1.1 AUTOMATIZACIÓN DE UN CLASIFICADOR DE PRODUCTOS MEDIANTE UN BRAZO MECÁNICO - NEUMÁTICO HACIENDO USO DE LA PROGRAMACIÓN DEL PLC SIEMENS S7-200 Y UN JOYSTICK PARA EL MANDO MANUAL.

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

Carrera en Ingeniería Electromecánica

PLC’s

PROYECTO DE UNIDAD

Preparado por:

Albán Damián

Bustamante Francisco

Eugenio David

Garcés José Carlos

Latacunga, Ecuador

2012

Contenido

CAPITULO I 4

1. TEMA 4

2. INTRODUCCIÓN 4

3. OBJETIVOS 5

4. DESARROLLO 5

4.1 ¿POR QUÉ UN BRAZO MECÁNICO? 5

4.2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 6

4.2.1 NEUMÁTICA 6

4.2.2 COMPRESORES 7

4.2.3 ACTUADORES 7

- Cilindros de simple efecto 8

- Cilindros de doble efecto 8

4.2.4 VÁLVULAS 9

4.2.5 ELECTROVÁLVULAS 10

4.2.6 SENSORES 10

- Sensores de proximidad 10

4.3 DETALLE TÉCNICO DEL BRAZO ROBÓTICO 12

5. CONCLUSIONES 14

6. BIBLIOGRAFÍA 14

7. ANEXOS 15

DOCUMENTO: 15

LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN. 15

LAMINAS: 15

1: ESQUEMAS DE CONEXIÓN DEL PLC S7-200 15

2: PUENTE H DEL SERVOMOTOR 15

3: ACONDICIONAMIENTO DEL SENSOR PARA LA CLASIFICACIÓN DEL PRODUCTOS POR SU COLOR. 15

DATASHEETS: 15

TCRT5000 – SENSOR ÓPTICO RESISTIVO 15

CAPITULO I

1. TEMA

1.1 AUTOMATIZACIÓN DE UN CLASIFICADOR DE PRODUCTOS MEDIANTE UN BRAZO MECÁNICO – NEUMÁTICO HACIENDO USO DE LA PROGRAMACIÓN DEL PLC SIEMENS S7-200 Y UN JOYSTICK PARA EL MANDO MANUAL.

2. INTRODUCCIÓN

Hace algún tiempo la industria ha venido dando pasos de gigante, es por esta razón que las empresas buscan disminuir la mano de obra humana eficiente pero lenta y con algún grado de error, por una mano de obra automatizada, eficiente, eficaz y sin margen de error alguno; permitiendo así la producción de un producto en masa, disminuyendo el precio al mercado y dejando ganancias útiles a la empresa.

En estos procesos automáticos se puede distinguir variables que son controladas por diferentes elementos, sean estos: eléctricos, electrónicos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos, etc.

El avance de la tecnología ha hecho que cada vez los procesos industriales tengan un mejor rendimiento, por medio de la utilización de computadoras y autómatas programables que permiten trabajar en un campo de aplicaciones extensas, permitiendo el monitoreo, supervisión y control de procesos industriales simultáneos.

La implementación de un autómata SIEMENS S7-200 para controlar el brazo mecánico del taller de PLC’s, contribuirá a la ampliación del conocimiento sobre la automatización y control industrial; intuirá al estudiante a trabajar con elementos mecánicos tales como finales de carrera, motores AC, relés eléctricos, bandas transportadoras; en el campo electrónico con manejo de señales de corriente continua, sensores ópticos, control de la variación del voltaje y la corriente; en el campo neumático con el uso de electroválvulas, de válvulas de estrangulación, compresor, manejo de adecuado de la presión de aire, etcétera.

Todas las variables manejadas en la automatización del sistema, permitirá al estudiante aplicar conocimientos que hasta la fecha habían sido solo teóricos. También abrirá la brecha de la investigación hacia los campos industriales en los que se puede desempeñar

3. OBJETIVOS

- La aplicación de elementos mecánicos, neumáticos e hidráulicos es común en la industria; es por esta razón que se pretende implementar los conocimientos del estudiante para automatizar un brazo mecánico que funciona con cilindros neumáticos para simular el despacho de productos.

- La adaptación del campo electrónico va de la mano con la industria mecánica, de esta manera se busca adecuar un sensor para que el despacho de productos reconozca si el cilindro es blanco o negro, y el brazo mecánico tome la decisión automáticamente de donde colocar el cilindro.

- Los contactores forman parte fundamental de toda clase de industria, pero debido a su tamaño, costo por unidad y limitación de aplicaciones se ha visto reemplazado por los autómatas o PLC’s; es aquí en donde el autómata SIEMENS S7-200 entra a jugar un papel importante en el objetivo de automatizar el sistema, pues cuenta con un número determinado de salidas y entradas que permitirán al operario o estudiante diseñar el control industrial del brazo mecánico.

4. DESARROLLO

4.1 ¿POR QUÉ UN BRAZO MECÁNICO?

El brazo mecánico es un instrumento articulado que simule los movimientos que realiza un brazo humano, el cual lleva a cabo sus movimientos gracias a fuerzas que le proporcionan las condiciones necesarias para su movimiento.

En la fig. 1 se detalla los grados de libertad con los que puede trabajar un brazo mecánico o robótico.

Fig. 1 Grados de libertad de un brazo mecánico

El uso de sistemas automatizados ha revolucionado la industria, procesos tan simples como transporte de elementos entre puntos distintos ha logrado mejorar la eficiencia de procesos; un brazo robótico maneja distintos grados de libertad y se limita solo a las aplicaciones de su diseñador, pues dependerá de su construcción para realizar todas las acciones que se le han implementado.

4.2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Los fundamentos teóricos forman parte importante en el diseño, construcción e implementación del autómata, a continuación se resume los datos mas relevantes que deben ser tomados en cuenta al momento de trabajar en el proyecto.

4.2.1 NEUMÁTICA

Es la técnica que utiliza el aire comprimido como vehículo para transmitir energía. En un sistema neumático como en la fig. 2 se distinguen tres etapas en las cuales se genera, se transmite y se controla alguna aplicación a través del aire comprimido.

Fig. 2 Esquema general de un sistema neumático

En la fig. 3 se tiene un sistema neumático básico con los elementos necesarios para su funcionamiento, formando así la etapa de producción y la etapa de utilización.

Fig. 3 Etapas de un sistema neumático

- ETAPA DE PRODUCCIÓN

1. Compresor

2. Motor eléctrico

3. Presostáto

4. Válvula antiretorno del aire

5. Depósito

6. Manómetro

7. Purga automática

8. Válvula de seguridad

9. Secador de aire refrigerado

10. Filtro de línea

- ETAPA DE UTILIZACIÓN

1. Purga de aire

2. Purga automática

3. Unidad de acondicionamiento

4. Válvula direccional

5. Actuador

6. Controladores

...