaugh (suma de productos). Cada
termino encerrado es un producto de las variables que dan su
posición dentro de la cuadricula. Para el caso puntual de este
mapa solo existe una posibilidad, es decir, existe solo un
producto que da las pautas para que la señal de salida tenga
valor lógico de 1. Los numero 1 al costado y encima de la
cuadricula representan a variable sin negar, mientras que los 0
causan que la variable respectiva se niegue en la expresión
booleana.
CC. 1.010.025.603
9
Al igual que en las tablas, este mapa de Karnaugh contiene los
mismos valores por lo que la expresión booleana resultante es
idéntica a la anterior, manejan los mismos valores para los
mismos sensores.
Fig. 3. Mapa de Karnaugh del motor M2 con su expresión booleana
Este mapa de Karnaugh corresponde al motor M2 que
representa uno de los dos taladros del sistema automatizado,
como podemos darnos cuenta hay más de un término y es más
grande, cuanto más grande el grupo, más variables se
descartan de la expresión booleana final; lo que tenemos son
dos productos que se suman. Usando reglas algebraicas vemos
que en ambas expresiones sumadas hay términos comunes por
lo que los extraemos fuera de la suma resultando en la
multiplicación de un producto por una termino que es una
suma.
Fig. 5. Mapa de Karnaugh del motor M3 con su expresión booleana
Este mapa representa las combinaciones para las cuales se
acciona el motor M3, debido a lo explicado anteriormente
siendo que es resultado de la tabla de verdad respectiva, sus
valores generan una expresión booleana similar a las dos
anteriores (motor M2 y motor M2-1).
Fig. 4. Mapa de Karnaugh del motor M2-1 con su expresión booleana
Fig. 6. Mapa de Karnaugh del motor M4 con su expresión booleana
CC. 1.010.025.603
10
Esta mapa de Karnaugh muestra los valores para los que se
acciona dicho componente. Como podemos ver solo hay dos
valores separados por lo que obtenemos dos multiplicaciones
que se suman. Si observamos bien podemos ver que las
variables correspondientes a las entradas de los tres primeros
sensores (S1, S2 y S3) se encuentran negadas como se
explicaba anteriormente; como se observa existen términos
similares en ambos productos, por esto los extraemos
retirándolos de la operación de suma y de esta manera
obtenemos una multiplicación de términos por un paréntesis
con una pequeña suma de productos interna. Cabe aclarar que
no se puede aplicar la ley del algebra de Boole que permite
anular una variable que se multiplica por ella misma negada
dentro de la suma de productos interna porque los términos no
pueden separarse.
Fig. 8. Mapa de Karnaugh del motor M6 con su expresión booleana
Este mapa muestra al igual que el mapa del cilindro de simple
efecto, que existe un solo estado en el que se puede activar el
motor M6, la expresión booleana relacionada muestra que las
variables que representan las señales de entrada están negadas
de la A a la E, existiendo solo la posibilidad de que F active el
motor M6, esto quiere decir que asegura que ningún otro
actuador estará activo, así se evita daños en el sistema
automatizado.
D. Simulación Proteus
Fig. 7. Mapa de Karnaugh del motor M5 con su expresión booleana
Este mapa muestra las combinaciones para el accionamiento
del motor M5, es posible observar un termino mas grande que
otro por lo que uno de los productos posee una variable mas
que otro, se procede a retirar términos iguales dejando como
resultado una multiplicación por una suma con un producto
interno, dicho producto no es separable y no es posible aplicar
reglas del algebra de Boole en él.
Todo lo desarrollado anteriormente proviene del análisis y
modificación de la secuencia base para asegurar el propósito
del sistema automatizado. Cuando se verifica que se realizó
correctamente las 3 etapas anteriores del diseño procedemos a
desarrollar la primera simulación del sistema en un software
llamado Proteus. Este software nos permite observar el
comportamiento de distintos componentes eléctricos,
electrónicos y de programación (Placas de Arduino,
servomotores, pantallas LCD, etc.) y realizar conexiones entre
ellos para simular el trabajo de estos con variables físicas y en
distintos entornos.
Para el caso puntual del sistema automatizado mencionado en
este trabajo, se diseñará la parte de control del sistema por
medio de compuertas lógicas. El diseño del control por
compuertas se obtiene de la compresión de las expresiones
booleanas de los mapas de Karnaugh expuestos en el
documento presente. De esta manera se procede a mostrar el
resultado de las expresiones booleanas plasmadas en circuitos
de compuertas lógicas.
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Fig. 12. Control por compuertas lógicas del motor M4
Fig. 9. Control por compuertas lógicas del cilindro simple efecto A1
Fig. 13. Control por compuertas lógicas del motor M5
Fig. 10. Control por compuertas lógicas del motor M2 y motor M2-1
Fig. 14. Control por compuertas lógicas del motor M6
Fig. 11. Control por compuertas lógicas del motor M3
Como se puede observar cada uno de los arreglo por
compuertas accionan cada una de las maquinas de las
herramientas excepto la figura 10 que activa el motor M2 y el
motor M2-1; la razón de esto es que se busca que los taladros
estén completamente sincronizados, es por esto que se activan
con la misma combinación de compuertas lógicas.
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Agregado a lo anterior se realizan una serie de conexión entre
elementos para simular el accionamiento de lo sensores, para
demostrar funcionamiento del cilindro simple efecto (no es
posible de agregar en este software) y para realizar la
inversión de giro de los motores M3 y M5 que deben mover
los taladros y la sierra respectivamente.
Fig. 15. Circuito de simulación de detección de los sensores y lectores de
entrada lógica para las variables
Fig. 17. Circuito de inversión de giro para el motor M3 y el motor M5.
E. Simulación CoDeSys
Una vez que se realiza la simulación en Proteus ya es mas
claro como funciona realmente el sistema automatizado ya que
es representado por los actuadores y es posible ver como se
realizaría el trabajo o como se comportaría todo el sistema
durante el proceso. Codesys es un software de la compañía
alemana Festo diseñado para programar PLC (controladores
lógicos programables), su programa permite entre otras cosas
realizar simulaciones en un espacio visual que posee para
dibujar formas básicas e interactuar con variables creadas
dentro del programa.
El desarrollo de la segunda simulación es mas elaborado,
debido a la función original del programa explicada en el
párrafo anterior. Es necesario como primer paso dibujar cada
elemento, por ejemplo, los 6 motores el cilindro y los
taladros. Una vez que se realiza esto se le asigna a cada
elemento dibujado un programa los cuales interactuaran entre
ellos posteriormente, por facilidad de la simulación se elige
lenguaje Ladder para el programa principal (el programa
principal contiene y activa los demás programas).
Como tal no existe función de girar o rotar dentro de la parte
visual, por lo que se ingenia una forma de parpadeo
consecutivo secuencial determinado por un programa paso a
paso en cada motor (diseñados y escritos en lenguaje Ladder)
dando así la ilusión de giro.
Fig. 16. Circuito de simulación de funcionamiento del cilindro simple efecto
A1.
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Fig. 19. Variables globales de la simulación del sistema automatizado.
Fig. 20. Representación del cilindro simple efecto con detección de la longitud
de avance.
Fig. 18. Programas que componen la simulación del sistema automatizado en
el software codesys.
Como se observa existe un programa llamado
“CONTROL_COMP”, este programa hace referencia al
control por compuertas lógicas que se desarrollo en el
software Proteus, se importó (se diseñó a base de las
compuertas lógicas del otro programa ) la lógica usada para
asegurar el control de las maquinas representadas en la
simulación.
Fig. 21. Representación de los taladros de perforación con detección de la
longitud de avance.
Por otra parte también se establecen variables globales dentro
del programa, esta variables pueden ser usadas por cualquier
programa y estas serán las que nos permiten sincronizar el
proceso junto al funcionamiento simulado de las maquinas.
Fig. 22. Representación de la sierra de corte con detección de longitud de
avance.
Fig. 23. Representación de los motores del sistema.
Las imágenes mostradas anteriormente son los componente o
dibujos que representan un modelo de la maquina real a la que
hacen referencia. Para los elementos de desplazamiento cono
el cilindro y los taladros se elaboro un Programa para cada uno
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en lenguaje FBD (Diagrama de bloques de funciones) ya que
los desplazamientos están controlados por variables tipo
entero y esto a su vez nos permite leerlas y mostrarlas en el
sector visual del programa, así de esta manera se demuestra la
longitud parametrizada que se requiere en la secuencia . Por
otra parte la sierra (cuyo programa también fue escrito en
FBD) posee una longitud de avance de 60 milímetros. La
figura 23 muestra un diseño del estado de los motores, en la
simulación este elemento contempla el giro sincrónico de los
taladros y la inversión de giro de los motores M3 y M5.
También se crea un programa denominado “SENSORES”; al
igual que en Proteus es necesario un programa que simule la
activación de los sensores. La simulación comienza con un
botón en la parte visual que muestra la frase “INGRESAR
MATERIAL”, dentro de la programación de este esta la
activación de S1, que activa de manera reciproca la entrada A
y comienza el procesos automatizado, dentro de la simulación
se ejecutan todos los movimientos de manera automática.
III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A. Después de todo el desarrollo del sistema automatizado
se sugiere seguir cada paso de manera estricta, esto con el
objetivo de tener un procedimiento de diseño organizado,
metódico y eficiente.
B. Se logra el objetivo de visualización del sistema
automatizado.
C. Se recomienda mantener los software de programación
actualizados ya que versiones obsoletas general errores en el
código de ejecución.
REFERENCIAS
[1]
Informe
técnico
Economipedia.
(s. f.-b).
Economipedia.
https://economipedia.com/definiciones/informe-tecnico.html
[2]
Diccionario
RAING.
(s. f.).
Diccionario
https://diccionario.raing.es/es/lema/estado-lógico
RAING.
[3] ¿Qué es una expresión booleana? (s. f.). Cuida tu dinero.
https://www.cuidatudinero.com/13118722/que-es-unaexpresion-booleana
[4]
Describir tu proyecto con el Modelo IEEE para artículos. - IEEE
Universidad del Zulia. (s. f.). IEEE Universidad del Zulia.
https://site.ieee.org/sb-luz/2017/01/20/describir-tu-proyecto-con-elmodelo-ieee-para-articulos/
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