PRÁCTICA 3 Automatización de transporte de maletas

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PRÁCTICA 3 Automatización de transporte de
maletas
INTRODUCCIÓN
La automatización consiste en la aplicación de máquinas o de procedimientos
automáticos en la realización de un proceso o en una industria [1]. Para que un
proceso sea totalmente automático necesita ser controlado por el operador, para
esto se usan botones de marcha, ciclo, paro de ciclo y paro de emergencia con
sus diferentes indicadores que comúnmente suelen ser luminosos.
El automatismo realizado en este reporte es el transporte de maletas. El proceso
se realiza en diferentes etapas: en una primera dos cintas trasladan las maletas,
en la segunda el transportador se posiciona en alguna de las cintas siguiendo una
secuencia, a continuación, las maletas son traspasadas al transportador, estas
etapas del proceso se repiten hasta que el transportador se llene, cuando sucede
esto el transportador traslada las maletas al muelle donde una camioneta las
recibe. 
En este trabajo se explicarán todas las entradas y salidas del problema asignado
de acuerdo con la configuración y distribución del PLC S7 1200 SIEEMENS1.
También se explicará brevemente cada uno de los elementos usados en la
práctica: sensores, contadores, temporizadores.
Para la solución del problema se usará el diagrama de escalera o contactos como
también es conocido. Para un mejor entendimiento se necesita conocer la
simbología y analogías entre ellas, cabe mencionar que el diagrama de escalera
hace referencia a la programación del PLC, es decir, este diagrama es el que se
introduce en el programa. Para la comunicación de un ordenador y el PLC se
usará el programa TIA Portal en su versión 14 por su facilidad de conexión y de
uso.
1
1
Arquitectura del PLC
En las presentes prácticas que se desarrollarán, se hará uso de un autómata
programable. Un autómata programable (PLC) es una máquina electrónica que
consta de partes elementales que se ilustran en la figura 1.0.
Como se observa en la figura, un autómata tiene tres partes: unidad de control,
unidad de memoria y entradas y salidas.
La unidad de control o también conocida como CPU es aquella;
 Ejecuta el programa de usuario y ordena la transferencia de información
entre E/S 
 Gestiona la comunicación con periféricos externos (Consola de
programación, monitores, teclados, otros autómatas u otros, ordenadores). 
 Basada en un microprocesador (gama baja), y en sistemas de alta
performance (gama alta) pueden utilizarse circuitos integrados de aplicación
específica (ASIC).
La unidad de memoria es una parte muy esencial para el autómata porque es el
encargado de varias funciones:
 Se almacena el estado de las variables que s, contadores, relés o miento
de las señales.
 Maneja el autómata por programa usuario: o Imagen de entradas/salida
internos, etc. Ciclo de trata través de las memorias imagen.
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Fig. 1.0 Arquitectura de Autómata Programable
Las señales de entrada son necesarias para que la unidad de control pueda
ejecutar una orden y mandar un pulso de salida, y realizar el proceso.
La arquitectura del PLC SIMACTIC S-7 1200 (SIEMENS) se muestra en la Figura
1.1 se muestra el PLC.
Este PLC trabaja con un valor de voltaje fijo de entrada y entrega un valor fijo de
salida 24 Volts, consta de 14 entradas de 24 volts, 3 entradas digitales, y 10
salidas, como se muestran en la figura 1.2. 
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Fig. 1.1 PLC SIEMENS
Fig. 1.2 Entradas y alimentación 
En la Figura 1.2 se muestran las entradas enumeradas de I0.0a hasta I0.7a, estas
corresponden a la terminación a. Después continua la numeración de I1.0b hasta
I1.5b. Estas están identificadas con las flechas de color negro, las entradas se
nombrarán en cada practica de automatización.
La flecha de color rojo muestra la alimentación del PLC, como se mencionó antes
es alimentado con una fuente de corriente continua a 24 volts, en la imagen se
puede observar el cátodo y el ánodo.
Por último, la flecha color verde que se muestra en la figura 1.2 indican las salidas
de voltaje que entrega el PLC, y también entrega 24 volts. Mismos que
alimentaran a todos los componentes que se usen durante el proceso, desde
sensores, relevadores, motores AC, paso a paso, entre otros.
Para identificar las salidas véase la figura 1.3. Como ya se mencionó, todas las
salidas entregan un voltaje de 24 volts, por lo que, si se requiere menos de 24
para un elemento de salida, este tendrá que ser reducido por elementos externos.
Las flecas color negro de la Figura 1.3, muestran la enumeración antes
mencionada de salidas y la flecha color rojo muestra la conexión de PLC –
Computadora. Esta se realiza por medio de cable ethernet, y por este medio se
puede programar al autómata. Finalmente se muestra en la Figura 1.4 las
conexiones físicas que se usaran.
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Fig. 1.3 Salidas de PLC
Introducción al lenguaje de programación escalera “Ladder”
Los autómatas programables (PLC) necesitan comunicarse a través de un
lenguaje que sea entendido por el usuario y el PLC. Por tal motivo surgen los
lenguajes de programación: estos a su vez se pueden clasificar en dos clases, alto
nivel y bajo nivel. Básicamente los lenguajes de bajo nivel son la base para el
desarrollo de lenguajes de alto nivel, como: Diagrama escalera y Diagrama de
bloques. 
La ventaja principal de lenguaje de alto nivel es su capacidad gráfica, por ejemplo,
en el diagrama escalera se puede visualizar como un diagrama de relevadores. 
Según el departamento de ingeniería eléctrica, electrónica y de control (DIEEC),
“El lenguaje de programación escalera se utiliza para la mayoría de las señales
Booleanas y porque es fácil de usar por su semejanza con los circuitos de
relevadores” que eran usados con anterioridad.
Por lo antes mencionado se describirán los elementos básicos Fig. 0.1 en Ladder
que se usarán en los presentes reportes.
Figura 1.5 Simbología de contactos Ladder.
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Fig. 1.4 Conexiones físicas PLC
Conceptos básicos
Sensores
Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante
magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y
transformarlas con un transductor en variables eléctricas [2].
Para está practica solo se usaron 3 tipos de sensores inductivos, capacitivos y de 
fin de carrera, a continuación, se dará una breve descripción de cada uno de ellos.
Fin de carrera:
Funcionan como un interruptor, abren y cierran un
contacto.
• Debe producirse contacto físico entre el objeto y el
sensor. 
• Diferentes configuraciones.
• Coste reducido.
• Problema: desgaste de los elementos
electromecánicos.
Inductivos:
• Se basa en la alteración de la inductancia en una bobina
al acercar un objeto metálico.
• El objeto a detectar debe ser de metal.
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Capacitivos:
• Se basa en la alteración del dieléctrico 
de un condensador
producida por la presencia de
un objeto.
• La variación del dieléctrico
produce una variación de la
capacidad del condensador. 
Contadores y temporizadores
Existen 3 tipos de temporizadores: TP, TON, TOFF. En esta práctica se usaron los
dos últimos para lo que se definen a continuación.
Temporizador con retardo a la conexión (TON):
Los contactos del temporizador se
activan una vez que el tiempo
programado llega a su fin. La
señal de entrada debe
mantenerse hasta que se cumpla
el tiempo programado. Cuando
desaparece la señal de activación
los contactos del temporizador
regresan a su condición de
apagado “off” (Rosano, 2013).
Temporizador con retardo a la desconexión (TOFF):
Se activa el temporizador al inicio de la señal de entrada y comienza la
temporización una vez que la señal (entrada) cambia a apagado (Off), el pulso
dura el tiempo programado como se observa en la Figura 1.7(Rosano, 2013).
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Figura 1.6 Representación de pulsos en temporizador
TON.
Figura 1.7 Representación de pulso en temporizadorTOFF.
Planteamiento del problema
La empresa UAEMEX ha recibido el encargo de automatizar el sistema de
transporte de maletas que se muestra en la figura de abajo. Éste consta de dos
cintas (C1 y C2) donde depositan los pasajeros sus maletas, un transportador (T)
con cinta (CT) que apila las maletas y un muelle donde se pasan las maletas
desde el transportador a una camioneta. El funcionamiento en automático del
sistema es el siguiente:
 Los pasajeros dejan las maletas de una en una en la zona señalada de las
cintas. Los sensores C1E y C2E son los encargados de detectar que el
pasajero ha dejado una maleta. Las cintas arrastran las maletas hacia la
cabecera para ser transferidas al transportador cuando llegue. Siempre hay
una separación mínima entre maletas para que los sensores actúen
correctamente.
 El transportador comienza su trabajo por la cinta 2 y sigue la siguiente
lógica:
 Siempre atiende en la secuencia cinta 2-cinta 1-cinta 2-cinta 1-
cinta2...
 Cuando no hay ninguna maleta esperando en la cabecera de las
cintas, el transportador espera 30 segundos en la cinta en la que está y a
continuación pasa a la cinta siguiente siguiendo la secuencia. Si alguna
maleta llega a la cabecera de algunas de las cintas, la espera se
interrumpe y el transportador comienza a moverse siguiendo la secuencia
hasta llegar a la cinta que tiene maleta (si ya no está en ella).
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 Para transferir una maleta al transportador, la cinta del transportador
se mueve hasta que el sensor CTE detecta que la maleta ya está dentro.
Por supuesto, la cinta de pasajeros también se mueve.
 Cuando el sensor CTC se activa indica que ya está lleno el
transportador. A continuación, el transportador se dirige al muelle y espera
a que llegue la camioneta. El sensor CP indica que la camioneta está en la
posición correcta. La camioneta tiene dos compartimentos con capacidad
igual a la del transportador. Primero se llena el compartimiento
correspondiente al sensor S1, y a continuación, después de una segunda
recogida de maletas, el segundo compartimiento. Para descargar el
transportador sobre el compartimiento de la camioneta, la cinta se mueve
durante 10 segundos.
NOTA: Hay dos pulsadores PA y PP para arrancar y parar en modo automático.
Cuando se da la orden de parar, el transportador termina de introducir la última
maleta (si lo estaba haciendo) y a continuación se dirige al muelle a descargarla
sobre la camioneta si la hay y tiene espacio. A continuación, se para. Si no se
puede descargar, el transportador también se para. En modo automático el
funcionamiento arranca a partir de cualquiera de las dos posiciones en el muelle
(S1 o S2).
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Figura 1.8 Sistema de transporte de maletas.
MATERIALES
CANTIDA
D
DESCRIPCIÓN IMAGEN
1 PLC siemens S7 
12000
1 Cable etheret
10
1 Fuente de voltaje
24 V
1 Cable AC
Varios Cable CC
1 Computadora
6 sensor capacitivo
6 Sensor inductivo
11
1 Caja de réles
1 Caja de 
lámparas y 
botoneras
Tabla 1. Lista de materiales.
DESARROLLO
Descripción del proceso
Para iniciar con la automatización del proceso de transporte de maletas es 
necesario definir los elementos y la secuencia a seguir.
1. Se identificaron las tres partes importantes del sistema que son: las 2 cintas
de entrada, el transportador, y la cinta del transportador mostradas en la
figura 1.9. Estos elementos son los que se activan o desactivan de acuerdo
con las condiciones del sistema.
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Figura 1.9. Elementos importantes del sistema de transporte de maletas.
2. El sistema inicia con la entrada de las maletas en las dos cintas, los sensores
C1E y C2E son los encargados de detectar la presencia de las maletas al
inicio, además de mandarles la señal al motor M1 y M2, para que arranquen y
trasladen las maletas al final de las cintas (Figura 1.10). 
Figura 1.10. Entrada de maletas.
3. Al llegar al final de la cinta los sensores C1S y C2S detectan la presencia de
las maletas y detienen los motores de las cintas, también le dan la señal al 
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Cintas del 
transportador
Transportador
Cintas de
entrada
transportador para que se traslade a la cinta en donde se encuentra la
maleta, los motores de las cintas se vuelven a activar para traspasar las
maletas cuando se detecta al transportador en cualquiera de las 2 posiciones,
si está en la posición P1 se activa el motor M1 y si se encuentra en la
posición P2 se activa M2.
4. La cinta del transportador se activa cuando CTE detecta la presencia de
algún objeto, y se detiene al momento de mover el objeto como se muestra
en la figura 1.11.
Figura 1.11. Movimiento de maletas en el transportador.
5. Las tareas del transportador son:
 Trasladarse de una posición a otra, la espera de cada movimiento será de
30 s por posición, en caso de que se detecte una maleta en otra posición y
el tiempo aun no termine, el transportador deberá cambiar de posición
inmediatamente.
 Al llenarse la cinta de transportador, el sensor CTC dará la orden para que
el transportador se traslade hasta el muelle para la próxima descarga, y el
sensor S1 lo detiene (Figura 1.12). 
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Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Detección de 
maletas
Figura 1.12. Movimientos del transportador.
6. Para finalizar se realiza la descarga en el muelle, si el sensor CP que indica la
presencia del camión en le muelle, esta activado la cinta del transportador se
activará de igual forma para traspasar las maletas al transportador. Esta
actividad la debe realizar en 10 segundos y al terminar el transportador
regresara a la posición 1.
Modelo físico y diagrama escalera
Para iniciar con la programación se creo un nuevo proyecto en Tia Portal y se 
definieron las variables de la Tabla 2 y Tabla 3.
Entradas
Núm. Nombre descripción Tipo
1 Puesta en marcha Pulsador
2 Paro Paro Pulsador
3 C1E Sensor de cinta 1 Sensor de presencia
4 C2E Sensor de cinta 2 Sensor de presencia
5 CT Sensor de
transportador
Sensor de presencia
6 S1 Sensor muelle 1 Sensor de presencia
7 CP Sensor camioneta Sensor de presencia
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MuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelleMuelle
8 C1S Final cinta 1 Sensor de fin de
carrera
9 C2S Final cinta 2 Sensor de fin de
carrera
10 CTE Final cinta
transportador
Sensor de fin de
carrera
Tabla 2. Variables de entrada para el sistema de transporte.
Salidas
Nombre Descripción Tipo
M1 Mover cinta 1 Motor A (24 V)
M2 Mover cinta 2 Motor B (24 V)
MTI Mover transportador
a la izquierda
Motor C (24 V)
MTD Mover transportador
a la derecha
Motor C (24 V)
MT Mover cinta-
transportador
Motor D (24 V)
Tabla 3. Variables de salida para el sistema de transporte.
Diagrama escalera
El programa de automatización de maletas inicia como la mayoria de sistemas de
control, con un boton de arranque, en este casa ON, y un boton de paro
mostrados en la Figura 1.13. También en esta figura aparece la primer etapa del
proceso que es el traslado de las maletas por la cintas de entrada. Para que la
cinta 2 avance se necesita activar el sensor C2E en una primera etapa, y en una
segunda es necesario que el transportador se encuentre en la posición 2 y que se
detecte una maleta en la salida de lacinta por medio del sensor C2E.
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Figura 1.13. Arranque y paro del programa.
En la Figura 1.14 se observa la parte del programa correspondiente a la cinta 1 
que realiza los mismos movimientos, pero con diferentes sensores.
Figura 1.14. Temporizador de transportador.
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La programación del movimiento del transportador se hace con un temporizadordel tipo TON, es decir, si el transportador se encuentra en cualquiera de las dos
posiciones y no se detectan maletas en alguna de las dos cintas, el temporizador
se activará hasta que termine el tiempo programado que en el problema era de
30s, pero que se coloco de 10s para no esperar mucho tiempo. Cuando pase el
tiempo de 10 s, el transportador cambiará de posición, pero si detecta una maleta
antes que el tiempo se cumpla, el transportador deberá moverse a la otra posición
inmediatamente. Esto ultimo se logra desactivando el timer antes de que se
cumpla el tiempo por medio de los sensores C1S y C2S.
Para el sistema transportador se tiene la siguiente sección de programa, está se
divide en 2 partes, según el movimiento deseado del transportador. El primer parte
es cuando el transportador se mueve hacia la derecha y esto sucede cuando
están activadas las configuraciones mostradas en la Figura 1.15.
Figura 1.15. Giro de motor de transportador en sentido horario.
La salida se enclava con el ST4 y se desactiva cuando el transportador llega a la 
posición 2 o cuando llega al muelle activándose S1. En la configuración 3, con 
ayuda del sensor CTE, se indica al sistema que el transportador esta lleno, por lo 
que es necesario moverse hasta el muelle para la siguiente etapa.
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Configuración 3
Configuración 2
Configuración 1
En una segunda etapa el transportado tiene que moverse en sentido contrario,
esto se logra cambiando el giro del motor MT. Para realizar esta etapa físicamente
es 
necesario realizar un puente H para invertir el giro, se puede encontrar el circuito
del puente H en el Anexo 2 de esta práctica. La secuencia de y activación de la
salida MTI es similar a la anterior como se muestra en la Figura 1.16.
Ilustración 1.16 Giro de motor de transportador en sentido antihorario.
Cuando se detecta una maleta en el transportador por medio del sensor CTC el
motor MTC se activa para mover la maleta a través del transportador. Además
este mismo motor se ocupa para la descarga de las maletas en el muelle,
activándose con la salida del temporizador TEMP1 y con la detección de del
transportador en el muelle por S1.
Figura 1.17. Giro de motor-cinta-transportador.
19
Para controlar el tiempo de descarga se utiliza la secuencia mostrada en la Figura
1.18, con 2 temporizadores sincronizados a un tiempo de 10 para la correcta
ejecución del programa.
Figura 1.18. Temporizadores para la descarga de maletas.
Modelo físico
Se usaron 4 sensores de inducción para simular el sistema de entrada de maleta
como se puede observar en la siguiente imagen. El recorrido de las maletas se
hace en la dirección mostrada.
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Figura 1.19. Montaje del sistema de entrada de maletas.
El transportador se simuló con una banda transportadora, la banda gira en dos
direcciones izquierda-derecha como se ilustra en la Figura 1.20, de acuerdo con
las órdenes del sistema. La posición del transportador se define por P1 y P2.
Figura 1.20. Montaje del transportador
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El sistema en conjunto se muestra a continuación con las partes que lo conforma, 
cabe resaltar que el giro del motor se controlo través de un circuito puente H con 
relevadores.
Figura 1.21. Representación de las etapas del proceso de transporte de maletas.
Conclusiones
Se deduce que el objetivo planteado al inicio se logra en su totalidad, que el
modelo físico empleado muestra con claridad el proceso de transporte de maletas
de la practica presente.
La automatización de procesos en una industria requiere seguir una secuencia de
pasos que se activan con la ayuda de sensores, y también dichos sensores
desactivan etapas del proceso. Para realizar la programación de un autómata es
necesario conocer algún lenguaje como el lenguaje escalera usado en esta
práctica que nos facilitó la automatización y el entendimiento del problema.
Referencias bibliográficas
[1] UC3M Dep. de Ing. de Sistemas y Automática.
[2] https://www.uc3m.es
22
https://www.uc3m.es/
ANEXO 1
Conexión PLC-PC
1.Se instalo el programa TIA Portal V14 para el desarrollo de está practica.
2. Se le asigna una dirección IP al PLC, este paso es importante para establecer la
comunicación del PLC-PC, esto se realiza en las propiedades de red como se
muestra en la Figura 1.5.
Figura 1.5. Asignación de IP a PLC.
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3. Se crea un nuevo proyecto agregándole un nombre y a continuación 
seleccionando el botón crear como se observa en la Figura 1.6.
Figura 1.6. Creación de nuevo proyecto en Tia Portal V14.
4. Se selecciona la opción configurar un dispositivo como se muestra en la Figura 
1.7.
Figura 1.7. Configuración de nuevo dispositivo.
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crear
nombre
5.Segun el modelo del PLC se realizan la configuración, identificando la seriación 
del PLC en la ficha técnica, o en el propio PLC, además de elegir la versión 
apropiada para esté.
Figura 1.8. Selección de nuevo dispositivo en Tia Portal.
6. Se verifica que la dirección IP y la máscara de subred sean las mismas del PLC 
abriendo la vista general del dispositivo como se muestra a continuación.
Figura 1.9 Vista general de dispositivo.
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6. Para finalizar se crea un nuevo programa seleccionando el PLC, después
bloques de programa y por último main, al hacer esta secuencia se abrirá una
pantalla en donde se podrá escribir el programar con un lenguaje escalera o de
contactos, el entorno de programación de Tia Portal muestra en la Figura 1.10.
Figura 1.10. Entorno de programación Tia Portal V14.
ANEXO 2
Puente H
A continuación, se muestra el diagrama con relevadores para realizar un puente H.
Figura 1.13. Circuito puente H con relevadores.
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Fig. 1.14 “Puente H” con relevadores 
En la figura 1.14 se muestran las conexiones de un puente H, los círculos rojos
indican que deberán de ser alimentados con 24 volts, por consiguiente, los
círculos de color azul deben ir a neutro. Cabe menciona que las conexiones se
realizaron siguiendo el diagrama mostrado en la Figura 1.13
Las flechas de color anaranjado indican las entradas que activaran el relevador,
cada una con una letra: Para el giro a ala derecha “D” y para el giro a la izquierda
“I” y los círculos de color verde son conectados a cada polo del motor de corriente
directa.
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	MATERIALES