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Automatización industrial

“Año de la universalización de la salud” ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

“LAB 05: CONTROLES ELÉCTRICOS Y AUTOMATIZACIÓN EN CADE SIMU” DATOS INFORMATIVOS:  Facultad

: Ingeniería

 Curso

: Automatización industrial

 Área

: Ciencias de la Ingeniería

 Nivel de exigencia académica

: Obligatoria

 Ciclo de estudios

:X

 Semestre Académico

: 2020-II

 Docente responsable

: Ing. Rios Noriega Fredesbildo Fidel

DATOS DE LOS ALUMNOS:  Nombres y Apellidos  Aguirre Loyola Ryutaro

: 0201516021

 Arenas Salvador Beli Adbeel

: 0201616026

 Cabanillas Corzo Raúl Fernando

: 0201416002

 Cristanto Luera Milhzon

: 0201616016

 Prada Silvestre Miguel Anthony Universidad Nacional del Santa

:0201616023 1

Automatización industrial  Vasquez Meléndez Steven

:0201616012

Nuevo Chimbote, sábado 18 de diciembre del 2020

ÍNDICE INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................3 I.

OBJETIVOS.............................................................................................................................................4

II.

MARCO TEÓRICO.................................................................................................................................4

III.

MATERIALES...................................................................................................................................10

IV.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS..............................................................................................11

V.

RECOMENDACIONES.........................................................................................................................25

VI.

CONCLUSIONES..............................................................................................................................25

VII.

BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................25

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Automatización industrial INTRODUCCIÓN La lógica cableada consiste en el diseño de automatismos mediante la utilización de circuitos cableados, utilizando para ello contactos auxiliares de relés electromecánicos, contactores de potencia, relés temporizados, relés contadores, válvulas óleo-hidráulicas y neumáticas, así como demás elementos según las necesidades demandadas por el cliente. Los circuitos cableados incluyen funciones de mando y control, de señalización, de protección y de potencia. Sin olvidar la correspondiente protección de la instalación mediante

sus

correspondientes

elementos

de

protección,

magnetos

térmicos,

guardamotores, variadores de frecuencia, fuentes de potencia y diferenciales. Cualquier cambio en la programación de la instalación, pasará por modificar el cableado y los elementos de forma que cumplan las nuevas funciones de mando, protección y potencia. Los automatismos de lógica cableada se suelen emplear en instalaciones pequeñas y en lugares críticos donde la seguridad de personas y máquinas no puede depender de la lógica programada. Aunque hay que señalar que hoy en día, se ha avanzado mucho en este terreno de la seguridad y existen detectores y autómatas programables especialmente diseñados para controlar la seguridad de las personas.

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Automatización industrial I.

OBJETIVOS 

Conocer el funcionamiento de pulsadores, conmutadores, interruptores y relés.



Diseñar automatismos básicos con pulsadores y relés.



Cablear correctamente y solucionar posibles problemas reales de la industria

II.

MARCO TEÓRICO

Sistema que hace que una máquina funcione de forma autónoma, realiza ciclos completos de operaciones que se pueden repetir, con el objeto de liberar física y mentalmente al hombre de la ejecución del proceso. Tipos de automatismos



Según su naturaleza

 Mecánicos: ruedas dentadas, poleas, levas, cremalleras, poleas.  Neumáticos: cilindros, válvulas.  Hidráulicos: cilindros, válvulas.  Eléctricos: contactores  Electrónicos: procesadores



Según el sistema de control

 Lazo abierto: La salida no influye en la entrada

 Lazo cerrado: La salida repercute en la entrada

Automatismos Eléctricos Industriales



Según el tipo de información

 Analógicos (Regulación Automática)

 Digitales: Cableado (Automatismos). Programado (Automatización)

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Automatización industrial



Según el sistema de control

Figura 1

Fases en el desarrollo de un automatismo 

Especificaciones funcionales.



Determinación de actuadores y sensores.



Diseño del circuito de mando y de potencia.



Selección de componentes.



Montaje y pruebas.



Puesta en marcha.

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Automatización industrial

Lógica Cableada La lógica cableada es una técnica de realización de equipos de automatismo en la que el tratamiento de datos se efectúa por medio de contactores auxiliares o relés de automatismo. Los contactores auxiliares y los relés de automatismo también suelen utilizarse de manera conjunta con autómatas programables. En este caso, los contactos auxiliares deben garantizar la fiabilidad de la conmutación de corrientes débiles, pocas decenas de mA, en ambientes frecuentemente agresivos (polvo, humedad...). El funcionamiento de los equipos de lógica cableada se define mediante el esquema de cableado. Elementos Básicos De Un Automatismo • Entrada (contactos) Interruptores Pulsadores Finales de carrera • Salida (receptores) Motores Lámparas Contactores y relés

Función Memoria – Prioridad Paro Funcionamiento: • Situación inicial de reposo (K desactivado) • Al activar el pulsador de marcha (M), el relé (K) se activa. • Al soltar M, el relé K queda activado a través de su contacto auxiliar. • Al activar P, K se desactiva. • Al desactivar P, K sigue desactivado. • Si se pulsan P y M simultáneamente, P tiene prioridad.

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Figura 2

Automatización industrial

Función Memoria – Prioridad Marcha Funcionamiento: 1. Situación inicial de reposo (K desactivado) 2. Al activar el pulsador de marcha (M), el relé (K) se activa. 3. Al soltar M, el relé K queda activado a través de su contacto auxiliar. 4. Al activar P, K se desactiva. 5. Al desactivar P, K sigue desactivado. Si se pulsan P y M simultáneamente, M tiene prioridad.

Elementos en una instalación eléctrica

Figura 3

Pulsador Es un contacto que tiene una sola posición estable. Esta posición estable permitirá el paso de corriente y en este caso será un pulsador normalmente cerrado o pulsador de apertura (o pulsador de paro), o bien no lo permitirá y será un pulsador normalmente abierto o pulsador de cierre (o pulsador de marcha).

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Automatización industrial Cuando el pulsador normalmente cerrado es activado manualmente (se pulsa), el contacto se abre, y abre también el circuito durante el tiempo en que se mantiene pulsado. Cuando el pulsador normalmente abierto es activado, el contacto se cierra, y realiza la conexión eléctrica entre sus contactos. Al dejar de pulsar, el circuito se abre y cesa la alimentación del elemento maniobrado. Contactor Es un elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo. Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico (típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que sea alimenta el dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor. Cuando la bobina deja de ser excitada, sus contactos volverá a su estado de reposo dejando de alimentar la instalación o motor al que estaba conectado. En definitiva, el contactor permite, al ser activado, o impide, al ser desactivado, el paso de corriente en una parte del circuito de potencia. Es, por tanto, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito incluidas las de leve sobrecarga. El contactor sirve para comunicar las órdenes finales obtenidas del circuito de mando al circuito principal, aunque no hay contacto eléctrico entre ambos. Los principales constituyentes son: 1. El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano activo. Cuando se aplica una tensión a la bobina, el yugo (parte fija del circuito magnético) atrae al martillo (parte móvil), y este, en su movimiento, arrastra a todos los contactos que van solidariamente unidos a él. De esta manera, la aplicación de una tensión a la bobina del contactor (dentro del circuito de mando) se transforma en la apertura y cierre de una serie de contactos (del circuito de potencia y también del de mando). 2. Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las corrientes del circuito principal. Esto se consigue por unión o separación de sus contactos, lo que produce un arco eléctrico que hay que controlar, especialmente en la desconexión. Por eso, los contactos de los polos son las piezas que están sometidas al trabajo más duro en el contactor. Universidad Nacional del Santa

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Automatización industrial 3. Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el circuito de mando. Realizan las funciones de señalización, enclavamiento, autorretención... Una de las formas en que se representa el contactor (en este caso un contactor trifásico con dos contactos auxiliares NC y dos NA) es Se encuentra en el circuito de mando o control y su representación es (según las normas DIN).

Relé Los relés sirven para activar un circuito que tiene un consumo considerable de electricidad mediante un circuito de pequeña potencia -de 12 o 24 voltios que imanta la bobina. Supongamos que queremos motorizar una puerta de un garaje o de la entrada de una finca. Para ello necesitaremos un mando a distancia que consigue activar a través de un receptor esa pequeña carga de potencia que pone en marcha el funcionamiento del relé: la bobina se imantará y cerrará el circuito eléctrico que alimenta el motor que sirve para abrir la puerta. También lo podremos utilizar para encender máquinas y motores, sistemas de alumbrado, etc.

III.

MATERIALES Relés

Figura 4 Contactores

Figura 5 Universidad Nacional del Santa

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Figura 6

Automatización industrial Pulsadores

Interruptores

Figura 7

IV.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 1. Armar y simular el circuito de arranque directo de un motor eléctrico fuerza y mando utilizando contactor electromagnético Materiales para el circuito desarrollado en 3D Pulsadores Interruptores automáticos Contactor electromagnético Relé térmico Motor trifásico Pilotos

Primeramente, se armó el circuito en el programa CADE – SIMU con todos sus respectivos componentes, como también haciendo un adecuado cableado.

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Figura 8 -

Ahora se procederá a simular nuestro circuito, pero así como ya se aprecia en la figura 9 nosotros ahí pulsamos los interruptores, se ve que se pone de color rojo eso significa que ya están activos.

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Automatización industrial

Figura 9

-

Luego procedemos a pulsar nuestro pulsador verde para dar el encendido, entonces, así como se ve en la figura ya nuestro motor está funcionando (eso es verificado por la flecha roja en el motor), además se puede ver que el contactor KM esta energizado eso lo verifica la luz roja que se ve en su parte delantera. Todo esto es verificado en la figura 10.

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Automatización industrial

Figura 10 -

Para parar el motor trifásico simplemente pulsamos en pulsador rojo.

Figura 11

-

Ahora veremos si nos muestra falla, cuando se dispare el térmico por corriente, pulsamos el relé térmico y se enciende la luz en el piloto H2 indicando una alarma que fue por el relé térmico. Por eso se abre el piloto H1 y el contactor KM1 para que no permitan el paso de corriente y como se ve está apagado, eso también verifica en el

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Automatización industrial motor ya que está apagado sin esa flecha roja que indicaba que estaba encendido. Todo ello se ve en la figura 12.

Figura 12

-

Si quiero volver a encender y pulso el pulsador S2 no entra por que el contactor 95 y 96 esos contactos son normalmente cerrados, cuando se dispara el térmico ese contacto en el interior se abre no va permitir paso de la corriente. Para que se vuelva a reestablecer tendría que pulsar ese botón azul que se encuentra en el relé térmico, ahora los contactos 95, 96,97 y 98 se reestablecen a su punto original. Y pulsando el pulsador verde vuelve ya a funcionar nuestro motor.

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Automatización industrial En la siguiente imagen vemos el arranque directo de un motor trifásico con su circuito de potencia y circuito de mando.

Figura 13

Como podemos apreciar tenemos la llave electromagnética.

Figura 14 Los contactos principales del contactor.

Figura 15

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Automatización industrial El relé térmico, el cual va permitir proteger al motor de una sobrecarga ya sea débiles o prolongadas

Figura 16

Figura 17. Motor trifásico

EN EL CIRCUITO DE MANDO VEMOS:

Figura 18. Contactos de la precisión térmica 

Aquí en 95contacto está cerrado, mientras que en 97-98 el contacto está abierto.

Figura 19. Pulsador de parada

Figura 20.Pulsador de arranque Universidad Nacional del Santa

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96 el

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

El contactor auxiliar, va tener la función de rememorizar el mando

Figura 21. Relé del contactor km y contacto auxiliar 

El cuál es el que me va indicar el motor de mando este operativo

Figura 22. Lampara de señalización

Esta otra lámpara es la que me va indicar que ha habido un fallo por protección térmica

Figura 23

Observación: el contactor está compuesto por los contactos principales, la bobina y otro contacto que es el auxiliar, lo que tendré cuatro contactos.

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Automatización industrial Resultados:

Al simular el circuito de mando vemos que llega energía a L1, L2 Y L3 y al neutro, luego al levantar la llave F1 la energía baja más (hasta este momento el contactor está abierto y por lo tanto no energiza)

Figura 24

Entonces para que el contacto se llegue a energizar, presiono el pulsador S2, se activa mi Km que es el contacto auxiliar y por lo tanto se va energizar y el motor va girar en sentido horario

Figura 25

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1. Armar y simular el circuito de arranque directo de un motor eléctrico (fuerza y mando) de velocidad variable y reversible utilizando un variador de frecuencia. En el siguiente circuito podemos apreciar que es un circuito de arranque directo eléctrico de velocidad variable y reversible utilizando un variador de frecuencia.

Figura 26

Simulando con el programa CadeSimu. Como se muestra en la siguiente figura el potenciómetro se consignó en 20 Hz.

Figura 27

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Automatización industrial

Si presionamos Q1 el contacto Q1 se cierra, por lo tanto, se cierra el contacto entre las conexiones RA y RC, y regresa al control S.

Figura 28 Luego presionamos el pulsador S1, se activa KA1, y se cierra la conexión I1 en el variador de velocidad, haciendo que el motor trifásico gire en un sentido como se muestra en la siguiente figura

Figura 29

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Automatización industrial Para que se abra la conexión en I1 tenemos que pulsar el pulsador S, para que se apague el motor, para luego hacerlo girar en el sentido contrario. Como podemos visualizar en la siguiente figura, una vez pulsado el pulsador S baja la velocidad baja, para luego apagarse el motor.

Figura 30 Una vez que el motor se apague, pulsamos el pulsador S, luego presionamos el pulsador S2, se activa KA2, y se cierra la conexión I2 en el variador de velocidad, haciendo que el motor trifásico gire en un sentido contrario como se muestra en la siguiente figura.

Figura 31 2. En el siguiente informe para el flip flop T haremos unas pequeñas modificaciones.

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MATERIALES: Programa Proteus versión 8.8 74HC107 LOGICPROBE(BIG)

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Automatización industrial -

LOGICSTATE Para hacer este flip flop tipo T en Proteus, no hay un chip (no hay un integrado como tal para hacer este flip flop) , para eso vamos hacer el flip flop tipo JK que lo podemos modificar para sacar flip flop tipo T, esto lo hacemos uniendo las 2 entradas JK y colocando la señal lógica en las 2 entradas, también necesitamos una señal lógica para el CLOCK para estar pendiente al dar los cambios, necesitamos una señal lógica en alta para resetear el chip el integrado y tenemos las salidas lógicas del otro lado, necesitamos el test para ver las salidas lógicas.

Figura 32 Funcionamiento: Cuando la entrada lógica tipo T está en 0 su salida de Q no cambia a pesar de que el reloj esté enviando su señal

Figura 33

Universidad Naciona Figura 34

Automatización industrial

Pero cuando la entrada lógica tipo T está en 1 al iniciar el reloj vemos que cambia, este es el funcionamiento tipo T podemos volver a resetear y volver a ver la simulación.

Figura 35

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V.

RECOMENDACIONES -

Para el ejercicio 1: tratar de que los alumnos se familiaricen con el software para mayor entendimiento y sobre todo al simular en 3D nos familiaricemos más con lo que veremos en el campo de trabajo.

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Automatización industrial -

Para el ejercicio 1 Se debe hacer un adecuado cableado a cada elemento porque si no

pueda que no funcione el ci...