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Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Vigo Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática PROYECTO FIN DE CARRERA Realización de un entorno didáctico de simulación de procesos discretos. Control por medio de autómatas Siemens S7-300 y simulador Siemens S7-PLCSIM. Autor: Cesáreo Pérez Otero Director: José Ignacio Armesto Quiroga Co-Director: Juan Sáez López Vigo, 2003

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Escuela Técnica Superior de IngenierosIndustriales de Vigo

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática

PROYECTO FIN DE CARRERA

Realización de un entorno didáctico de simulación deprocesos discretos. Control por medio de autómatasSiemens S7-300 y simulador Siemens S7-PLCSIM.

Autor: Cesáreo Pérez Otero

Director: José Ignacio Armesto QuirogaCo-Director: Juan Sáez López

Vigo, 2003

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RESUMEN:

En este Proyecto Fin de Carrera se hablará sobre laimplantación de un sistema de simulación de plantas e instalacionesindustriales, las cuales podrán conectarse tanto a un autómata realcomo a un simulador de autómata. Estando dichas plantas simuladasbasadas, todas ellas, en instalaciones reales; algunas de las cuales seencuentran ubicadas en la Escuela Técnica Superior de IngenierosIndustriales de Vigo.

La necesidad de la simulación se debe a la inviabilidad de lainstalación de plantas reales en los centros de enseñanza, estandoachacada esta inviabilidad a varios factores, entre los que destaca eleconómico.

El software de simulación se utilizará para profundizar en elmanejo y programación de PLC’s: se visualizará el control realizadopara cada una de las plantas, de modo que tanto el aprendizaje comola depuración de errores tengan una mayor carga de motivación yresulten más intuitivos.

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Índice

1. Planteamientos y objetivos .........................................7

1.1 Introducción ........................................................7

1.2 Objetivos ............................................................8

2. Introducción a PlantSim y PlantConnect ....................10

2.1 Composición...................................................... 10

2.2 El módulo PlantSim............................................. 11

2.3 El módulo PlantConnect ....................................... 13

2.4 El módulo S7- PLCSIM de Siemens ........................ 13

2.5 La interface EasyPortD16 ..................................... 14

3. Instalación de PlantSim y PlantConnect.....................15

3.1 Contenido del producto........................................ 15

3.2 Requisitos del sistema ......................................... 15

3.3 Instalación de PlantSim y PlantConnect .................. 16

3.4 Desinstalación de PlantSim y PlantConnect.............. 16

4. PlantSim: el simulador de plantas..............................17

4.1 Introducción ...................................................... 17

4.2 Comandos del menú ........................................... 17

4.3 Planta n.1: puerta de un garaje ........................... 22

4.3.1 Entradas................................................. 22 4.3.2 Cuadro eléctrico ....................................... 24

4.3.3 Salidas .................................................. 24

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4.3.4 Control propuesto .................................... 24

4.4 Planta n.2: control del nivel de un depósito............ 26

4.4.1 Entradas ................................................ 27 4.4.2 Salidas .................................................. 27 4.4.3 Otros .................................................... 28 4.4.4 Control propuesto.................................... 28

4.5 Planta n.3: ascensor de un edificio ....................... 29

4.5.1 Entradas................................................. 30 4.5.2 Salidas ................................................... 30 4.5.3 Cuadro eléctrico ....................................... 31 4.5.4 Control propuesto..................................... 31

4.6 Planta n.4: cintas transportadoras

4.6.1 Entradas................................................. 32 4.6.2 Salidas ................................................... 35 4.6.3 Cuadro eléctrico ....................................... 38 4.6.4 IHM ....................................................... 38 4.6.5 Control propuesto..................................... 39

4.7 Planta n.5: manipulador industrial ........................ 40

4.7.1 Entradas................................................. 41 4.7.2 Salidas ................................................... 42 4.7.3 Cuadro eléctrico ....................................... 43 4.7.4 IHM ....................................................... 43 4.7.5 Control propuesto..................................... 44

4.8 Planta n.6: ascensor industrial ............................. 45

4.8.1 Entradas................................................. 46 4.8.2 Salidas ................................................... 48 4.8.3 Variador ................................................. 49 4.8.4 Control propuesto..................................... 50

4.9 Histórico de errores............................................. 50

5. PlantConnect: Interface a PLC real y PLC simulado.....51

5.1 Introducción ...................................................... 51

5.2 Comandos del menú ........................................... 52

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5.3 Funcionamiento de PlantConnect ........................... 54

6. S7-PLCSIM: el simulador de PLC’s de Siemens ...........56

6.1 Introducción ...................................................... 56

6.2 Como realizar un proyecto en el S7-PLCSIM ............ 56

7. EasyPortD16: la interface hacia PLC’s reales..............59

7.1 Generalidades.................................................... 59

7.2 Función de los pilotos luminosos ........................... 59

7.3 Conexiones y configuración .................................. 60

7.4 Identificación de los conductores........................... 61

7.5 Datos técnicos ................................................... 62

8. Soluciones al control de las plantas ...........................63

8.1 Generación sistemática de programas de autómata .. 63

8.1.1 Redes de Petri ......................................... 63 8.1.2 Realización programada............................. 64

8.2 Control de la puerta de un garaje.......................... 64

8.2.1 Asignación de Entradas, Salidas y Marcas ..... 66 8.2.2 Activación del marcado inicial ..................... 66 8.2.3 Comprobación de las condiciones de disparo . 67 8.2.4 Disparo de las transiciones......................... 68 8.2.5 Gestión de las salidas................................ 69 8.2.6 Ejecución del programa ............................. 69

8.3 Control del nivel de un depósito ............................ 70

8.4 Automatización de un ascensor............................. 75

8.5 Automatización de cintas transportadoras............... 99

8.6 Control de un manipulador industrial.....................107

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8.7 Automatización de un ascensor industrial...............115

9. Resultados y conclusiones....................................... 120

9.1 Resultados .......................................................120

9.2 Conclusiones ....................................................120

10. Líneas futuras....................................................... 122

11. Presupuesto.......................................................... 123

12. Anexos ................................................................. 125

12.1 Índice de figuras..............................................125

12.2 Índice de tablas...............................................126

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1. Planteamientos y objetivos

1.1 Introducción

En el entorno industrial, los controladores lógicos programables(PLC’s) desarrollan un papel cada vez más importante no solo debidoa cambios producidos por el desarrollo de nuevas tecnologías ymétodos de trabajo, sino también por abarcar un ámbito cada vezmayor. Pero la eficiencia del control realizado con PLC’s no solo radicaen su adaptación a las nuevas tecnologías; también se debe buscar lamejora del propio sistema de control actuando sobre los métodos deprogramación, recalcando aspectos como la eliminación de errores,reducción de tiempos de respuesta, optimización de recursos,simplificación de tareas, etc.

Para poder actuar sobre las causas de un error defuncionamiento o bien para su prevención, es necesaria tener unaidea clara no solo de los elementos físicos de que dispone el sistemasino que también de como se ha de comportar el sistema en cadainstante y ante cualquier contingencia que surja. A partir de laobtención, tratamiento y evaluación de la información obtenida sepodrán planificar las acciones oportunas. Surge así la necesidad dedesarrollar un sistema que facilite el aprendizaje del manejo de PLC’sque permita una mayor interacción con el sistema a controlar.

Lo que se propone es disponer de un conjunto de plantas einstalaciones industriales simuladas en un PC (PlantSim) que puedanser controladas y respondan a las posibles contingencias del mismomodo en el que lo haría un sistema real y que nos permitirá aplicar lareingeniería al control, metodología de mejora basada en la recogidade datos, el análisis y el rediseño.

En sectores tecnológicamente avanzados, la mejora del losmétodos de control son un factor clave para la mejora de laproductividad, la calidad y la seguridad. El presente proyecto validarála utilización de PlantSim como ayuda al aprendizaje en laprogramación y manejo de PLC’s, tanto reales como PLC’s simulados.

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1.2 Objetivos

La enseñanza de la automatización y de la programación delPLC’s se enfrenta a una serie de problemas de diversa índole, tantoeconómicos como logísticos. De hecho, la realización de un sistemaautomatizado obligaría a no solo a disponer de un PLC completo sinotambién de todos los elementos que forman una instalación real,tales como sensores, válvulas, motores,... etc. Lo cual resultainviable para la mayoría de centros de formación no soloeconómicamente, sino por otros factores tales como por el espacioque ocuparían dichas instalaciones.

Debido a estas razones la solución más eficaz pasa por lautilización de herramientas de simulación en un PC. De modo que conun ordenador personal, un PLC y el software adecuado podamoshacer frente al problema que supone la enseñanza de laprogramación de los PLC’s.

Todos estos motivos son el punto de partida de este softwarede simulación, el cual está dirigido a los siguientes ámbitos:

§ Universidades.

§ Centros de formación profesional.

§ Empresas.

Las ventajas obtenidas tanto desde el punto de vista económicocomo el punto de vista didáctico son las siguientes:

§ coste mucho menor.

§ ahorro de espacio.

§ necesidad de un mínimo mantenimiento.

§ portabilidad.

§ flexibilidad, pues los ordenadores pueden utilizarse paraotras actividades.

§ mayor realismo, pues su manejo resulta fácil e intuitivo.

§ mayor motivación, al enfrentarse el alumno con problemas“reales”.

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§ mayor interacción entre el usuario y el ejercicio a realizar.

§ posibilidad de que muchos alumnos realicen individual ysimultáneamente un mismo ejercicio.

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2. Introducción a PlantSim y PlantConnect

2.1 Composición

Para facilitar su manejo el software de simulación se encuentradividido en varios módulos software y hardware:

§ PlantSim, el simulador de instalaciones y plantasindustriales.

§ PlantConnect, la interface hacia PLC real y PLC simulado.

Figura 2.1: composición del paquete de software de simulación

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2.2 El módulo PlantSim

PlantSim es el módulo dedicado a la simulación de instalacionesy plantas industriales. En total disponemos de seis tipos deinstalaciones independientes que permite un aprendizaje rápido y larealización de ejercicios diversos.

Las diversas plantas de PlantSim pueden controlarsedirectamente por medio de un PLC de cualquier marca al que tengaacceso o mediante el módulo de simulación S7-PLCSIM de Siemens.

Las instalaciones de las que disponemos son las siguientes:

§ Puerta de un garaje: automatización de la puerta de ungaraje.

§ Depósito: control del nivel de un depósito, manteniendo elnivel entre unas cotas óptimas en función de la demanda.

§ Ascensor: automatización del ascensor de un edificio decuatro plantas.

§ Cintas transportadoras: control de un sistema industrial conzonas de llenado y vaciado de cajas. Dispone de dos cintastransportadoras y dos ascensores con sus respectivossensores y actuadores.

§ Manipulador industrial: aplicación de recogida de distintostipos de piezas por parte de un brazo mecánico.

§ Ascensor industrial: automatización de un ascensor industrialencargado de llevar carritos a dos zonas distintas. Loscarritos se desplazan por gravedad.

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2.3 El módulo PlantConnect

PlantConnect es el módulo que permite la comunicación de lasplantas simuladas por PlantSim con distintos sistemas hardware ysoftware, tales como PLC’s reales de cualquier marca como el PLCsimulado de Siemens (S7-PLCSIM).

Para su funcionamiento con PLC’s reales es necesario disponerde los siguientes elementos hardware:

§ el interface hardware EasyPortD16 que dispone de 16entradas y 16 salidas digitales.

§ cable de conexión al puerto serie del PC.

§ dos cables multipolares de conexión al sistema de controlreal.

Este módulo ha de estar funcionando en el ordenador conectadodirectamente al PLC real. La planta simulada, sin embargo, puedeestar corriendo en otro equipo. Con la condición de que ambospertenezcan a una misma red local, pues la conexión entre losmódulos PlantSim y PlantConnect se realiza por TCP/IP.

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2.4 El módulo S7-PLCSIM de Siemens

S7-PLCSIM es el módulo de la empresa Siemens dedicado a lasimulación de controladores lógicos programables (PLC’s)pertenecientes a la serie S7-300 y S7-400. Las ventajas de lautilización de este módulo son las siguientes:

§ permite tener en un solo PC todo el software necesario parael aprendizaje de programación de PLC’s.

§ permite editar el programa de autómata en los lenguajesespecíficos más difundidos (KOP, FUP y AWL).

§ posibilita sustituir los operandos por símbolos, los que facilitala edición, comprensión y posterior modificación de cualquierproyecto.

§ comprobación del programa realizado, pues podemos ver elestado de las distintas entradas, salidas, marcas, contadoresy temporizadores.

§ visualización del estado de todas las variables utilizadasmientras el programa está funcionando, lo que facilita lacorrección y mejora de este.

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2.5 La interface EasyPortD16

La interface EasyPortD16 de Festo es el dispositivo hardwareencargado de gestionar las comunicaciones entre el PC que disponedel software de simulación y el autómata encargado de controlardicho software.

La conexión entre el PC y el EasyPortD16 se realiza medianteuna conexión serie RS-232 insertado en el COM1 del PC.Transmitiendo 16 bits de entrada y 16 bits de salida digitales entreambos elementos.

Figura 2.2: la interface EasyPortD16 de Festo

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3. Instalación de PlantSim y PlantConnect

3.1 Contenido del producto

El paquete de software al completo presente en el CD contienelos siguientes elementos que pasamos a describir:

§ el interface software PlantConnect.

§ seis plantas correspondientes al módulo PlantSim.

3.2 Requisitos del sistema

Las características mínimas necesarias del PC para elfuncionamiento de este software son:

§ Pentium II.

§ Windows 98.

§ 64 Mbytes de memoria RAM.

§ ratón.

§ tarjeta gráfica con resolución 800x600.

Las características aconsejadas para el óptimo funcionamientodel paquete se describen a continuación:

§ Pentium III.

§ Windows 2000.

§ 128 Mbytes de memoria RAM.

§ ratón.

§ tarjeta gráfica con resolución 1024x768 píxeles y colorverdadero (24 bits).

§ tarjeta de sonido.

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3.3 Instalación de PlantSim y PlantConnect

Inserte el CD en la unidad de CD-ROM y visualice su contenido.Tanto PlantConnect como cada una de las plantas de PlantSimdisponen de Paquetes individuales de instalación por lo que hemos dehacer doble click sobre cada uno de los ficheros titulados “Instalar(...)” (por ejemplo: “Instalar Puerta”).

Acto seguido hemos de seguir las instrucciones del menúinstalación y una vez esta haya finalizado será necesario reiniciar elsistema para que el software funcione correctamente.

El programa de instalación se habrá encargado de copiar losarchivos necesarios dentro de las rutas especificadas, en el directoriode sistema de Windows y de la creación de los archivos del menú deinicio.

3.4 Desinstalación de PlantSim y PlantConnect

La desinstalación puede llevarse a cabo acudiendo a “Agregar oquitar programas” en el “Panel de control“.

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4. PlantSim: el simulador de plantas

4.1 Introducción

PlantSim es el módulo dedicado a la simulación deinstalaciones, las cuales han sido ideadas teniendo siempre en cuentasu finalidad didáctica. En total disponemos de seis plantas queabarcan desde simples instalaciones que podemos encontrarnos ennuestra vida diaria a complejas plantas que son parte de factoríasexistentes hoy en día.

A las ventajas de las instalaciones simuladas, que ya fuerondescritas en el Capítulo 1 del presente manual, se le añaden su fácilmanejo y que jamás se romperán.

Los sensores y actuadores de las diferentes plantas secomunicarán con el PLC real o con el S7-PLCSIM a través del móduloPlantConnect. De modo que la activación de un sensor en una plantadeterminada aparecerá reflejada en el panel correspondiente (seiluminará una bombilla que hay al lado del nombre del sensor en lalista de entradas) y se transmitirá al controlador. Del mismo modo, laactivación de una actuación (ej. encendido de un motor) setransmitirá desde el controlador hacia la planta a través del interfacePlantConnect, iluminándose también la bombilla correspondiente dela lista de salidas.

La misión del usuario será diseñar para cada una de lasinstalaciones un programa que permita el funcionamiento automáticode la planta.

En este capítulo se describen las distintas plantas presentes eneste software, así como el manejo, funcionamiento de las mismas yuso de los menús.

4.2 Comandos del menú

El menú y la barra de tareas de cada una de las instalacionestendrá el siguiente aspecto:

Figura 4.1: Comandos del menú y barra de tareas de PlantSim

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Si desplegamos el menú Archivo nos aparecerán una serie deopciones tales como:

Figura 4.2: Menú archivo de PlantSim

Si hacemos click sobre Eliminar conexiones se vaciarán lascasillas que hay al lado de los sensores, en la lista de Entradas, y lasque hay al lado de los actuadores, los cuales se encuentran en la listaSalidas. La denominación de Entradas y Salidas se hace teniendoen cuenta el punto de vista del autómata, es decir, las Entradasserán el conjunto de sensores y detectores que proporcionan algunainformación al PLC, mientras que las Salidas estarán compuestas pormotores, electroválvulas, luces, etc. a los que el autómata controlará.

La opción Cargar conexiones nos permite conectar todos loelementos de nuestra planta con una serie de conexiones dispuestaspor el usuario y guardadas previamente en un archivo de texto. Estoúltimo podemos llevarlo a cabo pulsando con el ratón sobre Guardarconexiones cuando en las casillas indicativas de los sensores yactuadores estén los valores que deseemos.

Un método sencillo para obtener toda una lista de conexiones,sin tener que ir casilla por casilla determinando la entrada o salidaque le corresponderá a cada sensor o a cada actuador, consiste enacudir al comando Conexiones por defecto. Este comando nosmostrará una configuración predeterminada para las conexiones.

Estos cuatro primeros comandos también pueden ejecutarsedirectamente en la barra de tareas y más concretamente,corresponden a las cuatro primeras casillas. En caso de duda bastarácon colocar el puntero del ratón sobre alguno de los botones de labarra y nos aparecerá un pequeño texto indicándonos su función.

Si lo que queremos es configurar las conexiones según nuestrocriterio particular hemos de ir elemento a elemento. Para ellopulsaremos sobre cada casilla (cuando el puntero se encuentre sobreuna casilla, y en general, sobre cualquier elemento sobre el que sepueda realizar alguna acción este cambiará de forma) y se desplegarála siguiente ventana:

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Figura 4.3: Ventana de selección de las conexiones de entrada

Donde podremos elegir el bit (de entrada en este caso) con elque el autómata identificará a este sensor. También podremos elegirsi dicho contacto es NA o NC (normalmente abierto o normalmentecerrado), así como desconectar este canal de entrada en caso de queya exista conexión. En el caso de que ese contacto ya esté siendoutilizado nos aparecerá un mensaje de error.

El menú Herramientas, a quien corresponden los tressiguientes botones de la barra de tareas, muestra el siguienteaspecto:

Figura 4.4: Menú Herramientas de PlantSim

Para llevar a cabo la acción Iniciar la comunicación en elpropio equipo es necesario que el módulo PlantConnect estéejecutándose en la misma máquina que el simulador de plantas.

Hemos de tener en cuenta que la conexión entre ambosmódulos se realiza por TCP/IP (a través del puerto 77), por lo que elordenador en el que estemos trabajando ha de tener configurada estetipo de conexión.

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El resultado del intento de inicio de comunicación entrePlantSim y PlantConnect se verá reflejada en la barra de estadossituada en la parte inferior de ambos elementos. Como podemosobservar, al comenzar a ejecutarse el simulador de plantas apareceráen dicha barra el mensaje Conexión de área local: sin conexión. Yen caso de que la comunicación se haya iniciado con éxito Conexiónde área local: dirección IP, siendo la dirección IP la que hayamosdefinido para nuestro equipo. Si el módulo PlantConnect ya estáconectado a otra planta el mensaje indicará que No ha sido posiblerealizar la conexión. Idéntico mensaje aparecerá en el caso de queno exista ningún módulo PlantConnect ejecutándose en nuestroequipo.

Si lo que queremos es realizar la comunicación estandoPlantSim y PlantConnect ejecutándose en dos PC’s diferentespertenecientes a una misma red local pulsaremos sobre Iniciar lacomunicación con el Interface en un equipo remoto. Una vezecho esto se abrirá una ventana en la que hemos de introducir ladirección IP del equipo en el que se encuentra el móduloPlantConnect.

Para cerrar la comunicación entre ambos módulos bastará conacudir al comando Finalizar la comunicación con el Interface.

La última opción corresponde a Velocidad. Pulsando sobre ellanos aparece una ventana con el siguiente aspecto:

Figura 4.5: Ventana de selección de la velocidad de la planta

Donde podemos modificar la velocidad de funcionamiento de losdistintos elementos de la planta adaptándolos, de este modo, lapotencia del PC y de los retardos en las comunicaciones que seproduzcan en nuestro sistema.

La opción del menú ? nos permitirá tanto acceder a estemanual, acudiendo al comando Manual del usuario, que secorresponde con el último botón de la barra de tareas; como

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visualizar un ventana Acerca de..., que nos proporcionaráinformación sobre los creadores de este software.

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4.3 Planta n.1: puerta de un garaje

La primera instalación de las que disponemos es una típicaaplicación que encontramos continuamente en nuestro entornodiario: la automatización de la puerta de un garaje.

Una vez puesta en marcha dicha planta, nos aparecerá lasiguiente pantalla:

Figura 4.6: Automatización de la puerta de un garaje

4.3.1 Entradas

En la parte superior derecha de la ventana podemos ver eldibujo de la planta. Se trata de una puerta de apertura vertical queademás dispone de célula fotoeléctrica y llave manual, a la izquierdade la puerta, y un semáforo con dos luces, una roja y otra verde, a laderecha de la puerta. Si situamos el puntero del ratón en la parte

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izquierda del dibujo, veremos que este cambia de forma y pasa a serun pequeño mando a distancia. En este estado, si hacemos click conel ratón se activará la entrada Mando a distancia (la bombilla quetiene a su lado se iluminará con color verde).

Del mismo modo, si pulsamos con el ratón sobre la llave seencenderá la luz correspondiente a Llave apertura manual.

Si colocamos el puntero del ratón sobre la línea rojacorrespondiente a la fotocélula y pulsamos, no solo activaremos laentrada Célula fotoeléctrica, sino que además, veremos que el rayode dicha célula se acorta hasta el punto en el que tenemos situado elpuntero.

Las otras dos entradas de las que disponemos corresponden alos fines de carrera de apertura (Fin Carrera Apertura) y cierre dela puerta (Fin Carrera Cierre), los cuales se activarán,respectivamente, cuando la puerta esté completamente abierta ocompletamente cerrada.

4.3.2 Cuadro eléctrico

En la parte superior izquierda de la ventana vemosrepresentado el cuadro eléctrico correspondiente a la instalación.Dispone de dos relés, uno térmico y otro magnético, y de dospalancas de activación manual de la puerta.

El relé térmico saltará cuando haya una sobrecarga en elmotor. Es decir, cuando demos la orden de subir la puerta del garaje,el motor comenzará a girar en un sentido y una vez la puerta hayallegado al final de su recorrido si seguimos alimentando el motor seprovocará una sobrecarga que hará saltar el relé térmico.

El relé magnético saltará cuando provoquemos uncortocircuito. Es decir, cuando activemos simultáneamente el motoren ambos sentidos.

Una vez haya saltado alguno de los dos relés, el circuitoeléctrico de la planta estará abierto, interrumpiéndose el suministrode corriente, por lo que para que esta vuelva a funcionar hemos decolocar los interruptores automáticos en su posición original. Para elloharemos click sobre el relé que haya saltado.

Con los botones de funcionamiento manual podemos subir ybajar la puerta del garaje, situándola en el punto que nos plazca en

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función de las pruebas que deseemos realizar. Si activamos motorarriba, la puerta se abrirá hasta su extremo superior, momento en elcual se activará la entrada Fin carrera apertura. Si seguimosactivando el motor en dicho sentido durante unos instantes veremoscomo salta el relé térmico y como se bloquea la planta, hasta quevolvamos a colocar dicho interruptor en su posición original.

Del mismo modo, si activamos el motor hasta cerrarcompletamente la puerta se encenderá la bombilla correspondiente ala entrada Fin carrera cierre.

4.3.3 Salidas

Para realizar un test de activación de las Salidas hemos derecurrir al módulo PlantConnect. Una vez este esté ejecutándose,conectamos ambos módulos (recuerda que la comunicación se iniciadesde PlantSim) y determinamos cual cada una de las conexiones(por ejemplo, cargamos las Conexiones por defecto).

Si hemos realizado estos pasos correctamente, cuandoactivemos las entradas de la planta se iluminarán las entradas delmismo nombre en PlantConnect, y análogamente, cuando activemosdesde PlantConnect alguna de las salidas (mediante la barra depulsadores situadas al lado de estas) se iluminará la bombilla rojacorrespondiente a la salida del mismo nombre, activándose dichoelemento en el dibujo de la instalación.

Resulta muy interesante, desde el punto de vista didáctico,“jugar” un poco con cada una de las plantas de las que disponemos,estando estas conectadas a PlantConnect pero sin haber realizadotodavía la conexión a PLC real o a S7-PLCSIM. De este modo no solonos familiarizaremos con el paquete de software, sino que tambiénpodremos entender mejor el funcionamiento de la instalación queestemos ejecutando.

Como vemos, disponemos en esta planta de cinco entradasdigitales y cuatro salidas digitales. Además, en las entradaspodremos determinar si el contacto es NA o NC.

4.3.4 Control de la planta

La idea básica para la automatización de esta instalación es,que una vez escrito y cargado el programa de autómata, estandoeste a Run, cuando pulsemos la Llave de apertura manual o elMando a distancia se abrirá la puerta hasta el extremo superior.Una vez ahí se disparará una temporización, de por ejemplo diez

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segundos. Transcurrida esta comenzará a bajar la puerta del garajehasta cerrarse completamente. Si durante el cierre se interrumpe elrayo de la célula fotoeléctrica la puerta volverá a subir, iniciándose denuevo el proceso.

La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura ycierre de la puerta. Y la luz verde permanecerá encendida durante eltiempo que dure la temporización.

Hemos de tener en cuenta que este modo de funcionamiento estan solo una guía ya que la automatización podrá complicase tantocomo nosotros queramos (por ejemplo, haciendo que las luces delsemáforo parpadeen).

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4.4 Planta n.2: control del nivel de un depósito

Esta instalación le propone la misión de regular el nivel de undepósito de líquido de manera que se pueda garantizar un suministrosuficiente a las instalaciones situadas un nivel más bajo. Cuando lacantidad de líquido en el depósito sea demasiado grande (con lo quecorre el peligro de desbordar) o demasiado pequeña (con lo que correel peligro de no abastecer a las siguientes instalaciones) hemos degestionar el nivel del depósito, así como las alarmas de que dispone.

Figura 4.7: Control del nivel de un depósito

En la parte izquierda de la ventana podemos ver el dibujo deldepósito, en el cual están los distintos indicadores y actuadores.

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4.4.1 Entradas

En total disponemos de seis entradas y cuatro salidas. Lascuatro primeras entradas nos indican la altura que ha alcanzado encada instante el nivel de líquido en el depósito. Su activación,indicada con el encendido del piloto luminoso correspondiente a cadauna de ellas, indicará que la altura del líquido en el depósito haalcanzado ese nivel.

La entrada Manual/Automático nos permite determinar elmodo de funcionamiento de la planta. En el cuadro eléctrico que hayen la parte inferior de la ventana podemos ver un botón que permitecambiar de uno a otro estado. Hemos de controlar la planta de talcomo que cuando estemos en Manual podremos actuar sobre laválvula de entrada, sin que esta haga caso de las indicaciones delautómata. De igual modo, en el modo Automático será imposibleactuar manualmente sobre la válvula de entrada, que estará siendocontrolada directamente por el PLC.

La última entrada corresponde a Rearme. En el control de estaplanta, cuando los niveles de líquido no se encuentren entre losparámetros deseados, han de saltar las alarmas. Mediante laactivación de esta entrada apagaremos dichas alarmas aunque nosencontremos en una zona crítica de funcionamiento. La setacorrespondiente se encuentra en el cuadro eléctrico.

4.4.2 Salidas

En la lista de Salidas disponemos en primer lugar de Válvulade entrada. Dicha válvula es, en el dibujo, el grifo de color amarilloque se encuentra en la tubería superior. Con ella podemos determinarsi entra o no entra líquido en el depósito, siendo el flujo de entradaconstante. Si nos situamos en el modo manual, podremos abrirla ocerrarla pulsando sobre ella.

Las tres siguientes Salidas son las luces de aviso de Depósitodesbordando y Depósito vacío. Ambas se activarán odesactivarán en función de las órdenes que hayamos dado alprogramar el autómata.

Del mismo modo, Sirena encenderá una alarma de tipoacústico según la active el PLC.

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4.4.3 Otros

Otros elementos de interés que podemos encontrar en la plantason: el Indicador de Nivel, el flujo de Demanda, y la Válvula desalida.

El Indicador de Nivel nos muestra en cada instante lacantidad de líquido, en tanto por ciento, que hay en el depósito.

Si pulsamos con el ratón sobre el indicador de Demanda nosaparecerá una pequeña ventana en la que podremos determinar elflujo de demanda. De este modo podremos comprobar la respuestadel control realizado en función de las características de la demanda.

La Válvula de salida se corresponde al pequeño grifo de laparte inferior del dibujo con el cual podremos indicar si hay o nodemanda del líquido presente en el depósito. Solo se puede actuarsobre el manualmente, ya que no tiene sentido controlar unademanda que no solo desconocemos, sino que además, no dependede nosotros.

4.4.4 Control de la planta

Un posible ejercicio de automatización con esta plantaconsistiría en tratar de mantener el nivel de líquido del depósito entreel Nivel Alto y el Nivel Bajo. Si por alguna razón nos saliésemos deestas cotas se activaría la correspondiente alarma dedesbordamiento. Si además, nos salimos de los límites marcados porNivel máximo y Nivel mínimo se activará la señal acústica de laSirena. Esta solo se apagaría si al volver a estar el líquido entre elNivel Alto y el Nivel Bajo pulsamos el botón de Rearme.

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4.5 Planta n.3: ascensor de un edificio

Esta instalación nos muestra un edificio de cuatro pisos quedispone de un ascensor accionado por un motor eléctrico, comovemos en la siguiente ventana:

Figura 4.8: automatización de un ascensor

En esta planta disponemos de 16 Entradas y de 12 Salidasdigitales. Tanto el número de ellas como la mayor complejidad deesta instalación aumentarán la dificultad de su control y permitirán unmayor número de ejercicios diferentes.

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4.5.1 Entradas

Las cuatro primeras entradas se corresponden a los botones deBotón llamada piso 3, piso 2, piso 1 y bajo. Podremos acceder aellos situando el puntero del ratón sobre los mandos que hay al ladode la puerta del ascensor de cada uno de los pisos. Actuando de estemodo nos aparecerá al lado un cuadro de mandos igual peroampliado, que dispone de un botón de llamada y una luz. Pulsandocon el ratón sobre dicho botón se encenderá la bombilla de laEntrada correspondiente.

Las cuatro siguientes entradas son: Botón ir al piso 3, piso 2,piso 1 y bajo. Accesibles todas ellas de un modo similar a lasanteriores, solo que estas se corresponden a los botones del cuadrode mandos de la cabina del ascensor. Situando el cursor sobre elpequeño cuadro de mandos de la cabina (o sobre la cabina delascensor, cuando este está en movimiento) este se amplía, pudiendoaccionar no solo una de dichas entradas, sino que además, podemosactivar el Botón stop.

Sensor ascensor en 3, sensor ascensor en 2, sensorascensor en 1 y sensor ascensor en bajo son cuatro entradas quenos informan de que el ascensor, en su movimiento vertical, seencuentra en alguna de las cuatro plantas existentes en el edificio.Cuando el ascensor se esté moviendo podremos observar como estosdetectores se activan o desactivan en función de donde esté elascensor.

La Célula fotoeléctrica es una fina línea verde que podremosobservar cuando la puerta del ascensor está abierta. Si pulsamos conel ratón sobre ella aparecerá el dibujo de una persona justo a laentrada de la cabina, interrumpiendo el rayo e iluminándose el pilotocorrespondiente en la lista de Entradas.

La cabina dispone además de dos detectores de fin de carrerade las puertas del ascensor: Sensor puertas abiertas y Sensorpuertas cerradas. Activándose una u otra según que las puertas dela cabina estén completamente abiertas o completamente cerradas.

4.5.2 Salidas

En cuanto a las Salidas. Las cuatro primeras corresponden alas luces de los paneles de llamada de cada uno de los pisos: Luzbotón piso 3, Luz botón piso 2, Luz botón piso 1, Luz botónpiso B.

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Las cuatro siguientes son también luces, pero esta vezpertenecen al cuadro de mandos de la cabina del ascensor: Luzbotón cabina 3, Luz botón cabina 2, Luz botón cabina 1, Luzbotón cabina B.

Las dos siguientes son: Motor ascensor arriba y Motorascensor abajo. Cuando el controlador lógico programable activealguna de estas salidas el ascensor subirá o bajará, según la ordenque se le haya dado.

Abrir puerta ascensor y Cerrar puerta ascensor nospermiten activar los motores de la puerta de la cabina.

Como podemos observar, al lado de cada una de estas cuatroúltimas salidas hay un botón que nos permite accionarlamanualmente, pudiendo situar el ascensor en cualquier circunstanciaque nos plazca y así poder comprobar con mayor exactitud elcomportamiento del control ante cualquier contingencia.

4.5.3 Cuadro eléctrico

En el Cuadro eléctrico disponemos varios relés térmicos ymagnéticos los cuales saltarán cuando en alguno de los motores seprovoque una sobrecarga o un cortocircuito respectivamente. Pararestaurar el funcionamiento de la planta hemos de situar los relés ensu posición original.

Disponemos, además, de un relé de seguridad que saltarácuando se dé alguna circunstancia peligrosa, tanto para los usuarioscomo para los equipos de mantenimiento. Como pueden ser: elaccionar los motores del ascensor cuando la puerta está abierta; ointentar abrir la puerta del ascensor cuando la cabina se encuentra enuna zona entre dos pisos.

4.5.4 Control de la planta

Los ejercicios de automatización que se pueden llevar a cabocon esta instalación son múltiples y variados, por lo que dejamos alusuario y a su experiencia con dichos aparatos el modo de control deesta planta.

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4.6 Planta n.4: Cintas transportadoras.

Esta instalación está basada en un sistema de llenado y vaciadode piezas existente en una factoría cercana. Al abrirlo nos apareceráuna ventana con el siguiente dibujo:

Figura 4.9: Cintas transportadoras

Nos encontramos ante una planta que presenta un total de 16entradas digitales, 14 salidas digitales, dos ascensores, dos cintastransportadoras y hasta un máximo de 5 cajas.

En la parte superior derecha del dibujo hay dos botones:Nuevo Carro que nos permitirán respectivamente introducir unnuevo carro, hasta un máximo de cinco, y Eliminar Carro que nospermite retirar uno de los carros existentes, hasta un mínimo deuno. Estas acciones solo podrán llevarse a cabo eficazmente cuandoel ascensor de vaciado o Ascensor 2 se encuentre en su posicióninferior.

4.6.1 Entradas

Las tres primeras entradas son: Posición superior ascensor1, Posición media ascensor 1 y Posición Inferior ascensor 1.Como vemos todos estos sensores son detectores de posicióncorrespondientes al Ascensor 1, que se encuentra en la parteizquierda de la ventana. Debido a su función a veces lodenominaremos también ascensor de llenado; ascensor cuyomovimiento es vertical.

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Figura 4.10: Lista de Entradas de Cintas Transportadoras

Como podemos observar, en la barra por la que se mueve dichoascensor hay tres cuadrados verdes con un punto rojo en medio.Estos son los detectores de posición de dicho ascensor. Cuando elAscensor 1 se encuentre en alguna de las tres posicionesmencionadas se activará el sensor correspondiente. Este hecho loveremos reflejado en la lista de Entradas iluminándose la bombillacorrespondiente al sensor sobre el que se encuentre el ascensor.

Las dos siguientes entradas tienen funciones análogas pero enreferencia al Ascensor 2 o ascensor de vaciado, el cual se encuentraa la derecha del dibujo. En este caso solo disponemos de dos nivelesde detección de la posición del ascensor: Posición superiorascensor 2 y Posición inferior ascensor 2.

Si nos situamos sobre el nombre Detector de presencia en elascensor 2 veremos que se ilumina en rojo un pequeño detector depresencia que se encuentra en dicho ascensor. Su misión es detectarsi ha llegado algún carro al extremo del ascensor.

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Del mismo modo, pero en el ascensor de llenado actuará elDetector de presencia en el ascensor 1.

Además, en este tipo de detectores, si situamos el cursor sobreellos en el dibujo su nombre en la lista de Entradas pasará a ser decolor azul, de modo que sea más fácil su localización.

El Detector de presencia en el tramo superior se activarácuando un carro pase por la zona de entrada de la cintatransportadora de arriba, teniendo en cuenta el sentido en el que sedesplazan las cajas sobre dicha cinta. Mientras que el Detector desaturación del tramo superior nos indica que un carro estápasando por la zona de salida de la cinta transportadora de arriba.

La cinta transportadora inferior también dispone de estos dosdetectores, los cuales encontraremos bajo la denominación:Detector presencia tramo inferior y Detector saturación tramoinferior.

En el Ascensor 1 o ascensor de llenado disponemos de unossensores que indican si hay o no piezas en la caja. En cada cajaentran ocho piezas, cuatro abajo y cuatro arriba y hay un sensor depresencia por cada una de las piezas. Los cuatro sensores de abajoestán conectados en serie, por lo que solo se activará cuando lascuatro piezas inferiores estén colocadas. Esta señal de entrada secorresponde con Nivel inferior piezas completo.

Los cuatro detectores de presencia de las cuatro piezassuperiores también están conectadas en serie y, por tanto,funcionarán de manera análoga. Es decir, cuando en una caja esté enel ascensor de llenado y la fila superior de piezas esté completa seactivará la señal Nivel superior de piezas completo. Si tenemosen la fila superior tres, dos, una o ninguna pieza la señal estarádesactivada.

La entrada Seta de emergencia nos indica si está o nopulsada dicha seta en el Interface Hombre-Máquina que tenemos enel centro de la ventana. Al activar dicho elemento abrimos el circuitode alimentación de la planta con lo que se detienen todos losaparatos eléctricos del sistema.

El Interface Hombre-Máquina también tiene un pulsador verde,representado en la lista de entradas por Pulsador verde. Cada vezque pulsemos la Seta de emergencia se abrirá, como ya hemosdicho, el circuito de alimentación de la planta y para volver a cerrar el

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circuito y restablecer la fuente de energía hemos de desactivar la setay accionar, a continuación, el Pulsador verde.

Aunque no pertenece realmente a la planta, el manipulador opinza, situada a la izquierda del dibujo interactúa con ella, ya que esla encargada de llenar las cajas con las piezas correspondientes.¿Que quiere decir esto? Que no somos nosotros quienes controlan elmovimiento y las funciones de la pinza, pero si controlamos lascomunicaciones con dicho elemento.

De la pinza recibiremos una señal, la última de la lista deEntradas, llamada Manipulador preparado, la cual estará activadacuando la pinza se encuentre agarrando una pieza y en posición deespera. Cuando la pinza reciba la señal correspondiente de nuestrosistema esta se moverá para dejar la pieza en la posición quecorrespondería a una caja sobre el ascensor de llenado en la posiciónintermedia. Si la pinza chocase con algún elemento, como porejemplo el ascensor, se volvería de color rojo, indicando que se hadañado la pinza y retornaría a la posición de espera. Si se soltase lapieza cuando el ascensor de llenado esté por debajo de la posiciónintermedia y cayese desde una altura considerable quedaríadefectuosa. Cuando una pieza pasa a estar defectuosa su colorcambia al rojo.

4.6.2 Salidas

La señal de salida con la que damos permiso a la pinza paraque inicie su proceso es la última de todas y se denomina Activarmanipulador.

Una vez la pinza haya colocado una pieza esta vuelve a su sitioy desaparece de la ventana. En ese tiempo la planta a la quepertenece la pinza está fabricando una nueva pieza. Para una mayorversatilidad de este ejercicio hemos incluido la posibilidad demodificar el tiempo en el que la planta de fabricación tarda enconstruir una pieza. Basta con hacer click sobre el tiempo defabricación y nos aparecerá un sencillo menú para hacerlo. Cuandouna pieza está siendo fabricada disponemos debajo de un cronómetroindicando el tiempo que resta para ello.

Una vez la pieza esté fabricada volverá la pinza a su posición deespera, y depositará la pieza en una caja en cuanto le demos otraseñal. Además, la pinza las va situando de izquierda a derecha en lacaja, es decir, si ha colocado la pieza que se encuentra más a laizquierda la siguiente pieza será la segunda más a la izquierda y si la

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que ha colocado es la pieza más a la derecha la siguiente pieza serála más a izquierda, ya que empezaría otra fila.

Figura 4.11: Lista de Salidas de Cintas Transportadoras

Esta función es interna de la propia pinza y no podemos actuarsobre ella, así que hemos de tener cuidado al realizar el control, paraque no queden cajas semivacías.

La primera en la lista de Salidas es Cilindro Ascensor 2, lacual está conectada al circuito de mando de un cilindro neumáticoque nos permite mover verticalmente el Ascensor 2. Cuando estaseñal esté desactivada el cilindro tendrá su pistón en la posicióninferior y, por tanto, el ascensor estará abajo. Cuando activemos laseñal el pistón se desplazará hasta el otro extremo del cilindro y elascensor subirá hasta arriba. Como podemos apreciar el que elcilindro neumático disponga tan solo de dos posiciones de reposoprovoca que el ascensor solo podrá estar parado en dos posiciones.

Motor Entra en Ascensor 2 y Motor Sale de Ascensor 2 nospermiten controlar el funcionamiento la pequeña cinta transportadorade rodillos que hay en dicho ascensor. Activando una u otra cualquiercaja sobre el ascensor se desplazará horizontalmente hacia laizquierda o hacia la derecha, es decir, saldrá o entrará en el ascensor.

Las cuatro siguientes Salidas tienen funciones similares a lasanteriores, pero respecto al Ascensor 1. Cilindro 1 Ascensor 1 y

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Cilindro 2 Ascensor 1 controlan el movimiento vertical delascensor, mientras que Motor Entra en Ascensor 1 y Motor Salede Ascensor 1 actuarán sobre los rodillos de dicho ascensor.

Vemos que ahora disponemos de dos cilindros neumáticos,conectados en serie, en vez del único necesario para el caso anterior.

Esto se debe a que el ascensor ha de poder estar parado entres posiciones distintas. De este modo cuando la señalcorrespondiente a ambos cilindros esté desactivada el ascensorestará en la posición inferior; cuando uno de ellos esté activado y elotro no el ascensor estará en la posición media; y cuando ambosestén activados el ascensor se encontrará en la posición superior.

Motor Cinta Tramo Superior es la señal de salida que activala cinta transportadora de arriba. Esta cinta solo dispone de unaseñal, ya que al contrario de las pequeñas cintas de los ascensores,esta solo desplaza las cajas que hay sobre ella en un sentido: dederecha a izquierda, o desde un punto de vista funcional, de la zonade vaciado a la zona de llenado.

La cinta transportadora de abajo tiene un funcionamientosimilar, pero desplazando las cajas desde la zona de llenado a la devaciado. Este movimiento de izquierda a derecha se obtieneactivando la señal Motor Cinta Tramo Inferior.

Cada una de las cintas transportadoras dispone, además, dedos topes en su parte final, controlados en cada una de ellas por lasseñales de salida Balancela Tramo Superior y Balancela TramoInferior.

Vemos, por ejemplo en la cinta de rodillos de arriba, que haydos pequeños topes rectangulares de color naranja. Cuando su señalcorrespondiente está desactivada sobresale el tope del extremo,mientras que el otro queda oculto. De este modo las cajas pueden irhasta la entrada del ascensor, pero sin poder entrar en él. Sin en estasituación activamos la señal Balancela Tramo Superior bajará eltope del final y subirá el que se encuentra más a la derecha. Asíconseguiremos que solo el carro que se encuentra en el extremopueda entrar en el ascensor, mientras que las cajas que están detrásno pueden desplazarse, debido a que el tope se lo impide. Es decir,activando y desactivando estas señales conseguimos que las cajaspuedan entrar en los ascensores correspondientes de uno en uno.

Hemos de tener en cuenta que si activamos alguna de estasbalancelas justo cuando está pasando sobre el tope que va a subir, elcarro queda un poco levantado y no puede avanzar más. Esto se

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representa en la planta con un cambio de color de la caja, ya quepasa del amarillo al rojo. Para mover manualmente las cajas, tantoen este caso de bloqueo como en cualquier otro caso, bastará conpulsar con el ratón sobre dicha caja y arrastrarla hasta otro lugar enla cinta, o hasta uno de los ascensores o la otra cinta.

Las dos Salidas que nos quedan por explicar son las quecontrolan las luces verde y roja del Interface Hombre-Máquina:Lámpara verde y Lámpara roja.

Vemos que algunas de las salidas disponen al lado su nombreen la lista de un pequeño pulsador, cuya función es la de ser unactuador manual. Es decir, estos pulsadores no corresponden aningún botón “real”, sino que representan la actuación que podríarealizar sobre la planta, por ejemplo, un operario.

4.6.3 Cuadro eléctrico

En el cuadro eléctrico tenemos dos relés que protegen a lainstalación eléctrica de los cortocircuitos que pueden aparecer enmotores eléctricos que controlan el sentido del movimiento de lascintas de rodillos de los ascensores: Relé Magnético RodillosAscensor2 y Relé Magnético Rodillos Ascensor 1.

4.6.4 IHM

Figura 4.12: Interfaz Hombre-Máquina

Disponemos además de una botonera: el Interface Hombre-Máquina o IHM. Dispone de una Seta de emergencia , la cual abre elcircuito de alimentación si la activamos a causa de una situación pocosegura; una Pulsador verde, que nos permite activar, por ejemplo,el movimiento del Ascensor 2 o restablecer la alimentación del

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circuito, según el momento en el que actuemos sobre dicho pulsador.Las dos luces, lámpara roja y lámpara verde, nos facilitan elmanejo del IHM, indicándonos cuando podemos pulsar, por ejemplo,el botón verde o cuando hemos pulsado la seta.

4.6.5 Control de la planta

El enunciado del control de esta planta es el siguiente: las cajasllenas se vacían manualmente, ya que se supone que un operario lasvacía, cuando llegan al Ascensor 2 estando este en la parte inferior.Una vez vacía el operario pulsa el botón verde del IHM y el ascensorcomienza a subir hasta la posición superior. Desplazamos la caja a lolargo de la cinta transportadora superior hacia el ascensor de llenado,y en la posición media de este es donde damos las órdenes dellenado al sistema pinza. Una vez la caja esté llena de piezas, lallevamos a su posición original, donde de nuevo será vaciado sucontenido.

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4.7 Planta n.5: manipulador industrial

Esta instalación nos propone como ejercicio automatizar unmanipulador industrial. Al ejecutar el programa se abrirá una ventanacon el siguiente dibujo del manipulador, situado en la parte inferiorderecha:

Figura 4.13: Manipulador Industrial

A simple vista vemos que el manipulador dispone de variosdetectores de presencia, dos fines de carrera y una pinza que sepuede mover horizontalmente gracias a un motor eléctrico yverticalmente gracias a electroválvulas. En total hay 16 entradas y9 salidas digitales, las cuales pasamos a explicar a continuación.

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4.7.1 Entradas

La lista de las 16 entradas digitales aparece en la parteizquierda de la ventana y será tal como:

Figura 4.14: Entradas de Manipulador Industrial

En el movimiento que puede ejecutar verticalmente la pinzaesta tendrá dos fines de carrera que pondrán cota a dichomovimiento. A estas señales de entrada corresponden Fin carreravertical arriba y Fin carrera vertical abajo. De este modo cuandoel manipulador se encuentre completamente recogido, como sucedeal iniciar esta aplicación, está activada la entrada Fin carreravertical arriba. Cuando el manipulador esté completamenteextendido será Fin carrera vertical abajo la señal activada.

El manipulador posee en su extremo una pinza para agarrarpiezas y poder desplazarlas. Las dos siguientes señales nos indican sila pinza está abierta o cerrada: Sensor pinza cerrada y Sensorpinza abierta.

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En la pinza existe además un detector de presencia que nospermite determinar si el manipulador ha agarrado o no una pieza.Este sensor está en la lista bajo el nombre: Sensor pieza en pinza.

Fin carrera horizontal izq y Fin carrera horizontal dcha seactivan respectivamente cuando el motor eléctrico que permite elmovimiento horizontal del manipulador se encuentra en uno de losdos extremos del raíl. Al arrancar esta planta, la pinza está en laparte más a la izquierda, por lo que estará iluminada la bombillacorrespondiente a Fin carrera horizontal izq.

La señal OK-Variador nos indica el correcto funcionamiento delvariador de frecuencia que controla al motor eléctrico. En generalpodemos afirmar que solo se apagará esta señal cuando salte algunode los relés del cuadro, es decir, cuando se interrumpa laalimentación eléctrica a la planta.

Cuando pulsamos la seta de emergencia (Seta emergencia)del IHM abrimos el circuito de alimentación de la planta, por lo queesta deja de recibir energía eléctrica. El suministro se restableceráuna vez hallamos levantado dicho pulsador.

La señal Manual/Automático se corresponde con el estado deuna de las llaves del IHM y según esta se encuentre hacia la M(manual) o hacia la A (automático) así será el modo en el quepodremos activar los distintos actuadores.

Sensor de posición 1,2,3,4,5 y 6 son las últimas de lasEntradas de las que dispone esta planta. Se encuentran situados enel raíl sobre el que se mueve horizontalmente el manipulador yfuncionan como detectores de posición de dicho elemento,activándose cuando este pasa por alguno de ellos.

4.7.2 Salidas

Las dos primeras, Motor derecha y Motor izquierda, son lasseñales que activan el funcionamiento del motor eléctrico en uno uotro sentido, de modo que el manipulador se desplazaráhorizontalmente sobre el raíl hacia la derecha o hacia la izquierda.

Motor rápido/lento nos permite elegir entre dos frecuenciasde alimentación del motor anterior, pudiendo por tanto, seleccionarentre dos velocidades para el movimiento horizontal.

Electroválvula arriba y Electroválvula abajo controlan elmovimiento vertical de la pinza, haciendo que esta suba o baje segúncual de las dos esté activada por el controlador.

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Electroválvula abre pinza y Electroválvula cierra pinzadeterminan el estado de la pinza, dependiendo de si queremos cogeruna pieza o depositarla en su lugar correspondiente.

Piloto “en servicio” se corresponde con la luz verde del IHM,mientras que Piloto “Alarma” se corresponde con la luz roja,situado encima de la seta de emergencia.

La lista de Salidas se encuentra en la parte derecha de laventana:

Figura 4.15: Salidas del Manipulador Industrial

4.7.3 Cuadro eléctrico

El cuadro eléctrico dispone de dos relés o interruptoresautomáticos, uno térmico y otro magnético, que se pondrán enfuncionamiento, respectivamente, cuando el motor eléctrico esté ensobrecarga o en cortocircuito.

4.7.4 IHM

En la parte izquierda están situadas las llaves para activarmanualmente el motor hacia la izquierda o hacia la derecha o laselectroválvulas que controlan el movimiento vertical delmanipulador. En el centro y abajo esta la llave con la que podemosdeterminar si la pinza está abierta (A) o cerrada (C).

Estas tres llaves solo están operativas cuando la llave que seencuentra en la posición superior central del IHM esta en M (manual),cuando esté en automático (A) será el PLC el que controle elfuncionamiento del sistema.

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En la parte derecha se encuentran los pilotos “en servicio”,“alarma” y la seta de emergencia.

El manipulador dispone además de un encoder situado en suparte superior. Si colocamos el puntero del ratón sobre él nos dará,en cada instante, su posición horizontal.

Coincidentes con los sensores de posición 4,5 y 6 están laszonas de recogida de piezas amarillas, azules y rojas, las cuales hande ser repuestas de piezas manualmente, mediante los botones quehay debajo de cada una.

Bajo el sensor de posición 1 se encuentra la zona dondedepositaremos las piezas. En cada instante podremos ver el color delas tres últimas piezas depositadas.

El IHM se encuentra situado en el medio de la ventana y tendráel siguiente aspecto:

Figura 4.16: Interfaz Hombre-Máquina

4.7.5 Control de la planta

Viendo las posibilidades de esta planta, uno de los controlesposibles puede ser: ir cogiendo piezas de un determinado color, o enuna secuencia determinada e irlas depositando en la zona de vaciado.

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4.8 Planta n.6: ascensor industrial

Esta es la última de las plantas contenidas en este paquete desoftware. Se trata de un ascensor perteneciente a un almacén aéreo,que ha de llevar carritos entre dos carriles situados a diferente altura.Los raíles por los que circulan los carritos tienen una pequeñainclinación respecto a la horizontal, por lo que estos se mueven porgravedad. El aspecto de esta planta será el siguiente:

Figura 4.17: Ascensor Industrial

En la parte inferior izquierda se encuentra el carril de entrada.En él hay una balancela, que determina si un carro pasa o no alsiguiente tramo y de un detector de presencia de carro en elextremo.

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En el centro podemos encontrarnos con el ascensor, cuyo carriltambién dispone de balancela y sensor de presencia. También hay, enel ascensor, dos fines de carrera y cuatro sensores inductivos, sinolvidarnos, además del motor eléctrico que mueve verticalmente elascensor.

El carril de salida dispone de un detector de presencia, que seactivará cuando un carro pase por él.

4.8.1 Entradas

De un modo más detallado, esta planta dispone de 16Entradas y 11 Salidas. La lista de Entradas, que está en la partesuperior derecha de la ventana será del modo:

Figura 4.18: Entradas del Ascensor Industrial

Las dos primeras, Fin carrera abajo y Fin carrera arriba,son los fines de carrera del ascensor en su movimiento vertical y lospodremos encontrar en los extremos del eje vertical del ascensor.Como particularidad señalaremos que cuando se activa cualquiera deellos actúa como si pulsásemos la seta de emergencia, es decir, se

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abre el circuito de alimentación y la planta deja de funcionar,volviendo esta a estar operativa cuando pulsemos el botón deRearme que hay en el IHM.

Sensor inductivo 1,2,3 y 4 son cuatro sensores que seactivarán, respectivamente, cuando el ascensor pase por ellos. Si nosfijamos, el carril del ascensor estará alineado con el carril de entradacuando el ascensor esté activando simultáneamente los sensoresinductivos 3 y 4. Análogamente, estará alineado con el carril de salidacuando estén activados simultáneamente los sensores 1 y 2.

Sensor carril entrada es también un sensor inductivo, soloque este se encuentra sobre el carril de entrada de los carritos, demodo que cuando la balancela impida pasar a un carrito este seencontrará activando detector.

La función de Sensor carril salida es informarnos de cuandoun ascensor pasa por el carril de salida y, por tanto, cuando aabandonado el ascensor un carrito.

De igual modo, cuando un carrito esté en el carril del ascensor,un poco antes de la balancela encontraremos el Sensor depresencia ascensor, cuya naturaleza y funciones son análogas a lasde Sensor carril entrada.

La entrada Manual/Automático se activa desde una llavesituada en la parte central del IHM. Al arrancar el programa la plantase encontrará, por defecto, en estado manual (con la bombillaapagada) y si giramos la llave y lo pasamos a automático. Hemos derealizar el control de modo que en estado manual solo podamosactuar sobre la planta desde el IHM, pasándole el control al autómatacuando giremos la llave a la posición Automático.

La entrada Rearme nos indicará cuando hemos pulsado dichobotón en el IHM, el cual cierra los interruptores del circuito dealimentación, encendiéndose la bombilla correspondiente.

Ok-Variador nos indica si llega o no corriente al variador. Paraque esto suceda ha de estar encendida la señal de salida Activarpotencia y tras unos segundos se activará dicha entrada, momento apartir del cual el variador de frecuencia, y por tanto el motor, estaránoperativos. Cuando pulsemos la Seta de emergencia o cuando elcircuito de alimentación se abra por alguna otra causa se desactivarádicha entrada.

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Magnetotérmico de potencia es una entrada que nos indicasi ha saltado alguno de los relés del sistema, tanto el relé térmicocomo el relé magnético.

La Seta emergencia también podremos encontrarla en el IHM.Cuando la pulsemos se abrirá el circuito de alimentación de la planta,la cual se restablecerá cuando tras desactivar la seta, pulsemos elbotón Rearme.

Las entradas Subir y Bajar se activan cuando pulsemos suscorrespondientes botones en el IHM. El control ha de ser tal, queestando la planta en Manual si pulsamos un de estos botones el PLCactivará el motor del ascensor para que este suba o baje, según elcaso.

4.8.2 Salidas

La lista de las once Salidas, que se encuentra debajo de la deEntradas, tendrá el siguiente aspecto:

Figura 4.19: Salidas del Ascensor Industrial

Motor arriba y Motor abajo nos sirven para activar el motordel ascensor en un sentido o en otro, con lo cual este subirá o bajará

Velocidad ascensor indicará si la velocidad aplicada a dichoelemento es lenta (señal desactivada) o rápida (señal activada),teniendo en cuenta que, tanto el valor de las velocidades lenta yrápida, como el paso de una a otra velocidad se produce en el tiempoque le hayamos dado a las velocidades máxima, mínima, y rampas deaceleración y deceleración en el variador.

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Cuando la señal Activar potencia tenga encendida la luzcorrespondiente se cerrará el circuito de alimentación de la planta,por lo que esta se encontrará operativa.

Balancela carril entrada y Balancela carril salida son lasdos balancelas que hay en el sistema, una en el carril de entrada y laotra en el ascensor. Su misión es la de impedir que pasen los carritosde dicha posición mientras que estén desactivadas sus señales. Unavez actuamos sobre una de las balancelas esta subirá de modo quedejará pasar al primero de los carritos. Un tope que hay en la partede atrás de la balancela impide que pasen los demás carritos que hayen la cola.

Lámpara verde y Lámpara roja son las señales que activanlas luces situadas sobre el IHM, indicándonos respectivamente elfuncionamiento normal de la instalación o una parada de emergencia.

El PLC también puede controlar las luces que hay en losbotones del IHM: Luz botón subir, Luz botón bajar y Luz botónrearme. Podemos controlarlas de modo que las dos primeras seenciendan cuando activemos dichos pulsadores estando la planta enmodo manual y la tercera que se encienda cuando en el sistema sehaya producido una parada de emergencia y todavía no se pulsara elbotón de rearme.

4.8.3 Variador

En el circuito eléctrico del sistema existe, entre el PLC y elmotor del ascensor un variador de frecuencia, que tendrá el siguienteaspecto:

Figura 4.20: Variador de frecuencia

Dicho elemento posee cuatro botones y una pequeña pantalla.Actuando sobre los dos primeros podemos movernos a través decuatro parámetros distintos: ACC (velocidad máxima), DCC(velocidad mínima), HSP (rampa de subida y LSP (rampa debajada). Todos ellos en Hertzios. Pulsando el botón DAT aparece elvalor del parámetro que aparecía en la pantalla en ese instante, los

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dos primeros botones nos servirán ahora para modificar dichosvalores y si deseamos que el nuevo valor quede grabado hemos depulsar el botón ENT .

El motor del ascensor es un motor de corriente continua decuatro polos, por lo que la relación entre la frecuencia y lasrevoluciones por minuto vendrá dada por la siguiente expresión:

f=n*p/60

donde f es la frecuencia en Hz, p el número de pares de polos y n lasrevoluciones por minuto.

4.8.4 Control de la planta

El funcionamiento de esta planta es muy simple, por lo quetambién lo será su programación y control por PLC. Cada vez que elascensor, sin ningún carrito en él, esté alineado con el tramo deentrada, activamos la balancela de entrada. Una vez el sensor depresencia del ascensor detecte el carrito subimos el ascensor hastaalinearlo con el carril de salida y la activación del detector situado endicho tramo nos indicará que el carrito ya ha abandonado elascensor, iniciándose de nuevo el proceso.

4.9 Histórico de errores

Para realizar un mejor seguimiento durante el aprendizaje ypara llevar un mejor control de la evolución del alumno en laprogramación de PLC’s, el educador dispone de un histórico deerrores en cada una de las plantas.

Dicho histórico no es más que un fichero de texto en el quequedan guardados todos los eventos importantes durante lautilización de cada una de las plantas. Entre estos eventos, a cadauno de los cuales acompañan la fecha y la hora, están el inicio y findel programa, el momento en el que haya saltado alguno de los relés,se pulse la seta de emergencia o cualquier otro evento “extraño” quesuponga la detención del normal funcionamiento de la planta.

Cada uno de estos archivos se encuentra en el directoriocorrespondiente a la planta con la que estemos trabajando, dentro dela carpeta “Archivos ...”.

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5. PlantConnect: interface a PLC real y PLC simulado

5.1 Introducción

Tal y como ya se ha señalado en la introducción, PlantConnectes el módulo de este paquete de software que permite controlar lasinstalaciones simuladas por PlantSim de dos modos distintos:

• PLC reales, de cualquier marca.

• el simulador de PLC de Siemens (S7-PLCSIM).

El primero de dichos controles se realizará a través, además, dela interface hardware EasyPortD16. Esto nos permitirá la adquisiciónde las salidas del sistema de control real para el accionamiento de losactuadores de la instalación simulada y la transferencia del estado delos sensores de la instalación a las entradas del sistema de control,con un máximo de 16 entradas y 16 salidas digitales.

La figura que aparece a continuación ilustra el funcionamientodel sistema. De izquierda a derecha: las salidas del controlador realse adquieren por medio de la interface EasyPort D16. PlantConnectdetecta las señales de esta última, a través del puerto serie del PC, ylas trasmite a los actuadores de la instalación simulada.

Figura 5.1: Interconexiones entre módulos

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En el otro sentido: PlantConnect detecta el estado de lossensores de la instalación, a través del puerto serie se encarga detransmitirlos al EasyPort y después al PLC real, gestionando lasactuaciones en función de las entradas recibidas.

En el caso de no disponer de un PLC real y/o de la interfaceEasyPort podremos realizar el control mediante un PLC simulado quenos proporciona la empresa Siemens. Se trata de un simulador de susautómatas de la serie S7-300 y S7-400: el S7-PLCSIM y su filosofíade funcionamiento, como podemos apreciar en la siguiente figura, esla misma que en el control mediante un PLC real.

5.2 Comandos del menú

El menú que nos encontramos al manejar el móduloPlantConnect será similar al que podemos ver en el siguiente dibujo:

Figura 5.2: Menú Archivo de PlantConnect

Su manejo resulta muy sencillo e intuitivo, por lo que no ofreceninguna dificultad o duda en su manejo.

Al abrir el menú Archivo podremos optar por dos posibilidades:Datos del equipo y Salir.

Datos del equipo nos permite obtener ciertas característicasdel PC en el que se encuentra PlantConnect que nos pueden resultarútiles, tales como el nombre del equipo y su dirección IP.Seleccionando esta opción aparecerá la siguiente ventana:

Figura 5.3: Información del equipo dada por PlantConnect

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Esta información nos será útil en el caso de que PlantConnect yPlantSim pertenezcan a dos equipos distintos de una misma red local.

Para realizar entonces la conexión entre ambos elementos senecesitará la IP del equipo en el que se encuentre PlantConnect y hade ser introducida en el equipo en el que se encuentra PlantSim, yaque este es el módulo desde el cual se inicia la conexión.

Si elegimos la opción Salir se cerrará el módulo PlantConnect,y con el se cerraran todas las conexiones realizadas, tanto hacia elmódulo PlantSim como hacia un PLC real o simulado.

La opción Conectar con... es la más interesante y la que másutilizaremos, ya que desde ella podremos iniciar la comunicaciónentre PlantConnect y el controlador lógico programable. Al pincharcon el ratón sobre ella nos aparecerán dos opciones:

Figura 5.4: Menú Conectar con...

La primera de ellas tratará iniciar la comunicación con elsimulador de autómata S7-PLCSIM. El estado de dicha comunicaciónpodremos verla reflejada en la segunda de las barras de estado de lasque dispone la ventana de PlantConnect.

Si en nuestro equipo disponemos del S7-PLCSIM y lo tenemosabierto, la conexión se realizará sin ningún problema. Dicha barra nosinformará, además, del estado en el que se encuentra dichosimulador (si está en STOP, en RUN...).

Para las comunicaciones entre PlantConnect y el PLC simuladode Siemens hemos creado un control OCX (Puente.ocx) cuya misiónes comunicarse con el S7ProSim (componente OCX del S7-PLCSIM).

La segunda de las opciones intentará establecer lacomunicación con el PLC real de que dispongamos, siempre que sehayan realizado las conexiones pertinentes y que dispongamos de lainterface EasyPort D16. También en este caso podremos conocer elestado de la conexión atendiendo a los mensajes de la barra deestado inferior.

La opción ? nos permitirá acceder a este manual de usuario o auna ventana que nos dará información sobre los creadores de estesoftware.

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Todo ello según elijamos la opción Manual del usuario oAcerca de S7-PlantConnect.

5.3 Funcionamiento de PlantConnect

Al ejecutar PlantConnect se desplegará una ventana, queademás del menú anteriormente explicado tendrá otros elementos:

Figura 5.5: S7-PlantConnect

En esta ventana podemos distinguir entre tres columnasclaramente diferenciadas. Las columnas izquierda y central secorresponden con Inputs y Outputs, es decir, con entradas y salidas.El encendido de uno de los leds Output coincide con la activación dela correspondiente salida del autómata, mientras que la activación deuna de las entradas de la planta coincide con el encendido delcorrespondiente led Input.

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En caso de conectarnos a un PLC real a través de la EasyPort ysi su conexión está activa el encendido de sus leds se corresponderácon la de los pilotos de PlantConnect.

La columna de la derecha representa 16 interruptores digitales.Estos podrán utilizarse para activar los diferentes actuadores de laplanta sin que esta se haya conectado a un PLC. De este modopodremos familiarizarnos con el funcionamiento de la planta y con losdistintos elementos que los componen antes de realizar el control.Cuando PlantConnect esté conectado a un PLC estos interruptoresestarán deshabilitados, para así evitar interferencias en elfuncionamiento de la planta.

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6. S7-PLCSIM: el simulador de PLC’s de Siemens

6.1 Introducción

El siguiente módulo del cual vamos a hablar no pertenece aeste paquete software, sino que es un módulo independiente quepodremos obtener de la empresa Siemens. Su nombre es S7-PLCSIMy está dedicado a la simulación de los controles lógicos programablesde la serie S7-300 y S7-400.

Gracias a dicho módulo podremos editar el programa de PLCen KOP, FUP o AWL y así resolver el problema de la automatizaciónde alguna de las plantas disponibles. Una vez editado y puesto afuncionar el programa podremos conocer no solo el estado de lasentradas, salidas, marcas, temporizadores o contadores que hay en elprograma, sino que también tendremos acceso, mientras se ejecutael programa, al resultado lógico de cada una de las líneas de código outilizar símbolos que faciliten la edición, comprensión y corrección delprograma.

En este capítulo afrontaremos la descripción de este simuladorde PLC, si bien, a partir de ahora utilizaremos la denominación PLCcuando vayamos a referirnos a un PLC simulado.

6.2 Como realizar un proyecto en el S7-PLCSIM

Lo primero que hemos de hacer es abrir el AdministradorSIMATIC, tras lo cual aparecerá una ventana con el título SIMATICManager. En el menú Archivo pulsamos sobre la opción Asistente‘Nuevo Proyecto’, aparecerá entonces una ventana de introducciónen la cual no tenemos nada que modificar, por lo que pulsamos en elbotón Siguiente.

Otra ventana nos preguntara, a continuación, ¿Qué CPUutiliza en su proyecto?. Se refiere a la CPU del PLC y para el S7-PLCSIM hemos de elegir entre tres opciones distintas: 315-2DP,316-2DP y 318-2DP. Para este ejemplo de realización de unproyecto tomaremos la primera de ellas y hacemos click enSiguiente.

¿Que bloques desea insertar?, es la siguiente pregunta quehemos de responder. Para ellos marcaremos la casilla que hay al ladode cada uno de los bloques que nos interesen, por ejemplo, el OB1 yel OB100. También será necesario determinar en que lenguaje va a

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ser editado el programa: AWL, KOP o FUP y tras ello pulsamosSiguiente.

Como último paso hemos de darle un nombre a nuestroproyecto y tras esto pulsamos Finalizar. Tras unos segundos deespera se habrá creado nuestro proyecto abriéndose una ventana enla que aparecerán todos los elementos anteriormente especificados.

Si deseamos añadir, por ejemplo, una función FC hemos deactuar del siguiente modo: situamos el puntero sobre Bloques yhacemos click con el botón derecho del ratón. Nos aparecerá una listade opciones en la cual iremos a Insertar nuevo objeto y de ahí aFunción. Como vemos en dicha lista son muchos otros los elementosque podremos insertar en nuestro proyecto (FC, FB, DB,...).

Una vez tengamos todos los bloques necesarios, obtenidos en laetapa de diseño del control de la planta, hacemos un doble clicksobre el primero de ellos, por ejemplo el OB1. Actuando de estemodo se abrirá una nueva ventana llamada KOP/FUP/AWL seguidodel nombre del bloque y del de nuestro proyecto. Será aquí dondeescribamos el contenido de dicho bloque.

Una vez escrito lo grabamos y cerramos dicha ventana.Haremos lo mismo con los demás bloques de nuestro proyecto.

Hasta ahora no hemos entrado realmente en materia, ya queestos pasos son los mismos que hemos de dar en caso de quetengamos un PLC real de Siemens.

Para abrir el S7-PLCSIM hemos de volver a la ventana principalSIMATIC Manager y en Herramientas pulsamos sobre la opciónSimular módulos. Tras unos segundos de espera se abrirá unaventana con el simulador de PLC.

En la parte izquierda de dicha ventana podremos encontrarunas casillas en las que determinaremos el estado del PLC: RUN,RUN-P o STOP.

Es interesante acudir al menú Insertar, ya que con élpodremos visualizar las entradas, salidas, marcas, temporizadores ocontadores que utilicemos en la automatización. Por ejemplo,podemos insertar el EB0, EB1, AB4 y AB5 ya que son los queutilizaremos en nuestros proyectos. En cada una de las pequeñasventanas de estos bytes aparecerá una casilla correspondiente a cadabit y nos indicará si está o no activado.

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En esta situación ya es posible conectar PlantConnect. Por tantosi ejecutamos este programa y en su menú le indicamos que seconecte a S7-PLCSIM esta se llevará a cabo sin problemas y en subarra de estados nos indicará que el PLC se encuentra en STOP, porejemplo. Si cambiamos su estado a RUN también cambiará su estadoen la barra de PlantConnect.

Si ahora activamos la casilla 4, por ejemplo, de AB4 veremosque se activa A4.4 en la columna de Outputs de PlantConnect,verificándose la comunicación entre ambos elementos. De igualmodo, si hay una planta conectada con PlantConnect veremos que ensu columna de Inputs están encendidos los leds correspondientes alos sensores que se estén activando en cada instante. Además,aparecerán activadas las casillas correspondientes a dichos bits enEB0 y EB1 de S7-PLCSIM.

Para finalizar, hemos de cargar nuestro proyecto en el PLC.Para ello acudimos otra vez al SIMATIC Manager, y más enconcreto a la columna Sistema de destino. En ella elegimos Cargary tras unos segundos y unas cuantas preguntas sobre si estamosseguros de querer cargar cada uno de los bloques de nuestroproyecto, el PLC ya puede realizar el control que hemos diseñado.

Al cargar el proyecto hemos de tener cuidado de no caer en doserrores muy comunes. El primero de ellos se debe a que no se puedecargar el proyecto si el PLC está en RUN. Cuando queramos realizaresta tarea ha de estar en STOP.

En segundo lugar, no podemos tener seleccionado ninguno delos bloques al cargar el proyecto, ya que en ese caso solo se cargaríadicho bloque y no el proyecto completo.

De todos modos, en caso de duda es aconsejable acudir a laayuda que ofrece el SIMATIC Manager en su menú.

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7. EasyPortD16: interface a PLC’s reales

7.1 Generalidades

La interface EasyPort D16 permite la transmisión bidireccionalde señales digitales entre un PC y un controlador lógico programable,usando señales de baja tensión (24 VCC).

La conexión entre la EasyPort D16 y el PC se realiza por puertoserie, es decir, mediante una conexión RS-232.

Figura 7.1: La interface EasyPortD16

7.2 Función de los pilotos luminosos

La parte superior de la EasyPort incorpora numerosos pilotosluminosos, indicadores del estado.

El encendido del piloto rojo Short indica que la parteelectrónica del sistema ha detectado un cortocircuito en una de lassalidas. En esta situación todas las salidas se apagan. Durante la fasede encendido de la interface este piloto se enciende durante untiempo breve.

El piloto verde Status proporciona dos tipos de información enfunción de la modalidad de encendido:

• Parpadeando a 1Hz.

• Pulsante.

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El primero de los casos se da en el estado que sigue alencendido, cuando todavía no está comunicando.

El segundo se da cuando el módulo se ha direccionado.

Las entradas de la EasyPort están organizadas en dos grupos deocho. El primer grupo forma parte de las señales de PORT1 y elsegundo de las señales de PORT2. Las entradas de PORT1 estánnumeradas de 0 a 7 y las de PORT2 de 8 a 15.

El estado de cada una de las entradas se visualiza mediante elestado del piloto luminoso correspondiente; apagado para el estado0, es decir, tensión de 0V a la entrada; encendido para el estado 1,es decir, tensión de 24 V a la entrada.

El estado de las 16 salidas digitales se muestra por medio delos pilotos amarillos denominados Output. La agrupación ynumeración de las salidas es análoga a la de las entradas.

El estado de cada una de las salidas se visualiza a través delpiloto correspondiente; apagado para el estado 0, es decir, 0V detensión en la salida; encendido para el estado 1, es decir, tensión de24 V en la salida.

7.3 Configuración

Seleccionaremos la configuración para las comunicaciones conel DIP switch de 3 pins, según las indicaciones de la siguiente tabla.Tan solo puede estar en ON un switch (posición en bajo) y los otrosdos deben estar en OFF (posición en alto).

Tabla 7.1: Configuración del los DIP switch

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La primera configuración es la que hemos de realizar en nuestrocaso, cuando deseamos conectar una sola EasyPort al PC. El puertoserie RS232 ha de conectarse al COM1 del PC.

7.4 Identificación de los conductores

Cada uno de los dos cables multipolares que se proporcionancon la EasyPort está compuesto por 24 conductores. Al final, 6 deestos están conectados entre si de dos en dos. Así pues, cada cablelleva 21 señales distintas. De estos, 16 se utilizan para las entradas ylas salidas, y los restantes están reservados para la alimentación.

La tabla siguiente permite la identificación de los conductoresen función de su color y del puerto a que pertenecen. Lasdenominaciones Input y Output están referidas respecto al EasyPort,por lo que las entradas del autómata (E0.0, E0.1,...) han de irconectadas a las salidas de EasyPort (Output0, Output1,...).

Tabla 7.2: Identificación de los conductores de los cables multipolares

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7.5 Datos técnicos

La siguiente tabla nos informa sobre los diferentes datostécnicos de la EasyPort D16.

Tabla 7.3: datos técnicos de la EasyPortD16

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8. Soluciones al control de las plantas

8.1. Generación sistemática de programas de autómata.

8.1.1. Redes de Petri

El método que aquí se propone para llevar a cabo las distintassoluciones al control de las diversas plantas se basa en la realizaciónde un estudio de sistemas lógicos secuenciales desde el punto devista funcional, es decir, basándonos en las Redes de Petri comomodelos de descripción de los sistemas.

Una Red de Petri (RdP) es una herramienta matemática (conrepresentación gráfica asociada) que permite modelar elcomportamiento de sistemas de muchos tipos, estando especialmenteindicada para la descripción de sistemas lógicos secuenciales yconcurrentes.

Consiste en un grafo orientado, con dos clases de nudos(Lugares y Transiciones) unidos alternativamente por Arcos. LosLugares se representan gráficamente con círculos, las transicionescon segmentos.

Los arcos son orientados y unen Lugares con Transiciones oviceversa, pero nunca unen dos lugares o dos Transiciones.

Las Redes de Petri permiten modelar y analizar el subsistemade control de sistemas discretos con evoluciones concurrentes. Paraemplearlas en el modelado de una aplicación hay que dotarlas deinterpretación, es decir, asociar su significado físico a las condicionesde evolución de la red y definir las acciones generadas por dichaevolución.

Un lugar puede contener un número de Marcas positivo o nulo(cada Marca se representa gráficamente por un punto en el Lugar). Elconjunto de Marcas asociado, en un instante dado, a los lugares,constituye un marcado de la Red de Petri. La dinámica decomportamiento se representa mediante la evolución del marcado dela RdP.

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8.1.2 Realización programada

Una vez estudiada cada planta y teniendo claro como ha de serel control a realizar, diseñamos la RdP que más se adecue a dichocontrol. Hemos de tener en cuenta que dicho modelado del sistema ade cumplir las reglas referentes a las Redes de Petri, tantoestructurales como las referentes a las reglas de evolución delmarcado.

El método descrito a continuación está inicialmente indicadopara Redes de Petri binarias, pero es fácilmente extensible a otrostipos de redes. La generación del código tendrá tres fases distintas:

• Activación del marcado inicial

• Análisis de las transiciones

♦ Comprobación de las condiciones de disparo

♦ Disparo de las transiciones

• Gestión de las salidas

La generación del código está orientada para autómatas de laserie S7 de Siemens, pero es fácilmente aplicable a cualquier otroautómata.

Utilizaremos un bit de la memoria (“marcas” en la jerga deSTEP 7) del autómata por cada lugar de la Red de Petri, pararepresentar su marcado. Se utiliza un bit de la memoria del autómatapor cada transición de la RdP, para evaluar su posible disparo. Laprioridad con la cual se disparan las transiciones que tienen un lugarde entrada en común, viene determinada por el orden de codificaciónde las mismas en el programa.

8.2 Control de la puerta de un garaje

La idea básica para la automatización de esta instalación es,que una vez escrito y cargado el programa de autómata, estandoeste a Run, cuando pulsemos la Llave de apertura manual o elMando a distancia se abrirá la puerta hasta el extremo superior.Una vez ahí se disparará una temporización, de por ejemplo diezsegundos. Transcurrida esta comenzará a bajar la puerta del garajehasta cerrarse completamente. Si durante el cierre se interrumpe el

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rayo de la célula fotoeléctrica la puerta volverá a subir, iniciándose denuevo el proceso.

La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura ycierre de la puerta. Y la luz verde permanecerá encendida durante eltiempo que dure la temporización.

El diseño sobre el papel del control de esta planta nos darácomo resultado la siguiente RdP:

Figura 8.1: Red de Petri de la Planta n.1

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8.2.1 Asignación de Entradas, Salidas y Marcas

Asignaremos a cada uno de los lugares y transiciones unamarca. Del mismo modo, asociaremos a cada sensor una entrada y acada actuador una salida (en este caso lo haremos teniendo encuenta las entradas y salidas de autómata que les corresponderían enla opción Conexiones por defecto correspondiente a cada planta).

Ahora la RdP tendrá el siguiente aspecto:

Figura 8.2: Red de Petri de la Planta n.1 con sus entradas y salidas

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8.2.2 Activación del marcado inicial

Una vez definidas las entradas, salidas y marcas hemos deestablecer cual será el marcado inicial de la Red de Petri, es decir,cuales de los lugares tendrán su correspondiente marca activada aliniciarse el funcionamiento del control.

La activación del marcado inicial se realiza típicamente en elarranque del sistema, que en los autómatas Simatic S7 secorresponde con el módulo OB100. De modo que nos quedará delsiguiente modo:

OB100

U M 100.0ON M 100.0S M 0.0R M 0.1R M 0.2R M 0.3R M 0.4

BE

8.2.3 Comprobación de las condiciones de disparo

En esta fase evaluaremos para cada transición, si se dan lascondiciones de disparo:

FC1

U M 0.0 U( O E 0.0 O E 0.4 ) = M 1.0

U M 0.1 U E 0.2 = M 1.1

U M 0.2 UN T 0 = M 1.2

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U M 0.3 U( O E 0.3 O E 0.0 O E 0.4 ) = M 1.3

U M 0.3 U E 0.1 = M 1.4

BE

8.2.4 Disparo de las transiciones

En esta fase se comprueba nuevamente el marcado para evitarconflictos, además, las acciones impulsionales se programan en estafase.

FC2

U M 0.0 U M 1.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.1 U M 1.1 R M 0.1 S M 0.2 L S5T#6S SV T 0

U M 0.2 U M 1.2 R M 0.2 S M 0.3

U M 0.3 U M 1.3 R M 0.3 S M 0.1

U M 0.3 U M 1.4 R M 0.3

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S M 0.0

BE

8.2.5 Gestión de salidas

La programación de este bloque se orienta a las salidas. Sialgún lugar marcado la incluye (y la condición asociada se verifica),se activa. En caso contrario, no se activa.

FC3

U M 0.3 = A 4.0

U M 0.1 = A 4.1

U M 0.2 = A 4.2

U M 0.1 O( U M 0.3 ) = A 4.3

BE

8.2.6 Ejecución del programa

Para que se ejecuten de forma efectiva las fases anteriores enel autómata Simatic S7, es preciso llamarlas cíclicamente desde elmódulo de programa principal (OB1). El módulo de inicializaciónOB100 es ejecutado de forma automática por el sistema operativo delSimatic S7 en cada arranque.

OB1

CALL FC1CALL FC2CALL FC3

BE

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8.3 Control del nivel de un deposito

Un posible ejercicio de automatización con esta plantaconsistiría en tratar de mantener el nivel de líquido del depósito entreel Nivel Alto y el Nivel Bajo. Si por alguna razón nos saliésemos deestas cotas se activaría la correspondiente alarma dedesbordamiento. Si además, nos salimos de los límites marcados porNivel máximo y Nivel mínimo se activará la señal acústica de laSirena. Esta solo se apagaría si al volver al estar el líquido entre elNivel Alto y el Nivel Bajo pulsamos el botón de Rearme.

La Red de Petri diseñada en respuesta a llevar a cabo estecontrol será:

Figura 8.3: Red de Petri de la Planta n.2

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Teniendo en cuenta la metodología aplicada para generar apartir de Redes de Petri programas de autómata, el listado delprograma obtenido será el siguiente:

OB100

U M 100.0 ON M 100.0 S M 0.0 R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5 R M 0.6 BE

FC1

U M 0.0 U E 0.0 = M 1.0

U M 0.0 UN E 0.0 U E 0.1 U E 0.4 = M 1.2

U M 0.0 UN E 0.1 U E 0.2 U E 0.4 = M 1.4

U M 0.0 UN E 0.2 U E 0.3 U E 0.4 = M 1.6

U M 0.0 UN E 0.3 U E 0.4

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= M 2.0

U M 0.1 U E 0.4 = M 1.1

U M 0.2 U E 0.4 = M 1.3

U M 0.3 U E 0.4 = M 1.5

U M 0.4 U E 0.4 = M 1.7

U M 0.5 U E 0.4 = M 2.1

U M 0.0 U E 0.5 = M 2.2

U M 0.6 UN E 0.5 = M 2.3

BE

FC2

U M 0.0 U M 1.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.0 U M 1.2 R M 0.0 S M 0.2

U M 0.0 U M 1.4 R M 0.0

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S M 0.3

U M 0.0 U M 1.6 R M 0.0 S M 0.4

U M 0.0 U M 2.0 R M 0.0 S M 0.5

U M 0.1 U M 1.1 R M 0.1 S M 0.0

U M 0.2 U M 1.3 R M 0.2 S M 0.0

U M 0.3 U M 1.5 R M 0.3 S M 0.0

U M 0.4 U M 1.7 R M 0.4 S M 0.0

U M 0.5 U M 2.1 R M 0.5 S M 0.0

U M 0.0 U M 2.2 R M 0.0 S M 0.6

U M 0.6 U M 2.3 R M 0.6 S M 0.0 BE

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FC3

U( O M 0.4 O M 0.5 ) S A 4.0

U( O M 0.1 O M 0.2 ) R A 4.0

U( O M 0.1 O M 0.2 ) S A 4.1

U( O M 0.4 O M 0.5 ) S A 4.2

U( O M 0.1 O M 0.5 ) UN E 0.5 S A 4.3

U M 0.3 R A 4.2 R A 4.1

U E 0.5 R A 4.3

BE

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OB1

CALL FC 1 CALL FC 2 CALL FC 3

BE

8.4 Automatización de un ascensor

El control que vamos a proponer para esta planta tendrá comofinalidad responder a los eventos tales como ir a un piso en el cual seha pulsado el botón de llamada, llevar a un usuario hasta el piso quedesee y controlar las luces existentes en los distintos botones.

De este modo, la Red de Petri resultante será:

Figura 8.4: Red de Petri General de la planta n.3

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Figura 8.5: SubRed de Petri 1 de la planta n.3

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Figura 8.6: SubRed de Petri 2 de la planta n.3

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Figura 8.7: SubRed de Petri 3 de la planta n.3

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Figura 8.8: SubRed de Petri 4 de la planta n.3

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Figura 8.9: SubRed de Petri 5 de la planta n.3

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Figura 8.10: SubRed de Petri 8 de la planta n.3

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Figura 8.11: SubRed de Petri 6 de la planta n.3

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Figura 8.12: SubRed de Petri 7 de la planta n.3

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OB100

U M 100.0 ON M 100.0 S M 0.0 R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5 R M 0.6 R M 0.7 R M 1.0 R M 1.1 R M 1.2 R M 1.3 R M 1.4 R M 1.5 R M 1.6 R M 1.7 R M 2.0 R M 2.1 R M 2.2 R M 2.3 R M 2.4 R M 2.5 R M 2.6 R M 2.7 R M 3.0 R M 3.1 R M 3.2 R M 3.3 R M 3.4 R M 3.5 R M 3.6 R M 3.7 R M 4.0 R M 4.1 R M 4.2 R M 4.3

BE

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FC1

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.0 = M 5.0

U M 0.1 U E 1.7 = M 5.1

U M 0.2 U E 1.1 = M 5.2

U M 0.3 U E 1.6 = M 5.3

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.1 = M 5.4

U M 0.4 U E 1.7 = M 5.5

U M 0.5 U E 1.1 = M 5.6

U M 4.1

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U E 1.2 = M 5.7

U M 0.6 U E 1.6 = M 6.0

U M 0.5 UN E 1.1 = M 6.1

U M 4.2 U E 1.2 = M 6.2

U M 4.3 U E 1.6 = M 6.3

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.2 = M 6.4

U M 0.7 U E 1.7 = M 6.5

U M 1.0 U( O E 1.1 O E 1.2 ) = M 6.6

U M 1.1 U E 1.3 = M 6.7

U M 1.2 U E 1.6 = M 7.0

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U M 1.0 U( O E 1.4 O E 1.3 ) = M 7.1

U M 1.3 U E 1.3 = M 7.2

U M 1.4 U E 1.6 = M 7.3

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.3 = M 7.4

U M 1.5 U E 1.7 = M 7.5

U M 1.6 U E 1.4 = M 7.6

U M 1.7 U E 1.6 = M 7.7

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.7 = M 8.0

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U M 2.0 U E 1.7 = M 8.1

U M 2.1 U E 1.4 = M 8.2

U M 2.2 U E 1.6 = M 8.3

U M 2.3 U E 1.5 = M 8.4

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.6 = M 8.5

U M 2.4 U E 1.7 U E 1.4 = M 8.6

U M 2.5 U E 1.3 = M 8.7

U M 2.7 U E 1.6 = M 9.0

U M 3.0 U E 1.5 = M 9.1

U M 2.4 U E 1.7 UN E 1.4

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89

= M 9.2

U M 2.6 U E 1.3 = M 9.3

U M 0.0 UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.5 = M 9.4

U M 3.1 U E 1.7 U E 1.1 = M 9.5

U M 3.2 U E 1.2 = M 9.6

U M 3.3 U E 1.6 = M 9.7

U M 3.4 U E 1.5 = M 10.0

U M 3.1 U E 1.7 UN E 1.1 = M 10.1

U M 4.4 U E 1.2 = M 10.2

U M 4.5 U E 1.6 = M 10.3

U M 0.0

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

90

UN E 1.5 U E 1.6 UN A 4.0 UN A 4.1 UN A 4.2 UN A 4.3 U E 0.4 = M 10.4

U M 3.5 U E 1.7 = M 10.5

U M 3.6 U E 1.1 = M 10.6

U M 3.7 U E 1.6 = M 10.7

U M 4.0 U E 1.5 = M 11.0

BE

FC2

U M 0.0 U M 5.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.1 U M 5.1 R M 0.1 S M 0.2

U M 0.2 U M 5.2 R M 0.2 S M 0.3

U M 0.3 U M 5.3 R M 0.3

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

91

S M 0.0

U M 0.0 U M 5.4 R M 0.0 S M 0.4

U M 0.4 U M 5.5 R M 0.4 S M 0.5

U M 0.5 U M 5.6 R M 0.5 S M 4.1

U M 4.1 U M 5.7 R M 4.1 S M 0.6

U M 0.6 U M 6.0 R M 0.6 S M 0.0

U M 0.5 U M 6.1 R M 0.5 S M 4.2

U M 4.2 U M 6.2 R M 4.2 S M 4.3

U M 4.3 U M 6.3 R M 4.3 S M 0.0

U M 0.0 U M 6.4 R M 0.0 S M 0.7

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

92

U M 0.7 U M 6.5 R M 0.7 S M 1.0

U M 1.0 U M 6.6 R M 1.0 S M 1.1

U M 1.1 U M 6.7 R M 1.1 S M 1.2

U M 1.2 U M 7.0 R M 1.2 S M 0.0

U M 1.0 U M 7.1 R M 1.0 S M 1.3

U M 1.3 U M 7.2 R M 1.3 S M 1.4

U M 1.4 U M 7.3 R M 1.4 S M 0.0

U M 0.0 U M 7.4 R M 0.0 S M 1.5

U M 1.5 U M 7.5 R M 1.5 S M 1.6

U M 1.6 U M 7.6

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

93

R M 1.6 S M 1.7

U M 1.7 U M 7.7 R M 1.7 S M 0.0

U M 0.0 U M 8.0 R M 0.0 S M 2.0

U M 2.0 U M 8.1 R M 2.0 S M 2.1

U M 2.1 U M 8.2 R M 2.1 S M 2.2

U M 2.2 U M 8.3 R M 2.2 S M 2.3

U M 2.3 U M 8.4 R M 2.3 S M 0.0

U M 0.0 U M 8.5 R M 0.0 S M 2.4

U M 2.4 U M 8.6 R M 2.4 S M 2.5

U M 2.5 U M 8.7 R M 2.5 S M 2.7

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

94

U M 2.7 U M 9.0 R M 2.7 S M 3.0

U M 3.0 U M 9.1 R M 3.0 S M 0.0

U M 2.4 U M 9.2 R M 2.4 S M 2.6

U M 2.6 U M 9.3 R M 2.6 S M 2.7

U M 0.0 U M 9.4 R M 0.0 S M 3.1

U M 3.1 U M 9.5 R M 3.1 S M 3.2

U M 3.2 U M 9.6 R M 3.2 S M 3.3

U M 3.3 U M 9.7 R M 3.3 S M 3.4

U M 3.4 U M 10.0 R M 3.4 S M 0.0

U M 3.1

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95

U M 10.1 R M 3.1 S M 4.4

U M 4.4 U M 10.2 R M 4.4 S M 4.5

U M 4.5 U M 10.3 R M 4.5 S M 3.4

U M 0.0 U M 10.4 R M 0.0 S M 3.5

U M 3.5 U M 10.5 R M 3.5 S M 3.6

U M 3.6 U M 10.6 R M 3.6 S M 3.7

U M 3.7 U M 10.7 R M 3.7 S M 4.0

U M 4.0 U M 11.0 R M 4.0 S M 0.0

BE

FC3

U( O M 0.2 O M 4.2

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

96

O M 1.3 O M 2.5 O M 4.4 O M 3.6 ) = A 5.0

U( O M 4.1 O M 1.1 O M 1.6 O M 2.1 O M 2.6 O M 3.2 ) = A 5.1

U( O M 0.3 O M 0.6 O M 4.3 O M 1.2 O M 1.4 O M 1.7 O M 2.2 O M 2.7 O M 3.3 O M 3.7 O M 4.5 ) = A 5.2

U( O M 0.1 O M 0.4 O M 0.7 O M 1.5 O M 2.0 O M 2.4 O M 3.1 O M 3.5 ) = A 5.3

BE

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97

En esta solución hemos incluido una función más, la FC4, en laque gestionaremos el encendido y apagado de las luces controladaspor el autómata; así como el evento “Ascensor ocupado”.

FC4

U E 1.1 S A 4.4 R A 4.5 R A 4.6 R A 4.7

U E 1.2 S A 4.5 R A 4.4 R A 4.6 R A 4.7

U E 1.3 S A 4.6 R A 4.4 R A 4.5 R A 4.7

U E 1.4 S A 4.7 R A 4.4 R A 4.5 R A 4.6

U( O A 5.0 O A 5.1 O A 5.2 O A 5.3 ) = A 4.0 = A 4.1 = A 4.2 = A 4.3

OB1

CALL FC1CALL FC2

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98

CALL FC3CALL FC4

BE

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99

8.5 Automatización de cintas transportadoras

El enunciado del control de esta planta es el siguiente: las cajasllenas se vacían manualmente, ya que se supone que un operario lasvacía, cuando llegan al Ascensor 2; estando este en la parte inferior.Una vez vacía el operario pulsa el botón verde del IHM y el ascensorcomienza a subir hasta la posición superior. Desplazamos la caja a lolargo de la cinta transportadora superior hacia el ascensor de llenado,y en la posición media de este es donde damos las órdenes dellenado al sistema pinza. Una vez la caja esté llena de piezas, lallevamos a su posición original, donde de nuevo será vaciado sucontenido.

Figura 8.13: Red de Petri 1 de la planta n.4

En este caso hemos tomado la decisión de considerar comoindependientes el ascensor de llenado del ascensor de vaciado, por loque la zona izquierda tendrá una Red de Petri diferente de la RdP dela zona derecha.

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100

Figura 8.14: Red de Petri 2 de la planta n.4

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

101

OB100

U M 100.0 ON M 100.0 S M 0.0 S M 0.6 S A 4.7 S A 5.0

R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5

R M 0.7 R M 1.0 R M 1.1 R M 1.2 R M 1.3 R M 1.4

BE

En este caso, en el OB100 además de activar las marcasiniciales, hemos activado las cintas transportadoras. Pues hemostomado la decisión de que estén en funcionamiento durante todo elproceso de automatización.

FC1

U M 0.0 U E 1.2 = M 2.0

U M 0.0 U E 0.4 U E 0.5 U E 1.6 UN E 1.3 UN E 1.4 = M 3.5

U M 0.1 U E 0.4 = M 2.1

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102

U M 0.2 U E 0.5 = M 2.2

U M 0.3 U E 1.6 = M 2.3

U M 0.4 U E 0.3 = M 2.4

U M 0.5 U E 0.7 = M 2.5

U M 0.6 U E 1.1 = M 2.6

U M 0.7 U E 0.0 = M 2.7

U M 1.0 U E 0.6 = M 3.0

U M 1.1 U E 0.1 = M 3.1

U M 1.2 U E 1.3 U E 1.4 = M 3.2

U M 1.3 U E 0.2 = M 3.3

U M 1.4 U E 1.0 = M 3.4 BE

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103

FC2

U M 0.0 U M 2.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.0 U M 3.5 R M 0.0 S M 0.3

U M 0.1 U M 2.1 R M 0.1 S M 0.2

U M 0.2 U M 2.2 R M 0.2 S M 0.3

U M 0.3 U M 2.3 R M 0.3 S M 0.4

U M 0.4 U M 2.4 R M 0.4 S M 0.5

U M 0.5 U M 2.5 R M 0.5 S M 0.0

U M 0.6 U M 2.6 R M 0.6 S M 0.7

U M 0.7 U M 2.7 R M 0.7 S M 1.0

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104

U M 1.0 U M 3.0 R M 1.0 S M 1.1

U M 1.1 U M 3.1 R M 1.1 S M 1.2

U M 1.2 U M 3.2 R M 1.2 S M 1.3

U M 1.3 U M 3.3 R M 1.3 S M 1.4

U M 1.4 U M 3.4 R M 1.4 S M 0.6

BE

FC3

U( O M 0.4 O M 0.5 ) = A 4.0

U M 0.2 = A 4.2

U M 0.2 = A 5.2

U M 0.5 = A 4.1

U( O M 0.7

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105

O M 1.0 ) = A 4.3

U( O M 0.7 O M 1.0 O M 1.1 O M 1.2 ) = A 4.4

U M 1.0 = A 4.5

U M 1.4 = A 4.6

U M 1.0 = A 5.1

U M 1.2 = A 5.5

BE

También hemos incluido en esta solución al control de la plantauna función FC4 en la cual gestionaremos las luces controladas por elautómata.

FC4

O( U M 0.3 ) O( U M 0.0 U E 0.5 U E 0.4 ) = A 5.3

U E 1.5 S A 5.4 U E 1.6

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106

R A 5.4 BE

OB1

CALL FC1CALL FC2CALL FC3CALL FC4

BE

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107

8.6 Automatización de un manipulador industrial

Viendo las posibilidades de esta planta, uno de los controlesposible puede ser el ir cogiendo piezas de un determinado color, o enuna secuencia determinada e irlas depositando en la zona de vaciado.Por ejemplo, cogemos una roja y la depositamos en la zona devaciado, después una azul y luego una amarilla, volviéndose a iniciarotra vez la secuencia de un modo cíclico.

Figura 8.15: Red de Petri 1 de la planta n.5

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108

Figura 8.16: Red de Petri 2 de la planta n.5

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109

OB100

U M 100.0 ON M 100.0 S M 0.0 S M 4.0 R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5 R M 0.6 R M 0.7 R M 1.0 R M 1.1 R M 1.2 R M 1.3 R M 1.4 R M 1.5 R M 1.6

BE

En este ejercicio hemos introducido unas marcas auxiliares:M4.0, M5.0 y M6.0 las cuales nos darán la secuencia deseada depiezas retiradas.

FC1

U M 0.0 U E 0.5 = M 2.0

U M 0.1 U E 0.4 U E 1.2 = M 2.1

U M 0.1 U E 1.3 = M 2.3

U M 0.2 U E 0.0 = M 2.2 U M 0.3

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110

U E 1.4 = M 2.4

U M 0.4 UN E 0.4 U E 1.5 U M 4.0 = M 2.5

U M 0.4 UN E 0.4 U E 1.6 U M 5.0 = M 2.6

U M 0.4 UN E 0.4 U E 1.7 U M 6.0 = M 2.7

U M 0.5 U E 0.0 = M 3.0

U M 0.6 U E 0.0 = M 3.1

U M 0.7 U E 0.0 = M 3.2

U M 1.0 U E 0.4 = M 3.3

U M 1.1 U E 0.1 = M 3.4

U M 1.2 U E 1.4 = M 3.5

U M 1.3 U E 1.3

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111

= M 3.6

U M 1.4 U E 1.2 = M 3.7

U M 1.5 U E 0.0 = M 4.1

U M 1.6 UN E 0.4 = M 4.2

U M 1.7 U E 0.1 = M 4.3

BE

FC2

U M 0.0 U M 2.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.1 U M 2.1 R M 0.1 S M 0.2

U M 0.1 U M 2.3 R M 0.1 S M 0.3

U M 0.2 U M 2.2 R M 0.2 S M 1.6

U M 0.3 U M 2.4 R M 0.3 S M 0.4

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112

U M 0.4 U M 2.5 R M 0.4 S M 0.5

U M 0.4 U M 2.6 R M 0.4 S M 0.6

U M 0.4 U M 2.7 R M 0.4 S M 0.7

U M 0.5 U M 3.0 R M 0.5 S M 1.0

U M 0.6 U M 3.1 R M 0.6 S M 1.0

U M 0.7 U M 3.2 R M 0.7 S M 1.0

U M 1.0 U M 3.3 R M 1.0 S M 1.1

U M 1.1 U M 3.4 R M 1.1 S M 1.2

U M 1.2 U M 3.5 R M 1.2 S M 1.3

U M 1.3

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113

U M 3.6 R M 1.3 S M 1.4

U M 1.4 U M 3.7 R M 1.4 S M 1.5

U M 1.5 U M 4.1 R M 1.5 S M 1.6

U M 1.6 U M 4.2 R M 1.6 S M 1.7

U M 1.7 U M 4.3 R M 1.7 S M 0.1

BE

FC3

U M 0.1 O M 0.3 O M 0.4 = A 4.0

U M 1.2 O M 1.3 O M 1.4 = A 4.1

U M 0.3 O M 1.3 = A 4.2

U M 1.1 O M 1.7 = A 4.3

U M 0.2

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114

O M 0.5 O M 0.6 O M 0.7 O M 1.5 = A 4.4

U M 1.6 = A 4.5

U M 1.0 = A 4.6

U M 0.5 S M 5.0 R M 4.0

U M 0.6 S M 6.0 R M 5.0

U M 0.7 S M 4.0 R M 6.0

BE

FC4

U E 0.7 = A 4.7

U E 1.0 = A 5.0

BE

OB1

CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 CALL FC4

BE

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115

8.7 Automatización de un ascensor industrial

El funcionamiento de esta planta es muy simple, por lo quetambién lo será su programación y control por PLC. Cada vez que elascensor, sin ningún carrito en él, esté alineado con el tramo deentrada, activamos la balancela de entrada. Una vez el sensor depresencia del ascensor detecte el carrito subimos el ascensor hastaalinearlo con el carril de salida y la activación del detector situado endicho tramo nos indicará que el carrito ya ha abandonado elascensor, iniciándose de nuevo el proceso.

Figura 8.17: Red de Petri de la planta n.6

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Proyecto fin de carreraCesáreo Pérez Otero

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OB100

U M 100.0 ON M 100.0 S M 0.0 S A 4.3 R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5 R M 0.6

BE

FC1

U M 0.0 U E 0.6 = M 1.0

U M 0.1 U E 1.0 = M 1.1

U M 0.2 U E 0.3 = M 1.2

U M 0.3 U E 0.2 U E 0.3 = M 1.3

U M 0.4 U E 0.7 = M 1.4

U M 0.5 U E 0.4 = M 1.5

U M 0.6 U E 0.4 U E 0.5 = M 1.6

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BE

FC2

U M 0.0 U M 1.0 R M 0.0 S M 0.1

U M 0.1 U M 1.1 R M 0.1 S M 0.2

U M 0.2 U M 1.2 R M 0.2 S M 0.3

U M 0.3 U M 1.3 R M 0.3 S M 0.4

U M 0.4 U M 1.4 R M 0.4 S M 0.5

U M 0.5 U M 1.5 R M 0.5 S M 0.6

U M 0.6 U M 1.6 R M 0.6 S M 0.0

BE

FC3

U( O M 0.2

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O M 0.3 ) = A 4.0

U( O M 0.2 O M 0.5 ) = A 4.2

U( O M 0.6 O M 0.5 ) = A 4.1

U M 0.1 = A 4.4

U M 0.4 = A 4.5

BE

FC4

U( O E 1.2 O E 1.5 ) S A 5.2

U E 1.3 UN( O E 1.2 O E 1.5 ) R A 5.2

U A 5.2 = A 4.7

U E 1.4 = A 4.6

U A 4.0 = A 5.0

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U A 4.1 = A 5.1

BE

OB1

CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 CALL FC4

BE

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9. Resultados y conclusiones

9.1. Resultados

En este proyecto se han planteado las herramientas necesariaspara contemplar la simulación de varios sistemas automáticos y,además, se han definido los mecanismos y formatos adecuados paraque sea posible el intercambio de la información entre los distintosmódulos y componentes de cada uno de los sistemas.

De todo ello hemos obtenido como principales resultados:

Resultado 1: simulación de plantas e instalaciones industriales

Se ha especificado y desarrollado un método de simulación ymanipulación de instalaciones industriales que permite su manejo ycontrol en tiempo real sin que ello implique un elevado costeeconómico.

Resultado 2: mejora de los mecanismos de aprendizaje

Se han desarrollado mecanismos y herramientas para elaprendizaje en el manejo de PLC’s que permiten una mayorimplicación e interacción con el control a realizar en cada sistema,principalmente en los procesos de diseño, funcionamiento y rediseñodel control.

9.2. Conclusiones

Finalmente, como conclusiones de este proyecto, podemosenumerar los siguientes puntos:

• En sistemas industriales actuales conocer el manejo de PLC’stiene una importancia fundamental, disponer de métodos que nosacerquen al manejo de estos sistemas y de sus elementos aparececomo un objetivo prioritario a la hora de mejorar la formación. Porello es importante disponer de un sistema de aprendizaje queincluya la posibilidad de rediseñar y hacer nuevos planteamientosy modificaciones que mejoren el control.

• La posibilidad de utilizar un simulador de PLC’s (S7-PLCSIM)permite no solo una mayor portabilidad del material de aprendizaje,sino que posibilita el aprendizaje con un número de elementosmínimos.

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• La división del proyecto en dos módulos claramentediferenciados (PlantSim y PlantConnect) permite su adaptación a unafutura evolución de los PLC’s y sus simuladores, de modo que solosería necesario realizar unas pequeñas modificaciones enPlantConnect.

• Los retardos existentes en las comunicaciones con unautómata real nos acercan a la realidad industrial debido a losproblemas que se plantean hoy en día al intentar introducir PC’s enlos sistemas de control. Dichos problemas se acentúan cuando laconexión entre PlantSim y PlantConnect se realiza a través de unared local.

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10. Líneas futuras

El objeto del presente proyecto, que ha sido alcanzado, eradesarrollar un sistema simulación de plantas e instalacionesindustriales discretas con objeto de conseguir una mejor asimilaciónde los conceptos que rodean a la programación de PLC’s por parte deaquellos que se inician en el mundo de la automatización.

Por otro lado, la elaboración de este proyecto permite observarcuáles podrían ser las líneas futuras que deberían seguir la simulaciónde plantas industriales controladas por PLC’s:

• Para ampliar los conocimientos obtenidos con este paquetesoftware se están realizando proyectos de ampliación del mismo pararealizar simulaciones de plantas que posean dispositivos analógicos.

• Para poder tomar las decisiones más acertadas referentes a lamejora de la simulación es necesario conocer fielmente cuales son lasúltimas tecnologías aplicadas a al control de sistemas, así como, lasnuevas metodologías aplicadas. Por ello, es necesario prever eldiseño de plantas de mayor complejidad y que posean un tráficomayor de datos. Por lo que se hace necesario no solo mejorar yaumentar el número de instalaciones simuladas, sino también lasinterfaces, tanto software como hardware, utilizados.

• Si bien este proyecto se ha centrado en la aplicación de lasimulación a plantas de carácter industrial, una línea futura puedeplantear su aplicación en otros sistemas automáticos como son lasinstalaciones domóticas, muy en auge hoy en día.

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11. Presupuesto

Este proyecto ha sido realizado en la E.T.S.I.I. de laUniversidad de Vigo para el desarrollo de un nuevo productoeducacional. Para evaluar la inversión se han tenido en cuenta lossiguientes apartados:

- Salarios, teniendo en cuenta el salario de un ingenieroindustrial que diseñe el programa y aportase los conocimientosnecesarios sobre automatización de plantas e instalacionesindustriales, programación estructurada en entorno Windows y en lainstalación y redistribución del programa.

- Material de oficina

- Tiempo de pruebas y depuración

El tiempo efectivo empleado para el desarrollo del proyectoviene especificado por las siguientes tablas.

Desarrollo Tiempo

Recopilación de información 4 semanasDiseño y programación planta n.1 4 semanasDiseño y programación planta n.2 4 semanasDiseño y programación planta n.3 6 semanas Diseño y programación planta n.4 7 semanasDiseño y programación planta n.5 3 semanasDiseño y programación planta n.6 7 semanasDiseño y programación interface 2 semanasSoluciones a la automatización 1 semanaEscribir manual y memoria 1 semanaPruebas y depuración 5 semanas

Total 44 semanas

Tabla salario

Ingeniero 18 euros/hora

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Considerando jornadas laborales de 40 horas semanales:

Mano de obra Tiempo TotalIngeniero 44 semanas 31680 euros

Material de oficinaConcepto Coste

Papel A4 8 eurosCartuchos impresora 50 euros

Total 58 euros

Inversión total

Salarios 31680 eurosMaterial oficina 58 euros

Total 31698 euros

El valor total de la inversión realizada para el completodesarrollo del proyecto asciende a la cantidad de treinta y seis milcuatrocientos dieciocho euros.

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12. Anexos

12.1 Índice de figuras

Figura 2.1: composición del paquete de software de simulaciónFigura 2.2: la interface EasyPortD16 de FestoFigura 4.1: Comandos del menú y barra de tareas de PlantSimFigura 4.2: Menú archivo de PlantSimFigura 4.3: Ventana de selección de las conexiones de entradaFigura 4.4: Menú Herramientas de PlantSimFigura 4.5: Ventana de selección de la velocidad de la plantaFigura 4.6: Automatización de la puerta de un garajeFigura 4.7: Control del nivel de un depósitoFigura 4.8: automatización de un ascensorFigura 4.9: Cintas transportadorasFigura 4.10: Lista de Entradas de Cintas TransportadorasFigura 4.11: Lista de Salidas de Cintas TransportadorasFigura 4.12: Interfaz Hombre-MáquinaFigura 4.13: Manipulador IndustrialFigura 4.14: Entradas del Manipulador IndustrialFigura 4.15: Salidas del Manipulador IndustrialFigura 4.16: Interfaz Hombre-MáquinaFigura 4.17: Ascensor IndustrialFigura 4.18: Entradas del Ascensor IndustrialFigura 4.19: Salidas del Ascensor IndustrialFigura 4.20: Variador de frecuenciaFigura 5.1: Interconexiones entre módulosFigura 5.2: Menú Archivo de PlantConnectFigura 5.3: Información del equipo dada por PlantConnectFigura 5.4: Menú Conectar con...Figura 5.5: S7-PlantConnectFigura 7.1: La interface EasyPortD16Figura 8.1: Red de Petri de la Planta n.1Figura 8.2: Red de Petri de la Planta n.1 con sus entradas y salidasFigura 8.3: Red de Petri de la Planta n.2Figura 8.4: Red de Petri General de la planta n.3Figura 8.5: SubRed de Petri 1 de la planta n.3Figura 8.6: SubRed de Petri 2 de la planta n.3Figura 8.7: SubRed de Petri 3 de la planta n.3Figura 8.8: SubRed de Petri 4 de la planta n.3Figura 8.9: SubRed de Petri 5 de la planta n.3Figura 8.10: SubRed de Petri 8 de la planta n.3Figura 8.11: SubRed de Petri 6 de la planta n.3Figura 8.12: SubRed de Petri 7 de la planta n.3Figura 8.13: Red de Petri 1 de la planta n.4

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Figura 8.14: Red de Petri 2 de la planta n.4Figura 8.15: Red de Petri 1 de la planta n.5Figura 8.16: Red de Petri 2 de la planta n.5Figura 8.17: Red de Petri de la planta n.6

12.2 Tablas

Tabla 7.1: Configuración del los DIP switchTabla 7.2: Identificación de los conductores de los cables multipolaresTabla 7.3: datos técnicos de la EasyPortD16