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Ángel Alberto Andrade Zamora ÍNDICE Contenido Introducción .............................................................................................................................3 Objetivo del Diplomado .....................................................................................................3 Contenido del Diplomado ..................................................................................................3 Experiencias Prácticas y Resultados .............................................................................4 NEUMÁTICA ..............................................................................................................................5 Práctica 1: .............................................................................................................................5 Práctica 2: .............................................................................................................................7 Práctica 3: .............................................................................................................................9 Práctica 4: ...........................................................................................................................11 Práctica 5: ...........................................................................................................................13 Práctica 6: ...........................................................................................................................15 Práctica 7: ...........................................................................................................................17 ELECTRONEUMÁTICA .........................................................................................................19 Práctica 1: ...........................................................................................................................19 Práctica 2: ...........................................................................................................................21 Práctica 3: ...........................................................................................................................23 Práctica 4: ...........................................................................................................................25 Práctica 5: ...........................................................................................................................28 PRÁCTICAS EN SOFTWARES DE PLCs. .........................................................................29 Prácticas en Tia portal. ................................................................................................31 Prácticas en Step 7. ......................................................................................................33 Examen de electroneumática, puesta en marcha de la simulación en fluiSim. .....35 Construcción fisica de las prácticas. ...............................................................................36 Conclución. .............................................................................................................................46 Introducción El presente informe documenta las experiencias y aprendizajes adquiridos durante el desarrollo de un diplomado básico en neumática, electroneumática y PLCs (Programmable Logic Controllers) S7-300 y S7-1200 de Siemens, dirigido a estudiantes de ingeniería mecatrónica. Este programa educativo ha proporcionado una sólida base para comprender y aplicar las tecnologías esenciales en el ámbito de la automatización industrial, fusionando conocimientos de neumática con sistemas electrónicos y la programación de controladores lógicos programables. Objetivo del Diplomado El objetivo principal de este diplomado fue dotar a los participantes, estudiantes de ingeniería mecatrónica, de conocimientos fundamentales en neumática, electroneumática y PLCs. Se buscó proporcionar una comprensión profunda de los principios básicos de la neumática, su integración con la electrónica para formar sistemas electroneumáticos, y la capacidad de programar controladores lógicos programables de la serie S7 de Siemens. Contenido del Diplomado 1. Neumática: Fundamentos y Aplicaciones Prácticas • Estudio de los principios básicos de la neumática, incluyendo la generación, distribución y control del aire comprimido. • Diseño y análisis de circuitos neumáticos mediante la utilización de componentes como cilindros, válvulas y actuadores. • Implementación de prácticas que abarcaron desde conceptos básicos hasta sistemas neumáticos más complejos. 2. Electroneumática: Integración de Neumática con Electrónica • Combinación de la neumática con la electrónica para crear sistemas electroneumáticos. • Estudio de sensores y actuadores electroneumáticos para el control preciso y eficiente de procesos industriales. • Desarrollo de habilidades prácticas en la integración de componentes electrónicos con sistemas neumáticos. 3. PLCs S7-300 y S7-1200 de Siemens: Programación y Aplicaciones Industriales • Introducción a la arquitectura y funcionamiento de los PLCs de Siemens, con énfasis en las series S7-300 y S7-1200. • Programación de PLCs utilizando el software TIA Portal de Siemens. • Implementación de proyectos prácticos que involucraron la automatización de procesos industriales utilizando PLCs. Experiencias Prácticas y Resultados Durante el diplomado, se llevaron a cabo diversas prácticas que permitieron a los participantes aplicar los conocimientos adquiridos en entornos reales. Estas prácticas abarcaron desde la resolución de problemas simples hasta la programación y control de procesos más complejos. Los resultados obtenidos no solo demostraron la comprensión teórica de los conceptos, sino también la capacidad para abordar desafíos prácticos en el campo de la automatización industrial. En resumen, este diplomado proporcionó una experiencia integral que integró la neumática, electroneumática y la programación de PLCs, brindando a los estudiantes las herramientas necesarias para enfrentar los desafíos de la ingeniería mecatrónica en el ámbito industrial. A continuación, se detallan las prácticas específicas realizadas y los resultados obtenidos. NEUMÁTICA La neumática es una rama de la ingeniería que se centra en el estudio y aplicación del aire comprimido para realizar diversas tareas mecánicas. Utilizando principios físicos fundamentales, la neumática se ha convertido en una herramienta esencial en el ámbito industrial, proporcionando soluciones eficientes y versátiles para la automatización de procesos. El aire comprimido, al ser un medio limpio, seguro y fácilmente disponible, se utiliza para generar movimiento lineal y rotativo, así como para realizar trabajos de sujeción, manipulación y control en sistemas mecánicos. La neumática ofrece una serie de ventajas, como la rapidez en la ejecución de movimientos, la facilidad de control y la adaptabilidad a una amplia gama de aplicaciones. A lo largo de este diplomado, se exploraron los fundamentos de la neumática, desde los principios básicos hasta la implementación práctica en sistemas industriales. Estas experiencias han proporcionado una comprensión profunda de cómo el aire comprimido puede ser aprovechado para lograr una automatización eficiente y precisa en diversas disciplinas, contribuyendo al desarrollo de habilidades clave en el ámbito de la ingeniería mecatrónica. Práctica 1: Enunciado de la Práctica: El propósito de esta práctica es simular el control neumático de un cilindro de doble efecto mediante dos botones utilizando el software de simulación FluidSIM. La simulación se realizará exclusivamente con componentes neumáticos. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación inicia con el cilindro en posiciónretraída. • Ambos botones de control se encuentran en estado neutral. 2. Expansión del Cilindro: • Al hacer clic en el Botón A (VA) en la simulación, se activa la válvula monoestable neumática asociada a la expansión del cilindro. • La válvula monoestable neumática permite el flujo de aire al lado delantero del cilindro, provocando su expansión. • El cilindro permanece expandido mientras el Botón A (VA) está activado y se detiene al soltar el botón o cuando alcanza su posición máxima. 3. Retracción del Cilindro: • Al hacer clic en el Botón B (VB) en la simulación, se activa la válvula monoestable neumática asociada a la retracción del cilindro. • La válvula monoestable neumática permite el flujo de aire al lado trasero del cilindro, provocando su retracción. • El cilindro permanece retraído mientras el Botón B (VB) está activado y se detiene al soltar el botón o cuando alcanza su posición inicial. 4. Funcionamiento de Botones: • Cada botón (VA y VB) en la simulación actúa como una válvula monoestable, permitiendo el flujo de aire únicamente mientras está activado. • Si se activa un botón durante la expansión del cilindro, este se detendrá y comenzará a retraerse. • Si se activa un botón durante la retracción del cilindro, este se detendrá y comenzará a expandirse. Componentes de la Simulación en FluidSIM: 1. Actuador de doble efecto (simulado). 2. Valvulas de compuerta 3. Dos válvulas monoestables neumáticas (simuladas). 4. Dos botones de control (simulados). 5. Tubos y conexiones neumáticas virtuales. 6. Interfaz de simulación FluidSIM. Figura 1: Simulación de práctica 1 Práctica 2: Enunciado de la Práctica: El propósito de esta práctica es simular el control neumático de un actuador mediante FluidSIM, utilizando una válvula biestable, una válvula reguladora estranguladora, una válvula de escape rápido y dos botones en válvulas monoestables. La finalidad es permitir que, al presionar un botón, el actuador se desplace hacia afuera de manera rápida y, al presionar otro botón, se retraiga lentamente. Cada botón debe activarse solo con una pulsación. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación comienza con el actuador en posición inicial y todos los componentes en reposo. • Ambos botones de control se encuentran en estado neutral. 2. Salida Rápida del Actuador: • Al presionar el Botón A (VA) en la simulación, se activa la válvula monoestable asociada a la salida rápida del actuador. • La válvula biestable cambia de estado, permitiendo el flujo completo de aire hacia el actuador a través de la válvula reguladora estranguladora. • El actuador se desplaza rápidamente hacia afuera. • El sistema queda en reposo hasta que se vuelva a presionar el Botón A (VA). 3. Retracción Lenta del Actuador: • Al presionar el Botón B (VB) en la simulación, se activa la válvula monoestable asociada a la retracción lenta del actuador. • La válvula biestable cambia de estado, permitiendo el flujo de aire hacia el actuador a través de la válvula reguladora estranguladora y la válvula de escape rápido. • El actuador se retrae lentamente. • El sistema queda en reposo hasta que se vuelva a presionar el Botón B (VB). Lista de Materiales: 1. Actuador neumático (simulado). 2. Válvula biestable (simulada). 3. Válvula reguladora estranguladora (simulada). 4. Válvula de escape rápido (simulada). 5. Dos botones de control en válvulas monoestables (simulados). 6. Tubos y conexiones neumáticas virtuales. 7. Interfaz de simulación FluidSIM. Figura 2: Simulación de la práctica 2. Práctica 3: Enunciado de la Práctica: En esta tercera práctica, el objetivo es simular el control neumático de un actuador de doble efecto con enclavamiento mediante FluidSIM. Se utilizarán dos válvulas biestables, dos válvulas estranguladoras y un botón con enclavamiento. La finalidad es lograr que, al presionar el botón, el actuador entre en funcionamiento y siga alternando entre la expansión y retracción hasta que se desenclabe el botón monoestable. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación comienza con el actuador en posición inicial y todos los componentes en reposo. • Ambas válvulas biestables se encuentran en posición neutral. • El botón con enclavamiento también está en posición neutral. 2. Enclavamiento y Funcionamiento del Actuador: • Al presionar el botón con enclavamiento, se activa el enclavamiento y el actuador comienza a alternar entre la expansión y la retracción de manera continua. • Una válvula biestable se activa para la expansión, mientras que la otra se activa para la retracción. • Las válvulas estranguladoras controlan la velocidad del movimiento del actuador durante la expansión y retracción. 3. Detención del Actuador: • Para detener el funcionamiento continuo del actuador, se debe desenclavar el botón monoestable. • Al desenclavar el botón, ambas válvulas biestables retornan a la posición neutral, deteniendo el movimiento del actuador. Lista de Materiales: 1. Actuador de doble efecto (simulado). 2. Dos válvulas biestables (simuladas). 3. Dos válvulas estranguladoras (simuladas). 4. Botón monoestable con enclavamiento (simulado). 5. Tubos y conexiones neumáticas virtuales. 6. Interfaz de simulación FluidSIM. Figura 3: Simulación de la práctica 3 Práctica 4: Enunciado de la Práctica: En esta cuarta práctica, se simulará el control neumático de un cilindro de doble efecto utilizando FluidSIM. El sistema incorpora dos válvulas estranguladoras, dos check pilotadas, una válvula 5/3 con retorno por muelle en ambos lados, dos válvulas monoestables con botones (una para cada lado) y una válvula de apertura general. El objetivo es permitir que el actuador se extienda mientras el botón de inicio esté oprimido y que se quede en la posición en la que se deje de oprimir, aplicando el mismo principio al botón de retroceso. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación inicia con el cilindro en posición inicial y todos los componentes en reposo. • Ambos botones monoestables se encuentran en estado neutral. 2. Salida del Actuador: • Al presionar el Botón de Inicio en un extremo, se activa la válvula monoestable correspondiente y la válvula 5/3 con retorno por muelle. • La válvula 5/3 dirige el flujo de aire al lado del cilindro, permitiendo su expansión. • El actuador se desplaza hacia afuera mientras el Botón de Inicio esté oprimido. • Al soltar el Botón de Inicio, el actuador se detiene en la posición actual y se mantiene en esa posición. 3. Retorno del Actuador: • Al presionar el Botón de Retroceso en el otro extremo, se activa la válvula monoestable correspondiente y la válvula 5/3 con retorno por muelle en la otra dirección. • La válvula 5/3 dirige el flujo de aire al lado opuesto del cilindro, permitiendo su retracción. • El actuador se retrae mientras el Botón de Retroceso esté oprimido. • Al soltar el Botón de Retroceso, el actuador se detiene en la posición actual y se mantiene en esa posición. Lista de Materiales: Figura 4: Simulacion de la práctica 4. Designation Description Double acting cy linder One-way f low control v alv e One-way f low control v alv e Check v alv e with pilot control Check v alv e with pilot control 5/3-way pneumatic v alv e 3/2-way v alv e with pushbutton 3/2-way v alv e with pushbutton Air serv ice unit 3/2-way v alv e, manually operated Compressed air supply Práctica 5: Enunciado de la Práctica: En estaquinta práctica, se simulará el control secuencial de un actuador de doble efecto mediante FluidSIM. La configuración incluye un botón de inicio, un actuador de doble efecto, un interruptor de final de carrera, una válvula accionada por el interruptor, y un temporizador. La operación consiste en presionar un botón para extender el actuador; una vez que alcanza el final de carrera, acciona una válvula que activa un temporizador, y después de un tiempo predefinido, el actuador se retrae automáticamente. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación inicia con el actuador en posición inicial y todos los componentes en reposo. • El temporizador está desactivado. 2. Salida del Actuador: • Al presionar el Botón de Inicio, se activa el flujo de aire hacia el lado correspondiente del actuador, permitiendo su expansión. • Cuando el actuador alcanza el interruptor de final de carrera, este activa una válvula, desencadenando la apertura del temporizador. 3. Temporización: • El temporizador comienza a contar el tiempo predefinido una vez activado por la válvula. • Durante este tiempo, el actuador permanece en su posición extendida. 4. Retorno del Actuador: • Después de que el temporizador alcanza el tiempo predefinido, se activa la retracción del actuador. • El actuador se retrae automáticamente al estado inicial. Designation Description Compressed air supply 3/2-way v alv e with pushbutton Two pressure v alv e 5/2-way v alv e, pneumatically operated Double acting cy linder Manometer Time delay v alv e, normally closed Distance rule 3/2-way roller lev er v alv e 3/2-way roller lev er v alv e Quick exhaust v alv e One-way f low control v alv e Lista de Materiales: Figura 5: Práctica 5 simulada. Designation Description Double acting cy linder Double acting cy linder 3/2-way v alv e with pushbutton 5/2-way v alv e, with selection switch Compressed air supply Air serv ice unit, simplif ied representation Distance rule 3/2-way roller lev er v alv e 5/2-way v alv e, with selection switch Pressure sequence v alv e Manometer Práctica 6: Enunciado de la Práctica: La sexta práctica tiene como objetivo simular un control secuencial para dos actuadores de doble efecto en FluidSIM. Se incluyen dos botones de inicio, dos actuadores de doble efecto, dos interruptores de final de carrera, y un temporizador. El funcionamiento consiste en que al presionar el primer botón, se extiende el primer actuador; cuando alcanza el final de carrera, activa el segundo actuador; al llegar al final de carrera del segundo actuador, se activa un temporizador que, después de un tiempo predefinido, hace retroceder ambos actuadores simultáneamente. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación inicia con ambos actuadores en posición inicial y todos los componentes en reposo. • Ambos temporizadores están desactivados. 2. Salida del Primer Actuador: • Al presionar el Primer Botón de Inicio, se activa el flujo de aire hacia el primer actuador, permitiendo su expansión. • Cuando el primer actuador alcanza su interruptor de final de carrera, activa el segundo actuador. 3. Salida del Segundo Actuador: • El segundo actuador se extiende al activarse por el interruptor de final de carrera del primer actuador. 4. Temporización y Retorno: • Cuando el segundo actuador alcanza su interruptor de final de carrera, se activa un temporizador. • El temporizador cuenta un tiempo predefinido. • Después del tiempo predefinido, ambos actuadores retroceden simultáneamente. Lista de Materiales: Figura 6: Simulación de la práctica 6. Designation Description Double acting cy linder Double acting cy linder 5/2-way v alv e, with selection switch Compressed air supply Distance rule 3/2-way roller lev er v alv e 5/2-way v alv e, with selection switch Distance rule 3/2-way v alv e with pushbutton 3/2-way idle return roller v alv e 3/2-way v alv e with pushbutton 3/2-way roller lev er v alv e 3/2-way v alv e, pneumatically operated 3/2-way idle return roller v alv e 3/2-way v alv e with pushbutton 3/2-way v alv e, pneumatically operated 3/2-way v alv e, pneumatically operated Air serv ice unit, simplif ied representation 3/2-way v alv e with pushbutton Shuttle v alv e Shuttle v alv e Práctica 7: Enunciado de la Práctica: La séptima práctica tiene como objetivo simular un control secuencial de dos actuadores de doble efecto en FluidSIM. Se utilizará un botón de inicio para activar una secuencia específica (+A, +B, -A, -B) y se incluirá un botón de paro que detendrá la secuencia en la posición actual. También se incorporará un botón de paro general que hará que ambos actuadores regresen a la posición de inicio. Funcionamiento de la Simulación: 1. Inicio: • La simulación inicia con ambos actuadores en posición inicial y todos los componentes en reposo. • Ambos botones de paro se encuentran en estado neutral. 2. Secuencia de Actuadores: • Al presionar el Botón de Inicio, se inicia la siguiente secuencia para los actuadores: +A, +B, -A, -B. • Cada pulsación del botón activa un movimiento de un actuador, siguiendo la secuencia establecida. 3. Botón de Paro Individual: • En cualquier punto de la secuencia, al presionar el Botón de Paro Individual correspondiente a un actuador, este se detiene en la posición actual. 4. Botón de Paro General: • Al presionar el Botón de Paro General, ambos actuadores regresan a la posición inicial, deteniéndose en ese punto. Lista de Materiales: Figura 7: Simulación de la práctica 7. ELECTRONEUMÁTICA La electroneumática fusiona los principios de la neumática con la electrónica, combinando la potencia del aire comprimido con la versatilidad y la velocidad de la electricidad. En este contexto, se emplean dispositivos electromecánicos y electrónicos para controlar y supervisar sistemas neumáticos, proporcionando un nivel adicional de precisión y flexibilidad en la automatización industrial. La electroneumática amplía las capacidades de la neumática convencional al integrar sensores, actuadores eléctricos y circuitos de control electrónicos. Esto permite una mayor precisión en el posicionamiento, monitoreo en tiempo real y la capacidad de implementar lógica programable en los sistemas automatizados. La integración de componentes eléctricos también facilita la comunicación con otros sistemas automatizados y la supervisión remota. A lo largo del diplomado, se exploraron las bases teóricas y prácticas de la electroneumática, enfocándose en la interacción sinérgica entre la neumática y la electrónica. Estas experiencias proporcionaron conocimientos esenciales para diseñar y aplicar sistemas que aprovechen las ventajas de ambas disciplinas, contribuyendo así al desarrollo de habilidades especializadas en el campo de la ingeniería mecatrónica. Práctica 1: Enunciado de la Práctica: La primera práctica de electroneumática se enfoca en el control de un cilindro de doble efecto mediante un sistema eléctrico y neumático. El sistema consta de un cilindro de doble efecto, una válvula 5/2 con dos bobinas, dos botones, y dos solenoides que controlan la salida y retroceso del actuador al energizarse. Funcionamiento del Sistema: 1. Configuración Neumática: • El sistema cuenta con un cilindro de doble efecto. • Se incorpora unaválvula 5/2 con dos bobinas, una para cada lado del cilindro. • La válvula 5/2 controla el flujo de aire hacia el cilindro, permitiendo la expansión o retracción según la bobina que esté energizada. 2. Configuración Eléctrica: • La parte eléctrica consta de dos botones y dos solenoides. • Cada botón está asociado a un solenoide, uno para la salida y otro para el retroceso del cilindro. • Al presionar un botón, se energiza el solenoide correspondiente, activando la válvula neumática y moviendo el cilindro. Designation Description 5/n Way Valv e Double acting cy linder Air serv ice unit, simplif ied representation Compressed air supply Pushbutton (make) Pushbutton (make) Electrical connection 24V Electrical connection 0V Y2 Valv e solenoid Y1 Valv e solenoid 3. Operación del Sistema: • Al presionar el Botón de Salida, se energiza el solenoide asociado, permitiendo la expansión del cilindro. • Al presionar el Botón de Retroceso, se energiza el otro solenoide, permitiendo la retracción del cilindro. • El cilindro se detiene cuando se suelta el botón correspondiente. Lista de Materiales: Figura 8: Simulacion de la práctica 1 de electroneumática. Práctica 2: Enunciado de la Práctica: La segunda práctica de electroneumática implica un sistema más complejo, con una parte neumática similar a la anterior y una parte eléctrica dividida en circuitos de control y potencia. En la parte de control se incluyen dos switch inductivos de proximidad, dos relés y dos botones, mientras que la parte de potencia consta de dos contactores accionados por uno de los relés conectados en paralelo, y estos, a su vez, alimentan dos solenoides. El sistema se diseña para que al presionar un botón, el cilindro se extienda hasta activar el sensor de final de carrera, momento en el cual se retrae automáticamente. Funcionamiento del Sistema: 1. Configuración Neumática: • Se mantiene un cilindro de doble efecto similar a la práctica anterior. 2. Configuración Eléctrica - Parte de Control: • La parte de control incluye dos switch inductivos de proximidad y dos botones. • Los switch inductivos detectan la posición del cilindro, mientras que los botones son utilizados como pulsadores de inicio y paro. • Estos elementos están conectados a dos relés. 3. Configuración Eléctrica - Parte de Potencia: • La parte de potencia consiste en dos contactores que están conectados en paralelo y son activados por uno de los relés del circuito de control. • Los contactores alimentan dos solenoides conectados al sistema neumático. 4. Operación del Sistema: • Al presionar el Botón de Inicio en la parte de control, se activa el relé correspondiente. • El relé activa los contactores en la parte de potencia, alimentando los solenoides y permitiendo la salida del cilindro. • Cuando el cilindro alcanza el sensor de final de carrera, se activa, desencadenando la retracción del cilindro mediante la activación del segundo solenoide. 5. Paro del Sistema: • El sistema se puede detener en cualquier momento al presionar el Botón de Paro en la parte de control, interrumpiendo la alimentación de los solenoides y deteniendo el movimiento del cilindro. Lista de Materiales: Figura 9: Simulación electroneumática de a practica 2. Designation Description Electrical connection 24V Electrical connection 0V SA0 Inductiv e proximity switch SA1 Capacitiv e proximity switch K1 Relay K2 Relay Y1 Valv e solenoid Y2 Valv e solenoid Double acting cy linder 5/2-way v alv e, with selection switch K2 Make switch Compressed air supply Air serv ice unit, simplif ied representation Distance rule K1 Make switch Detent switch (make) Detent switch (make) Práctica 3: Enunciado de la Práctica: En esta tercera práctica de electroneumática, se trabajará con dos actuadores de doble efecto, controlados por una válvula 5/2 respectivamente. Ambos actuadores seguirán la secuencia +A, +B, -B, -A. La secuencia será gestionada por una parte eléctrica dividida en potencia y control. La parte de control incluirá switches capacitivos de proximidad para el inicio y final de carrera de ambos actuadores, relés, contactores, solenoides y botones de inicio y paro. Funcionamiento del Sistema: 1. Configuración Neumática: • Dos actuadores de doble efecto, cada uno controlado por una válvula 5/2 respectivamente. • La secuencia de los actuadores seguirá el patrón +A, +B, -B, -A. 2. Configuración Eléctrica - Parte de Control: • Cada actuador tendrá un switch capacitivo de proximidad para el inicio y final de carrera. • Se emplearán relés para gestionar la activación de los contactores y solenoides. • Botones de inicio y paro para controlar el sistema. 3. Configuración Eléctrica - Parte de Potencia: • La parte de potencia consistirá en contactores y solenoides conectados a los actuadores. • Cada actuador estará asociado a un contactor y un solenoide. 4. Operación del Sistema: • Al presionar el Botón de Inicio en la parte de control, se activa la secuencia +A, +B, -B, -A. • Cada cambio de estado de los actuadores es gestionado por switches capacitivos que activan relés correspondientes. • Los relés, a su vez, activan contactores y solenoides para controlar la expansión y retracción de los actuadores. 5. Paro del Sistema: • El sistema puede detenerse en cualquier momento al presionar el Botón de Paro, interrumpiendo la alimentación de los solenoides y deteniendo la secuencia de los actuadores. Esta práctica involucra un sistema más complejo con dos actuadores de doble efecto que siguen una secuencia específica, controlada por una parte eléctrica dividida en control y potencia, y operada mediante switches capacitivos de proximidad y botones de inicio y paro. Lista de Materiales: Designation Description Double acting cy linder Double acting cy linder 5/2-way v alv e, pneumatically operated 5/2-way v alv e, pneumatically operated Air serv ice unit, simplif ied representation Compressed air supply Electrical connection 24V Distance rule Distance rule Electrical connection 0V K1 Relay K4 Break switch K1 Make switch Detent switch (make) SA1 Capacitiv e proximity switch K2 Relay K2 Make switch SB1 Capacitiv e proximity switch K3 Relay K3 Make switch K4 Relay KSA0 Relay SB0 Capacitiv e proximity switch SA0 Capacitiv e proximity switch A1 Valv e solenoid B1 Valv e solenoid B2 Valv e solenoid A2 Valv e solenoid K2 Break switch K3 Break switch K1 Make switch K2 Make switch K3 Make switch K4 Make switch K1 Make switch K2 Make switch K3 Make switch K4 Break switch KSA0 Make switch Figura 10: Simulación de la práctica 3 en funcionamiento. Práctica 4: Enunciado de la Práctica: En esta cuarta práctica de electroneumática, se continuará trabajando con dos actuadores de doble efecto, cada uno controlado por una válvula 5/2 respectivamente. La diferencia radica en la secuencia de operación, que ahora será: +A, -A, +B, -B. La gestión de la secuencia se realizará mediante una parte eléctrica, dividida en potencia y control, que incluirá switches capacitivos de proximidad, relés, contactores, solenoides y botones de inicio y paro. Funcionamiento del Sistema: 1. Configuración Neumática: • Dos actuadores de doble efecto, cada uno controlado por una válvula 5/2 respectivamente. • La secuencia de los actuadores ahora seguirá el patrón: +A, -A, +B, -B. 2. Configuración Eléctrica - Parte de Control: • Cadaactuador contará con switches capacitivos de proximidad para el inicio y final de carrera. • Se emplearán relés para gestionar la activación de los contactores y solenoides. • Botones de inicio y paro para controlar el sistema. 3. Configuración Eléctrica - Parte de Potencia: Designation Description Detent switch (make) K1 Make switch KSB0 Make switch K4 Break switch K1 Relay SA1 Magnetic proximity switch K2 Make switch K1 Make switch K2 Relay SA0 Magnetic proximity switch K3 Make switch K2 Make switch K3 Relay SB1 Magnetic proximity switch K3 Make switch K4 Relay SB0 Magnetic proximity switch KSB0 Relay K1 Make switch K2 Break switch K2 Make switch K3 Break switch K3 Make switch K4 Break switch K4 Make switch A1 Valv e solenoid A2 Valv e solenoid B1 Valv e solenoid B2 Valv e solenoid Double acting cy linder Double acting cy linder 5/2-way v alv e, with selection switch 5/2-way v alv e, with selection switch Compressed air supply Air serv ice unit, simplif ied representation Distance rule Distance rule Electrical connection 0V Electrical connection 24V SKB0 Break switch • La parte de potencia consistirá en contactores y solenoides conectados a los actuadores. • Cada actuador estará asociado a un contactor y un solenoide. 4. Operación del Sistema: • Al presionar el Botón de Inicio en la parte de control, se activa la secuencia +A, -A, +B, -B. • Cada cambio de estado de los actuadores es gestionado por switches capacitivos que activan relés correspondientes. • Los relés, a su vez, activan contactores y solenoides para controlar la expansión y retracción de los actuadores. 5. Paro del Sistema: • El sistema puede detenerse en cualquier momento al presionar el Botón de Paro, interrumpiendo la alimentación de los solenoides y deteniendo la secuencia de los actuadores. Esta práctica implica la operación de dos actuadores de doble efecto con una secuencia alternativa, controlada por una parte eléctrica que incluye switches capacitivos de proximidad y botones de inicio y paro. La parte eléctrica se divide en control y potencia, utilizando relés, contactores y solenoides para gestionar la secuencia de los actuadores. Lista de Materiales: Figura 11: Simulación de la práctica 4 en funcionamiento. Práctica 5: Materiales: Figura 12: Simulacion de práctica 6 en funcionamiento Designation Description Double acting cy linder 5/2-way v alv e, pneumatically operated Compressed air supply Air serv ice unit, simplif ied representation A1 Valv e solenoid Electrical connection 24V Electrical connection 0V K1 Break switch K1 Make switch K1 Make switch K2 Make switch K2 Break switch K2 Make switch K3 Make switch K3 Make switch K3 Break switch Electrical connection 24V Electrical connection 0V Detent switch (make) Detent switch (make) Detent switch (make) K1 Relay K2 Relay K3 Relay PRÁCTICAS EN SOFTWARES DE PLCs. En el ámbito de la ingeniería mecatrónica, la integración de sistemas eléctricos, electrónicos, mecánicos y de control es fundamental para el diseño y desarrollo de sistemas automatizados. En este contexto, el dominio de herramientas de programación de PLC (Controladores Lógicos Programables) se vuelve esencial para los ingenieros mecatrónicos. En este informe, exploraremos las prácticas realizadas utilizando los software TIA Portal y STEP 7, enfocándonos en su importancia y los objetivos que buscan alcanzarse a través de estas actividades. Objetivos: 1. Desarrollo de Competencias en Programación de PLC: • Uno de los objetivos principales de estas prácticas es proporcionar a los estudiantes de ingeniería mecatrónica una comprensión profunda y práctica de la programación de PLC. Esto incluye la capacidad de diseñar, implementar y mantener lógica de control eficiente en entornos industriales. 2. Integración de Sistemas Mecatrónicos: • Dominar los software TIA Portal y STEP 7 permite a los mecatrónicos integrar de manera efectiva sistemas mecánicos, eléctricos y de control en un entorno de producción. Esto es crucial para optimizar la eficiencia y la precisión en procesos automatizados. 3. Resolución de Problemas en Tiempo Real: • La capacidad de programar PLC proporciona a los ingenieros mecatrónicos las herramientas necesarias para abordar problemas en tiempo real, realizar ajustes y mejoras en la operación de sistemas complejos. 4. Eficiencia en el Desarrollo de Proyectos: • La familiaridad con estos software simplifica el desarrollo de proyectos mecatrónicos al proporcionar un entorno unificado para la programación, simulación y monitoreo de sistemas de control. Importancia para un Mecatrónico: Dominar los software TIA Portal y STEP 7 es esencial para un ingeniero mecatrónico por varias razones: 1. Versatilidad en el Diseño Mecatrónico: • Estos softwares ofrecen una plataforma versátil para el diseño y programación de sistemas mecatrónicos, permitiendo la creación de soluciones eficientes y adaptables a diversas aplicaciones industriales. 2. Eficiencia Operativa: • La programación eficiente de PLC contribuye directamente a la eficiencia operativa al garantizar un control preciso y oportuno de los procesos automatizados, reduciendo los tiempos de inactividad y aumentando la productividad. 3. Adaptabilidad a la Evolución Tecnológica: • La constante evolución de la tecnología en la industria requiere que los mecatrónicos estén actualizados y sean capaces de adaptarse rápidamente. Estos softwares proveen una base sólida para la integración de tecnologías emergentes. Breve Introducción a TIA Portal y STEP 7: STEP 7, desarrollado por Siemens, es una herramienta líder en la programación de controladores Siemens PLC. Este software permite el diseño y la implementación de lógica de control, así como la configuración y monitoreo de dispositivos conectados. TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) es una plataforma de ingeniería que integra varios softwares, incluyendo STEP 7, en un entorno unificado. TIA Portal simplifica la programación, simulación y diagnóstico de sistemas mecatrónicos, brindando una experiencia integral y eficiente para los ingenieros. La combinación de estos softwares proporciona a los mecatrónicos un conjunto completo de herramientas para abordar desafíos en el diseño y la implementación de sistemas automatizados avanzados. Figura 13: El manejo de estas herramientas es fundamental para el profesionista especializado en automatización y control. Prácticas en Tia portal. Simulación 1: Simulación 2: Simulación 3: Simulación 4, con flip flops: Prácticas en Step 7. Configuración del hardware Cortadora de lamina con zumbador usando flip flops, simulación vinculada con fluidSim a travez de OPC. Párte neumática Práctica de cortadora con flanco negativo y flip flop. Práctica de inversor de giro con FluidSim vinculado Step 7 Examen de electroneumática, puesta en marcha de la simulación en fluiSim. Construcciónfisica de las prácticas. En la siguiente sección del informe, presentaremos una recopilación visual que destaca las prácticas realizadas y los materiales físicos empleados a lo largo del diplomado en neumática, electroneumática y PLCs S7-300 y 1200 de Siemens. Estas imágenes capturan momentos clave de la ejecución de prácticas que involucran sistemas neumáticos, electroneumáticos y programación de controladores lógicos programables. Las imágenes ofrecen una visión tangible de las habilidades adquiridas durante el diplomado y proporcionan una representación visual de los conceptos teóricos aplicados en situaciones prácticas. Desde la implementación de circuitos neumáticos hasta la programación detallada de PLCs. Cada imagen cuenta una historia, desde la configuración física de los circuitos hasta la implementación de soluciones prácticas en entornos industriales simulados. Esta sección visual complementa las descripciones escritas en el informe, brindando una experiencia más completa y concreta de las habilidades y conocimientos obtenidos durante el diplomado. A través de estas imágenes, se enfatiza la importancia de la práctica y la experiencia directa en la formación de profesionales capaces y competentes en el campo de la mecatrónica. Reconocimiento de los componentes neumáticos: Figura 14: Se comparó la representación y funcionamiento de los componentes en el software FluidSim con su forma y funcionamiento físico. Figura 15: Comparación del simbolo y construcción fisica de un temporizador neumático, dicha comparación se hiso con todos los componentes. Figura 15: Módulo didactico de relevadores y contactores, usado durante las prácticas. Figura 16: Modulo de entradas y salidas didactico. Figura 17: HDMI, vista entre los materiales. Figura 18: PLC 1500 usado en las practicas finales. Figura 19: PLC 300 y fuente de alimentación montados en módulo didáctico, usado en la ultima práctica. Simulación es software y armado físico de la practica 2 electroneumática. Simulación y construcción física de práctica 2 neumática Simulacion y contrucción física en funcionamiento de la práctica 4 electroneumática. Programación y construcción física de práctica 1 en TiaPortal. Práctica final, implementación de flancos positivos y negativos con flip flops. Conclución. Este Diplomado ha representado una inmersión integral en los fundamentos de la ingeniería mecatrónica, llevándome a través de un viaje de descubrimiento y aplicación práctica en los campos de la neumática, la electroneumática y la programación de PLCs S7-300 y 1200 de Siemens. Desarrollo Técnico y Práctico: He logrado cultivar competencias técnicas esenciales a través de la realización de prácticas que van desde la construcción de circuitos neumáticos hasta la programación avanzada de controladores lógicos programables. La aplicación práctica de conceptos teóricos ha sido clave para mi comprensión y dominio de estos temas. Integración Efectiva de Tecnologías: Una de las lecciones más valiosas ha sido la comprensión de cómo la neumática y la electroneumática se entrelazan para controlar sistemas mecánicos. La integración efectiva de estas tecnologías ha ampliado mi perspectiva sobre la automatización industrial y su aplicación en proyectos mecatrónicos. Dominio en Programación de PLCs Siemens: El enfoque en la programación de PLCs, específicamente con los modelos S7-300 y 1200 de Siemens, ha sido un pilar fundamental de mi desarrollo. Desde la creación de lógica de control hasta la resolución de problemas en entornos simulados, he ganado confianza en el manejo de estos controladores cruciales. Relevancia Práctica en el Campo Laboral: El diplomado ha proporcionado habilidades concretas y aplicables en el ámbito laboral. El diseño, implementación y mantenimiento de sistemas automatizados se ha vuelto más accesible, y me siento preparado para enfrentar desafíos reales en el ámbito de la mecatrónica. Integración Armoniosa de Software y Hardware: La combinación de prácticas en software como TIA Portal y STEP 7, junto con la implementación física de circuitos, ha destacado la importancia de la integración armoniosa de software y hardware. Este enfoque holístico ha sido fundamental para aplicar eficazmente los conocimientos teóricos en escenarios prácticos. Perspectivas Futuras: Este diplomado no solo representa un logro educativo, sino también un trampolín para futuros estudios y proyectos. Mi mentalidad analítica y habilidades resolutivas se han agudizado, proporcionándome una base sólida para enfrentar proyectos mecatrónicos más complejos en el futuro.
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