INSTITUTO SUPERIOR TECNOLGICO

MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTASISTEMAS MECATRNICOSLABORATORIO 4

ALUMNOS : SALDIVAR VARGAS, Fernando SUMIRE QUISPE, Cristian

SEMESTRE : VI GRUPO : ADOCENTE : Ing. Nilton Anchayhua

Fecha de entrega del Informe:08/05/2014

2014 - I

OBJETIVOS

Realizar el circuito electro hidrulico para poder ser controlador con un PLC. Realizar el programa ladder y lista de instrucciones que controle la secuencia del circuito hidrulico. Utilizar el software Step 7.RECURSOS EQUIPOS, INSTRUCCIONES Y ACCESORIOS:a) PLC Siemens S7-300b) PCc) Sistemas hidrulicos.DESARROLLO

1. Una maquina pulidora se emplea para pulir cubiertas metlicas de un producto. Las cubiertas son colocadas a mano. Cuando se presiona el botn START el motor hidrulico arranca y el cilindro 1A ubica el pulidor en posicin de trabajo. El cilindro de alimentacin 3A luego ejecuta 15 dobles carrearas entre dos sensores. Las 15 carreras son grabadas por un contador. Luego de las 15 carreras se completa el ciclo, el vstago 3A retorna a su posicin original. El motor se detiene y se ubica el pulidor en su posicin original. El cilindro de alimentacin es activado a travs de un circuito diferencial.

Imagen 1. Sistema hidrulico.

Imagen2. Diagrama de funcionamiento.

Circuito Hidrulico

Imagen3. Circuito hidrulico.

Circuito de fuerza

Imagen4. Circuito de fuerza.Conexiones al PLC

Imagen5. Conexiones al PLC.

Programacin

Tabla de simbolos

NOTA:

El solenoide requiere de un amperaje de 1,37 Amp. a 1,38 Amp. (Medidos en laboratorio) as como un voltaje de 27 Voltios.

Las resistencias de los reles pueden variar un poco, en este caso es de 261 ohmios a 270 ohmios.

Conclusiones:

Para poder realizar la programacin del circuito hidrulico se tiene que conocer muy bien la hidrulica para asi poder saber que componentes controlar en el PLC. En hidrulica se tiene que tomar en cuenta las presiones con las que se trabajan y la potencia que se necesita para ponerlos en un circuito de fuerza o en el PLC. Se tiene que conocer muy bien los programas Step 7 as como automation studio y complementarlos para poder hacer una buena programacin.

ANEXOCircuito diferencialEl Circuito Diferencial es un circuito que realiza la diferencia algebraica entre dos tensiones de entrada y utiliza la amplificacin diferencial natural del amplificador operacional. Para realizar esta operacin, las tensiones se aplican a ambas entradas del amplificador operacional al mismo tiempo y la diferencia entre ellos se amplifica. Es decir, la tensin de salida es una constante multiplicada por la seal diferencial de entrada.

La salida de este circuito se define con la siguiente ecuacin:

Cilindro diferencialUn cilindro diferencial dispone de un vstago del mbolo en un solo lado de la superficie de mbolo. De este modo, dispone de dos superficies de actuacin de diferentes tamaos: una, la superficie del lado del mbolo, la cual es completamente operativa, y otra, la superficie del lado del vstago, en donde solo est operativa la superficie anular. La relacin de la superficie de mbolo respecto a la superficie anular se indica con . Por tanto, en casos normales, el cilindro diferencial se impulsa y retrocede con dos velocidades distintas. En caso de accionar el cilindro con un circuito de regulacin cerrado, se desplaza a la velocidad predeterminada mediante el valor nominal.

Leyes de KirchhoffLas leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras an era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniera elctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito elctrico. Surgen de la aplicacin de la ley de conservacin de la energa.Primera Ley de KirchhoffEn cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Esta frmula es vlida tambin para circuitos complejos:

La ley se basa en el principio de la conservacin de la carga donde la carga en couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.Segunda Ley de KirchhoffEn un lazo cerrado, la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial elctrico en un lazo es igual a cero.

De igual manera que con la corriente, los voltajes tambin pueden ser complejos, as:

Esta ley se basa en la conservacin de un campo potencial de energa. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energa al regresar al potencial inicial.Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipacin de energa. Una carga simplemente terminar en el terminal negativo, en vez de el positivo. Esto significa que toda la energa dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformar en calor. Tericamente, y, dado que las tensiones tienen un signo, esto se traduce con un signo positivo al recorrer un circuito desde un mayor potencial a otro menor, y al revs: con un signo negativo al recorrer un circuito desde un menor potencial a otro mayor.En resumen, la ley de tensin de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o prdida de energa de los componentes electrnicos (Resistores, capacitores, etc.). Es una ley que est relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensin. En este campo potencial, sin importar que componentes electrnicos estn presentes, la ganancia o prdida de la energa dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo.

Ley de OhmEl ohmio (tambin ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente elctrica y se representa con el smbolo o letra griega (omega).El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente elctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una seccin transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0 Celsius.Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente elctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensin (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemticamente en la siguiente frmula o ecuacin:

donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas , tenemos que: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios ().Lase: La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensin o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).De acuerdo con la Ley de Ohm, un ohmio (1 ) es el valor que posee una resistencia elctrica cuando al conectarse a un circuito elctrico de un voltio (1 V) de tensin provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).La resistencia elctrica, por su parte, se identifica con el smbolo o letra (R) y la frmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relacin con la intensidad y la tensin) derivada de la frmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

BobinaUn inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito elctrico que, debido al fenmeno de la autoinduccin, almacena energa en forma de campo magntico.

Un inductor est constituido normalmente por una bobina de conductor, tpicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con ncleo de aire o con ncleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero magntico), para incrementar su capacidad de magnetismo.Los inductores pueden tambin estar construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho ms prctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se comporte como si fuese un inductor.El inductor consta de las siguientes partes: Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magntico, al ser recorrido por la corriente elctrica. Culata: Es una pieza de sustancia ferromagntica, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la mquina. Pieza polar: Es la parte del circuito magntico situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el ncleo y la expansin polar. Ncleo: Es la parte del circuito magntico rodeada por el devanado inductor. Expansin polar: Es la parte de la pieza polar prxima al inducido y que bordea al entrehierro. Polo auxiliar o de conmutacin: Es un polo magntico suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutacin. Suelen emplearse en las mquinas de mediana y gran potencia.Tambin pueden fabricarse pequeos inductores, que se usan para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a travs de un cilindro de ferrita o granulado.

RelEl rel o relevador es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.Dado que el rel es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador elctrico. Como tal se emplearon en telegrafa, haciendo la funcin de repetidores que generaban una nueva seal con corriente procedente de pilas locales a partir de la seal dbil recibida por la lnea. Se les llamaba "relevadores" [cita requerida]. De ah "rel".

Existen multitud de tipos distintos de rels, dependiendo del nmero de contactos, de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de activacin y desactivacin, entre otros. Cuando controlan grandes potencias se llaman contactores en lugar de rels.Rels electromecnicos Rels de tipo armadura: pese a ser los ms antiguos siguen siendo lo ms utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimn provoca la basculacin de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado). Rels de ncleo mvil: a diferencia del anterior modelo estos estn formados por un mbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atraccin, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes Rel tipo reed o de lengeta: estn constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas lminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitacin de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla. Rels polarizados o biestables: se componen de una pequea armadura, solidaria a un imn permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimn, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimn, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revs, el giro ser en sentido contrario, abriendo los contactos o cerrando otro circuito.Rel de estado slidoSe llama rel de estado slido a un circuito hbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que asla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de lnea y un triac o dispositivo similar que acta de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un rel electromecnico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del rel que en comparacin con un rel convencional generara un serio desgaste mecnico, adems de poder conmutar altos amperajes que en el caso del rel electromecnico destruiran en poco tiempo los contactos. Estos rels permiten una velocidad de conmutacin muy superior a la de los rels electromecnicos.Rel de corriente alternaCuando se excita la bobina de un rel con corriente alterna, el flujo magntico en el circuito magntico, tambin es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un rel conectado a la red, en algunos lugares, como varios pases de Europa y Latinoamrica oscilarn a 2 x 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harn a 2 x 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un rel de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen.Rel de lminasEste tipo de rel se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimn excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de inters. La varilla que resuena acciona su contacto, las dems no. Los rels de lminas se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.Ventajas del uso de relsLa gran ventaja de los rels electromagnticos es la completa separacin elctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimn, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeas tensiones de control. Tambin ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeas seales de control. En el caso presentado podemos ver un grupo de rels en bases interfaces que son controlado por mdulos digitales programables que permiten crear funciones de temporizacin y contador como si de un mini PLD (Dispositivo Lgico Programable) se tratase. Con estos modernos sistemas los rels pueden actuar de forma programada e independiente lo que supone grandes ventajas en su aplicacin aumentando su uso en aplicaciones sin necesidad de utilizar controles como PLD's u otros medios para comandarlos. Se puede encender por ejemplo una bombilla o motor y al encenderlo se apaga el otro motor o bombilla.

InductanciaLlamaremos inductancia al campo magntico que crea una corriente elctrica al pasar a travs de una bobina de hilo conductor enrollado alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar seales cambiantes rpidas o lentas. Al utilizar un inductor con un condensador, la tensin del inductor alcanza su valor mximo a una frecuencia dependiente de la capacitancia y de la inductancia.La inductancia se representa por la letra L, que en un elemento de circuito se define por:eL = L di/dtLa inductancia depende de las caractersticas fsicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se tendr ms inductancia que con pocas. Si a esto aadimos un ncleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.La energa almacenada en el campo magntico de un inductor se calcula segn la siguiente formula:W = I L/2...Siendo: W = energa (julios); I = corriente (amperios; L = inductancia (henrios)[1].El Clculo de la inductanciaEl Clculo de la inductancia: La inductancia de una bobina con una sola capa bobinada al aire puede ser calculada aproximadamente con la frmula simplificada siguiente:L (microH)=d.n/18d+40 l

Siendo: L = inductancia (microhenrios); d = dimetro de la bobina (pulgadas); l = longitud de la bobina (pulgadas); n = nmero de espiras o vueltas.

CapacitanciaLa Capacitancia es la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variacin de la tensin en el circuito elctrico. Usted recordar que la resistencia es la oposicin al flujo de la corriente elctrica. Tambin se define, a la Capacitancia como una propiedad de almacenar carga elctrica entre dos conductores, aislados el uno del otro, cuando existe una diferencia de potencial entre ellos, como se observa en la figura siguiente, las dos placas actan como conductores, mientras que el aire acta como un aislante:

As como un Resistor est diseado para tener Resistencia, el Capacitor est diseado para tener Capacitancia; mientras que los resistores se oponen al flujo de la corriente, los capacitores se oponen a cualquier cambio en el Tensin elctrica; el Capacitor ms pequeo capaz de acumular carga elctrica se construye de dos placas y un aislante de aire llamado dielctrico.Los factores que determinan la Capacitancia de un Capacitor simple son: a) el rea de la placas, b) la separacin entre las placas y c) el material del dielctrico; La Capacitancia es directamente proporcional al rea de las placas y a la constante dielctrica del material dielctrico utilizado e inversamente proporcional a la distancia de separacin de las placas, es decir: C = k A/ d = FaradiosDe ah que si el rea de las placas aumenta, con ello aumenta la Capacitancia; por el contrario, si la separacin de las placas aumenta, disminuye la CapacitanciaDe acuerdo a la frmula C = k A / d, obtenemos el resultado en Faradios; si queremos el Resultado en Micro faradios (smbolo f) entonces agregamos el factor de conversin 8.85 x 10 -" -y nuestrafrmula quedar as: C = 8.85xlO-8 A/d

Dnde: C = Capacitancia en f(Micro faradios) A = rea de las placas, cm2 D = Distancia de separacin de las placas, en cm.