Practica 2 automatizacion

8/14/2019 Practica 2 automatizacion

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INSTITUTO POLITECNICO

NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD CULHUACAN

INGENIERIA MECANICA ESPECIALIDAD DE HIDRULICA

Laboratorio de Automatizacin de Procesos Industriales

PRACTICA 2:

ALGEBRA BOOLEANA, CONTADORES Y

TEMPORIZADORES

INTEGRANTES DEL EQUIPO 4:

Cruz Cruz Lus Arturo

Garca Lpez Azahel

Hernndez Velasco Jos Carlos

Martnez Cordero Romeo Luis

Grupo: 8MV1

Profesor: Ing. Martnez Olgun Armando


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1. INTRODUCCIN

El algebra de Boole es toda clase o conjunto de elementos que pueden tomar dos valoresperfectamente diferenciados que designaremos por 0 y 1 que estn relacionados por dos

operaciones binarias denominadas suma (+) y producto (.), esta ltima operacin se indicageneralmente mediante la ausencia de smbolo entre dos variables lgicos.

La operacin suma se asimila a la conexin en paralelo de contactos y la operacinproducto a la conexin en serie. El inverso de un contacto es otro cuyo estado es siempre elopuesto del primero, es decir est cerrado cuando aquel est abierto y viceversa. Elelemento 0 es un contacto que esta siempre normalmente abierto y el elemento 1 es uncontacto que esta siempre normalmente cerrado. Adems se considera una funcin detransmisin entre los dos terminales de un circuito de contactos, que toma el valor 1, cuandoexiste un camino para la circulacin de corriente entre ellos (corto circuito) y el valor 0 si no

existe dicho camino (circuito abierto).

El contador es un elemento capaz de llevar el cmputo de las activaciones de sus entradas,por lo que resulta adecuado para memorizar sucesos que no tengan que ver con el tiempopero que se necesiten realizar un determinado nmero de veces.

El temporizador es un elemento que permite poner cuentas de tiempo con el fin de activarbobinas pasado un cierto tiempo desde la activacin. El esquema bsico de un temporizadorvara de un autmata a otro, pero siempre podemos encontrar una serie de sealesfundamentales, aunque, eso s, con nomenclaturas totalmente distintas.

2. OBJETIVOS

y Identificar y utilizar los contadores y temporizadores.

y Identificar y utilizar las funciones booleanas as como su representacin en diagramade escalera.

y Realizar ejercicios que integren elementos de algebra booleana, tiempos, cuentas y

encendido de perifricos.


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1

L2

L

A B

X

1L

2L

A

A

X

B

B

3. CONSIDERACIONES TCNICAS

y Compuertas

Las compuertas (gates) son circuitos que se utilizan para combinar los niveles lgicosdigitales (1 y 0, verdadero y falso, Alta y baja) de manera especifica Bignell, p.43. En otraspalabras, para dos seales de entrada cualesquiera existe una salida correspondiente. Porejemplo, si la entrada

1E y la entrada

2E son 1 y 0, respectivamente, si consideramos la

operacin lgica de multiplicacin, entonces nuestra salida1

S ser igual a 0. Por lo tanto, lascompuertas que efectan estas funciones lgicas son la AND, OR, XOR, NAND, NOR YXNOR.

o ANDCompuerta que produce una salida de 1 cuando todas sus entradas son igual a 1. Sufuncin lgica se expresa como .BAX y!

o OREsta compuerta produce un valor de 1 a su salida cuando cualquiera de sus entradas esigual a 1. Su funcin lgica se expresa como .BAX !

o XOR

La compuerta OR exclusiva entrada un valor de salida igual a 1 cuando los valores deentrada son 1 y cero, respectivamente. Su funcin lgica se expresa como .BAX ! Sepuede hacer la analoga con un interruptor de escalera.

1L

2L

A

B

X

Figura 1 En la parte izquierda superior se muestra el smbolo de la

compuerta AND, debajo del smbolo se muestra su tabla de verdad, y arriba

se muestra su diagrama elctrico equivalente.

Figura 2 En la parte izquierda superior

se muestra el smbolo de la compuerta

OR, debajo del smbolo se muestra su

tabla de verdad, y en el centro se

muestra su diagrama elctrico

equivalente.


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o NANDProduce un valor 0 a su salida cuando todas sus entradas son de un valor de 1. Es unacompuerta con su salida invertida o negada. Su funcin lgica se expresa como .BAX y!

o NOREsta compuerta es la negacin de la salida de la compuerta OR. Su funcin lgica seexpresa como .BAX !

o XNORLa NOR exclusiva es una compuerta NOR con su salida negada. Su funcin lgica seexpresa como .BABABAX yy

y Contador

1L

A

B

2L

X

1L

2L

A

X

B

A B

Figura 3 En la parte izquierda superior se muestra el smbolo de la

compuerta XOR, debajo del smbolo se muestra su tabla de verdad, y arriba se

muestra su diagrama elctrico equivalente.

Figura 4 En la parte izquierda superior se muestra el smbolo de la compuerta

NAND, debajo del smbolo se muestra su tabla de verdad, arriba se muestra su

diagrama elctrico equivalente.

Figura 5 En la parte izquierda superior se

muestra el smbolo de la compuerta NOR,

debajo del smbolo se muestra su tabla de

verdad, y en el centro se muestra su


1L

2L

A

X

B

Figura 6 En la parte izquierda superior se

muestra el smbolo de la compuerta NOR,

debajo del smbolo se muestra su tabla de

verdad, y al centro se muestra su



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Los contadores son dispositivos simples que hacen solamente una cosa: contar. En losPLCestos operan como bobinas con sus debidas instrucciones. Son instrucciones internas.Existen 3 tipos de contadores: ascendentes (up-counters), descendentes (down-counters),ascendente-descendente (up-down counter).

nicamente describiremos brevemente a los contadores ascendentes. Su programacinvaria segn el proveedor pero todos funcionan bsicamente de la misma manera: hay un

cambio de estado de 0 a 1 cuando se le aplica un pulso. Para el SLC-150 las instruccionesde los contadores y temporizadores empiezan en el 901 hasta la 931. Los PLC masmodernos utilizan smbolos. Bsicamente, se utiliza la instruccin interna del PLC designadapara contadores y se asigna el numero de veces que tienen que contar al PRESET.

Adicionalmente, los contadores deben de llevar un RESETque reinicia el contador. En losPLCs mas modernos el contador se reinicia cuando el acumulador es igual al valor prefijado(PRESET). Como regla general es conveniente asignar al control de arranque como RESET,ya que regresa al contador a sus condiciones iniciales.

y

TemporizadoresAl igual que los contadores los temporizadores operan como bobinas PLC y tambien son

instrucciones Internas. Sin embargo, estas instrucciones se utilizan para esperar o fijar untiempo antes de hacer algo. Existen dos tipos: de retardo a la conexin o de retardo a ladesconexin. En nuestro caso nicamente se utilizo el de retardo a la conexin. En otraspalabras, nuestros actuadotes que llevaban temporizadores permanecan apagados hastaque se prendan mediante un control. Por control nos referimos a la instruccin asociadaque inicia el temporizador. Por otra parte la instruccin asociada al RESETdel temporizadordebe de ser una condicin diferente a la inicial. El valor prefijado para el temporizador puedeser de 0 a 9999, y cada valor equivale a ..0 s


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5. METODOLOGA DE OPERACIN

La metodologa para la resolucin de los ejercicios es la siguiente.

1. Leer lo que se pide en los ejercicios2. Anotar en tablas del cuadro de datos las entradas, salidas, temporizadores,

contadores y registros que se van a usar en el programa con sus respectivasdirecciones y una descripcin breve.

3. Dibujar un diagrama simplificado de movimientos donde aparezcan las posiciones delos fines de carrera, flechas que indiquen las acciones de las salidas a utilizar, lugaresdonde se usaran tiempos, cuentas o secuencias.

4. Elaborar el borrador del programa que ejecutara, indique en su borrador la direccin ydescripcin de la entrada, salida, temporizador, contador, o registro correspondiente.

5. Programar en la computadora el programa en borrador previamente hecho y

comprobar su funcionamiento de ser necesario modificarlo hasta resolver el problema.6. Describir en el cuadro de resultados los eventos que suceden durante la ejecucin del

programa, entre fila y fila debe haber un cambio de estado.7. Guardar el programa en disco y copiar en disco flexible.


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6. CUADRO DE DATOS

El modelo del cuadro del cuadro de datos para esta prctica es el siguiente:


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7. CUADRO DE RESULTADOS

9.1 SECUENCIA OBSERVACIONESFASE 0 1 2 3

ACTUADORES M.R 0 0 1 0Comportamiento

monoestable

ENTRADASR_0 1 1 0 1 Contacto N/AR_90 0 0 1 0 Contacto N/A

START 0 1 0 0 Pulsador verde N/A

9.2 SECUENCIA OBSERVACIONESFASE 0 1 2 3 4 5

ACTUADORESColumna 0 0 1 1 0 0 Comportamientomonoestable

M.R 0 0 0 1 1 0 Comportamientomonoestable

ENTRADAS

START 0 1 0 0 0 0 Pulsador verde N/AC_up 0 0 1 1 0 0 Contacto N/AC_down 1 1 0 0 1 1 Contacto N/A

R_0 1 1 1 0 0 1 Contacto N/AR_90 0 0 0 1 1 0 Contacto N/A

9.3 SECUENCIA OBSERVACIONESFASE 0 1 2 3 4 5

ACTUADORESBrazo 0 0 1 1 0 0 Comportamientomonoestable

Columna 0 0 0 1 1 0 Comportamiento

monoestable

ENTRADAS

START 0 1 0 0 0 0 Pulsador verde N/AB_0 1 1 0 0 1 1 Final de carrera N/AB_1 0 0 1 1 0 0 Final de carrera N/A

C_up 0 0 0 1 1 0 Final de carrera N/AC_down 1 1 1 0 0 1 Final de carrera N/A


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9.4 SECUENCIA OBSERVACIONES

FASE 0 1 2 3 4 5

ACTUADORES

Columna 0 0 1 1 1 0 Comportamientomonoestable

Gripper 0 0 0 1 0 0

Comportamientomonoestable, no cuenta con

sensores, por lo que laapertura se controla portiempo

(cambio de la fase 3 a la 4)

ENTRADASSTART 0 1(3) 0 0 0 0

Pulsador verde N/A, debeser pulsado 3 veces para

pasar a la fase 2

C_up 0 0 1 1 1 0 Final de carrera N/AC_down 1 1 0 0 0 1 Final de carrera N/A


FASE 0 1 2 3 4 5 6 7

ACTUADORES

M.T.I 0 0 1 0 0 0 0 0 Comportamiento biestable con MTD

M.T.D 0 0 0 0 0 1 0 0 Comportamiento biestable con MTIColumna 0 0 0 1 1 1 0 0 Comportamiento monoestable

Brazo 0 0 0 0 1 1 1 0 Comportamiento monoestable

ENTRADAS

M_de 1* 0 0 0 0 1 1 1 Final de carrera N/A

M_iz 0 0 1 1 1 0 0 0 Final de carrera N/AC_down 1 1 1 0 0 0 1 1 Final de carrera N/A

C_up 0 0 0 1 1 1 0 0 Final de carrera N/AB_0 1 1 1 1 0 0 1 1 Final de carrera N/A

B_1 0 0 0 0 1 1 0 0 Pasarn 5 segundos antes del cambio dela fase 4 a 5START 0 1 0 0 0 0 0 0 Pulsador verde N/A

*suponiendo que el robot est totalmente desplazado a la derecha en su estado inicial, de no ser as,el estado de M_de es 0


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FASE 0 1 2 3 4 5

ACTUADORES

M.R. 0 0 1 0 0 0 Comportamientomonoestable

Gripper 0 0 0 0 1 0

Comportamientomonoestable, no cuenta con

sensores, por lo que laapertura se controla portiempo

(cambio de la fase 4 a la 5)

ENTRADAS

START 0 1 0 0 0 0Pulsador verde N/A, debeser pulsado 3 veces para

pasar a la fase 2

R_0 1 1 0 1 1 1 Contacto N/A

R_90 0 0 1(3) 0 0 0El brazo debe girar 3 vecesantes de pasar a la fase 3

Entre la fase 3 y 4 pasarn 4segundos

9.7 SECUENCIA OBSERVACIONESFASE 0 1 2 3 4 5 6

ACTUADORES

M.T.I 0 0 0 0 0 1 0 Comportamiento biestablecon MTD

M.T.D 0 0 1 0 0 0 0 Comportamiento biestablecon MTIColumn

a0 0 0 1 0 0 0

Comportamientomonoestable

ENTRADAS

M_de 0 0 1 1 1 0 0 Final de carrera N/A

M_iz 1* 0 0 0 0 1 1(3)Indicador de repeticiones,

esta seal tiene que

repetirse 3 veces antes depasar a la fase 6 y finalizar

C_down 1 1 1 0 1 1 1 Pasarn 3 segundos antesdel cambio de la fase 4 a 5C_up 0 0 0 1 0 0 0 Final de carrera N/A

START 0 1 0 0 0 0 0 Pulsador verde N/A

*suponiendo que el robot est totalmente desplazado a la izquierda en su estado inicial, de no ser as,el estado de M_izq es 0

Repetir 3

veces este

ciclo para

luego finalizar

en la fase 6


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8. ETIQUETAS Y DIAGRAMAS DEL ROBOT


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PRACTICAS CON EL ROBOT

ROBOT 8.1: El robot gira cuando se oprime el botn START y est en su posicin inicial

ROBOT 8.2: El robot se eleva y gira cuando se oprime el botn START


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ROBOT 8.3: La pinza del robot traza una trayectoria cuadrada

ROBOT 8.4: El robot de eleva y cierra el gripper solo si se pulsa 3 veces el botn START


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ROBOT 8.5: El robot se mueve de derecha a izquierda, al final de su recorrido sube y seextiende, despus de 5 segundos se desplaza de izquierda a derecha

END

RUNG

START

02

01

TONTimer ON-DelayTimer T

:

Time Base

reset

ccum

s5

01

01 M_iz

02

02 0

C

702

70

70

70

B1

TON1.DN 70

M_de 70

70

70

70

TON1.R

S70

701

MTI

MTI702

702

C

l

C

l

70

70

Br zo

Br

zo70

70

MTD

MTD70

70

Cdown

70

70

B0


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ROBOT 8.6: El robot gira 3 veces y despus cierra el gripper.

E

R ! "

R0 702703

702

702 703R0

703

R90

702

MR

MR703

START

701

701

701

CTU1.# $

%

T

% ou & t '% ou & ter % ( :"' reset

)

cc u 03

1

R90

TOTi0 er O 2 elayTi0 er T3 :"Ti0 e Base

'

reset)

cc u 0

" s

4

1

CTU1.# $

TON1.#

N 704

704 Gr i5 5 6 r

Gri5 5 6 r

TON2.#

N

704 TOTi

0

er O 2

elayTi

0

er T3

:3

Ti0

e Base' reset

)

cc u 0

"

s

4

1

701

701

TON1.RES

TON2.RES

TON2.#

NCTU1.RES


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ROBOT 8.7: El robot se desplaza de izquierda a derecha, sube y baja una vez llegando alfinal de su recorrido, regresa a la izquierda y repite este ciclo 3 veces con un intermedio de 3segundos entre cada repeticin

7

T8

7

ount8 9

7

ounter7

@

:A

9

resetB

ccum3

C

TOD

Timer OD F

elayTimer T

G

:A

Time Base9

resetB

ccum

A

s3

C

START

TON1.DN

702

701

70H

701

TON1.RES

701 M_de

702

702

70I

Cup 702

70H

70H

70P

CdoQ

n 70H

70I

70I

TON1.DN70I M_iz

70P

70P

70P

TON1.DN

M_de

CTU1.RES

702701

MTD

MTD

70H702

Columna

Columna

70P70I

MTI

MTI

ED F

R8 D

R

A

CTU1.DN

START


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9. CONCLUSIONES INDIVIDUALES

Despus de realizar la prctica, puedo concluir lo siguiente:

y La identificacin de las entradas y salidas en un PLC es la piedra angular de todaprogramacin, as como identificar todos los movimientos que pueden realizar cadaactuador que conforman al robot.

y La asignacin de etiquetas personalizadas a cada entrada y salida del PLC,acompaadas por un buen bosquejo de la composicin del robot hacen que la formade programar sea ms natural, ms fcil.

y Los finales de carrera del robot son una evidencia clara de la desventaja de loselementos de seal con contacto, pude observar que algunos fueron remplazados, y

en algunas secuencias especiales (como la extensin del brazo o el giro del cuerpodel robot) los finales de carrera tenan problemas para conmutar.

y El programa Graphsetno nos reporta errores (en el caso particular de esta prctica),eso es un problema cuando la programacin no cuenta con la desactivacin de lalnea (paro) o en errores ms complicados, la presencia de loops cerrados que nopueden detenerse por falta de un paro. Sin embargo, cuando el error del loop suelepasar, el PLC simplemente no corre el programa, o lo corre una vez que el usuarioabandone el ambiente Graphset.

y El uso de marcas fue utilizado para problemas que requeran una secuenciaespecfica, la activacin consecutiva de lneas dependa de compuertas AND (2contactos N/A en serie) y la desactivacin de una o varias compuertas NOT (contactosN/C), en la activacin fsica de los actuadores, la compuerta caracterstica fue la OR(contactos N/A en paralelo) y para la desactivacin fue la NAND (contactos N/C enserie)

Cruz Cruz Luis Arturo

En la primera prctica existi el problema donde no sabamos como detener el primermovimiento para poder iniciar el siguiente. Los registros facilitan esto; bsicamente ayudan aestablecer que la bobina 1 la cual representa al movimiento 1, por ejemplo, es desactivadapor la bobina 2 la cual representa el movimiento 2. Finalizando este tema, los registrostienen una semejanza con los flip-flops, los dos tienen la caracterstica de una memoriaasociada a un pulso o un sensor.


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En general los objetivos planteados al inicio se cumplieron. La lgica Booleana y susrepresentacin fsica; la compuertas, son conceptos muy fciles de entender. En nuestrocaso es especialmente til la teora de Boole y la compuertas para poder estables lascondiciones iniciales para activar un registro cualquiera. El arranque cada registro casisiempre utiliza una compuerta AND. Esta compuerta fue la mas comn en todos losejercicios. Un problema muy peculiar que tuvimos ocurri en el ejercicio de aplicacin. Aquse utilizo una compuerta XNOR para arreglar a los contadores como condiciones para quecontinuara el proceso descrito en el ejercicio.

Se cumpli con el objetivo de utilizacin de contadores y temporizadores en losejercicios. Para los contadores por lo regular se utilizo es botn de arranque para reiniciarael contador. Esto es conveniente porque nos dice que las condiciones iniciales reinician elsistema. Sin embargo, no siempre se hace esto, en el ejemplo de aplicaron en el cual seincluan dos contadores no se utilizo la condicin inicial para accionar el reset. Por otro lado,uno de los problemas con los temporizadores es la seleccin de la condicionante que activael resetde stos. La condiciones para el inicio de los contadores en ocasiones seexpresaron con compuertas AND.

Por ultimo, para el ejercicio de aplicacin donde se menciona la utilizacin de una compuertaXNOR, vale mencionar que esto no se pudo hacer en una sola rama. Los que se hizo fuerepresentar una compuerta XOR en una rama y asignarle un registro y la negacin se leaplica al primer registro como el paro haciendo que el sistema se abra y se detenga. Es poresto que lo considero como un caso peculiar.

Garca Lpez Azahel

La complejidad respecto a la programacin en escalera se reduce con la utilizacin del

algebra booleana, sta a su vez simplifica la colocacin de marcas mediante compuertaslgicas tales como AND, OR, XOR por dar un ejemplo. Pude percatarme que existe unaforma lgica de aplicacin de compuertas al programa y todo est basado en el enunciadodel problema, ejemplo de esto son ordenes como Siempre y cuando, solo, aqu nosotrosdebemos elegir el tipo de compuerta que se requiere. Como comentario personal agregoque la falta de tiempo y apoyo hace que se pierda el inters en el desarrollo de estosprogramas.

Martnez Cordero Romeo Luis

La forma de trabajar en el laboratorio beneficia al entendimiento de la teora, la cual essuficiente para poner en prctica. Aprend que las marcas son un medio que facilita laestructuracin de un programa, dado que son instrucciones que cuando se necesiten solo sellaman y realizan su funcin. Comprend que el algebra booleana no solamente es utilizadaen circuitos elctricos-electrnicos, sino que tambin en neumticos y asimile surepresentacin, el uso de las tablas de verdad es de suma importancia dado que estasrepresentan el estado de los contactos N/A o N/C.


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Los objetivos establecidos al inicio de la prctica fueron cumplidos en su totalidad, gracias alapoyo de los profesores, ya que no se encontr mayo dificultad a la hora de realizar losprogramas para los robots propuestos.

Hernndez Velasco Jos Carlos

10. FUENTES

y Usategui, Jose Ma. A. Electronica Digital Moderna: Teoria y Prctica. 15a ed.Espaa: Editorial Paraninfo, 1994.

y Bignell, James & Donovan, Robert. Digital Electronics. 4a ed. Estados Unidos:Thomson Learning, 2000.

y Pessen, David W. Industrial Automation Circuit Design and Components. New York:John Wiley and Sons, 1989.

y Bartelt, Terry. PLC Counter Instructions. Wisc-Online. Wisconsin Technical CollegeSystem. Web. 24 Feb. 2010. .

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