jueves, 12 de abril de 2007

Secuencias de Movimientos

SECUENCIAS DE MOVIMIENTOS

Una secuencia se define cuando se tienen dos o mas accionamientos que deben realizar sus movimientos de forma coordinada según un orden establecido.

Generalmente se utilizan los detectores de posición ó finales de carrera para determinar el momento en el que se deben ir activando los movimientos.

Aunque cada uno de los accionamientos es conectado de forma independiente, la ubicación de los detectores de posición determina la secuencia a seguir.

Ejemplo:







Una secuencia se puede representar por medio de un diagrama de fases o de forma simplificada.

Diagrama de fases



Representación simplificada:

1S1
2S1
2S2
1S2
3S1
3S2
1S1
1A+
2A+
2A-
1A-
3A+
3A-




El problema general en un circuito con varios actuadores es la superposición de señales en las válvulas de mando.



Existen 3 métodos para diseñar una secuencia de movimientos: El método intuitivo, el método cascada y el método paso a paso.
1. METODO INTUITIVO.

El método intuitivo consiste en utilizar diferentes componentes y accionamientos para ir uno a uno solucionando los diferentes inconvenientes que se van presentando.

Uno de los componentes mas utilizados es el accionamiento abatible, el cual permite esconder las señales cuando no se requieren y de esta forma evitar la superposición de señales.

Accionamiento de rodillo abatible

Ejemplo:

Al realizar la secuencia 1A+ 2A+ 2A– 1A– encontramos que se presenta superposición de señales al iniciar el proceso, por lo tanto no se producen movimientos.

Se puede utilizar entonces un accionamiento abatible en 1S2 para evitar la superposición al iniciar el proceso.


Pero en una etapa siguiente se presentará de nuevo una superposición de señales por lo que será necesario utilizar otro accionamiento abatible en 2S1, de esta forma se completa el circuito.

2. METODO CASCADA.

El método cascada es un método sistemático que permite encontrar la solución siguiendo unos pasos determinados.

Este método utiliza válvulas memoria para organizar el circuito en líneas de presión independientes.


La cantidad de válvulas de memoria que se requieren se calculan según el número de líneas de presión ó grupos que se generen.

# Válvulas = # Grupos - 1

Se deben tener en cuenta las siguientes condiciones para la realización del método:

En un grupo no pueden existir dos movimientos del mismo actuador.
Los movimientos no se pueden cambiar de posición según la secuencia definida.
Se deben generar el menor número posible de grupos de presión.
Los activadores de los grupos deberán ser alimentados por los grupos de presión anteriores.
El último grupo debe iniciar energizado.







Ejemplo:

Diseñar el mando cascada para la secuencia 1A+ 2A+ 2A- 1A- :

Primero se agrupan los movimientos teniendo en cuenta las condiciones anteriores:

1S1
2S1
2S2
1S2
1A+
2A+
2A-
1A-



L1
L2



Luego se determinan los finales de carrera que activarán las líneas de presión y que ya no realizarán movimientos directamente.

2S1
1S2
1A+
2A+
2A-
1A-



1S1
2S2
L1
L2




1S1 y 2S2 serán los activadores de las líneas de presión mientras que 2S1 y 1S2 se mantienen en sus posiciones normales.
A continuación se calcula el número de válvulas auxiliares que se requieren:

# Válvulas = # Grupos – 1
# Válvulas = 2 – 1
# Válvulas = 1




La organización de los componentes del circuito quedará de la siguiente manera:


La conexión de la válvula auxiliar OV1 se debe realizar teniendo en cuenta que al iniciar la línea 2 deberá estar energizada, es decir, con presión.


El final de carrera 1S1 deberá activar la línea de presión 1 y el final de carrera 2S2 deberá activar la línea de presión 2.


De acuerdo a la agrupación de la secuencia:
2S1
1S2
1A+
2A+
2A-
1A-



1S1
2S2
L1
L2




El final de carrera 2S1 depende de la línea 1 y el final de carrera 1S2 depende de la línea 2. Así mismo realizarán el movimiento correspondiente.



Finalmente, la línea 1 activa directamente el movimiento 1A+ y la línea 2 activa directamente el movimiento 2A-. La alimentación de presión para los finales de carrera 1S1 y 2S2 dependen de las líneas de presión del grupo anterior.




3. MÉTODO PASO A PASO.

El método paso a paso también es un método sistemático que debe seguir unas condiciones específicas para el diseño de la secuencia.

Para este método se tomará que cada fase de la secuencia corresponde a un paso y por cada paso que se requiera se tendrá el siguiente grupo de componentes:


Para el último paso de debe utilizar la siguiente configuración con el fin de cumplir la exigencia de que el último paso debe iniciar energizado.


Utilizando los componentes definidos para cada paso se realizarán las siguientes acciones:

Activar los movimientos correspondientes.
Preparar el paso siguiente.
Anular el paso anterior.

Así mismo, el grupo de componentes recibe las señales de preparación y anulación.

Ejemplo:

Diseñar el mando paso a paso para la secuencia 1A+ 2A+ 2A- 1A- :

Primero se define la cantidad de pasos, en este caso serán 4 y los finales de carrera que activarán cada paso:

1A+
2A+
2A-
1A-


P1
P3
P2
P4
1S1
2S1
2S2
1S2




Para facilitar la realización de las conexiones se utiliza una línea de presión por cada paso.

El paso 1 energiza la línea 1, esta prepara el paso 2 y anula el paso 4. El paso 2 energiza la línea 2, esta prepara el paso 3 y anula el paso 1. El paso 3 energiza la línea 3, esta prepara el paso 4 y anula el paso 2. El paso 4 energiza la línea 4, esta prepara el paso 1 y anula el paso 3, además por su configuración especial inicia energizado.







Luego conectamos los finales de carrera de acuerdo con el orden que proporciona la secuencia.

1S1
2S1
2S2
1S2
P1
P3
P2
P4




















Finalmente se conectan los actuadores siguiendo los pasos de la secuencia, cada línea activa uno o varios movimientos, en este caso la línea 1 activa el movimiento 1A+, la línea 2 activa el movimiento 2A+, la línea 3 activa el movimiento 2A- y la línea 4 activa el movimiento 1A- .


Con el fin de facilitar el montaje de los mandos paso a paso, los fabricantes han desarrollado módulos con los elementos que se requieren para realizar cada paso:

Módulos TAA

Módulos TAB – Para el último paso

P: Conexión de entrada de Presión Principal de aire comprimido.
L: Conexión de entrada para reposicionamiento.
Yn: Conexión de entrada para la activación del módulo.
Zn: Conexión de salida para anulación del módulo anterior.
Yn+1: Conexión de salida para activación del siguiente módulo.
Zn+1: Conexión de entrada para anulación del módulo
Ejemplo:

Diseñar el mando con módulos de pasos para la secuencia 1A+ 2A+ 2A- 1A- :

La conexión para realizar una secuencia de 4 fases sería la siguiente:


Los finales de carrera se unen con las conexiones X de los módulos y se utiliza la válvula 1S3 para el inicio del proceso en Yn. La única diferencia con el mando paso a paso es que la ubicación de los finales de carrera corresponde con la función de las entradas X, es decir, X1 activa el paso 2, X2 activa el paso 3, X3 activa el paso 4 y X4 activa el paso 1 si la válvula 1S3 está accionada.







Finalmente se conectan los accionamientos de acuerdo con el orden de los movimientos de la secuencia. A1 activa el movimiento 1A+, A2 activa el movimiento 2A+, A3 activa el movimiento 2A- y A4 activa el movimiento 1A-. Así mismo las conexiones Zn y Zn+1 del primero y ultimo módulo respectivamente se conectan entre si.



No olvidar que se deben bloquear las conexiones P y L que no se están utilizando.

jueves, 22 de marzo de 2007

EVOLUCION HISTORICA DEL CONTROL DE PROCESOS

Cómo todo proceso en evolución es casi imposible comprender plenamente el estado actual y las tendencias futuras si no se conoce su pasado. Lo que hoy se está viviendo en el área de control de procesos industriales es la consecuencia de la suma e interrelación de distintos eventos que se fueron sucediendo de forma tal, que es probable que nadie haya pensado, en su momento, que pudieran tener vinculación.

El estado al que se llega en el control industrial al día de hoy es la consecuencia de al menos tres procesos que se desarrollaron en forma paralela:

- La evolución de la industria de la producción.
- La evolución de la tecnología informática.
- La evolución del control automático.

La evolución de la industria de producción: a partir de la revolución industrial se desarrollaron dos tipos de industrias que podemos clasificar en:

- Industrias manufactureras.
- Industrias de Procesos Continuos.

Ambos tipos de industria se caracterizan, al día de hoy, por la necesidad de integrarse con los sistemas administrativos y gerenciales. Cada vez son mayores los requerimientos de respuesta inmediata ante cambios de mercados o de precios de insumos. Esto se logra a través de la flexibilidad de los procesos productivos y la comunicación de datos en forma interactiva entre el sistema de control y la red informática administrativa.

La evolución de la tecnología informática: es consecuencia de una variada interrelación de fenómenos a través del tiempo. Hechos como el origen de la tarjeta perforada utilizada en telares automáticos en el año 1804, la fundación de IBM hacia 1920 (con el desarrollo de las máquinas de calcular), el desarrollo de los triodos (tubos de vacío) en 1906, se conjugaron para la creación en 1945 del primer computador digital: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), un gigantesco computador basado en tubos de vacío que requería para su programación fijar mas de 6000 llaves y realizar un importante trabajo de cableado manual para interconectar la máquina.

En el año 1947 la aparición del transistor implicó un nuevo escalón en la tecnología electrónica. El camino de la miniaturización se inició en 1964 con la aparición de los primeros circuitos integrados en pequeña escala.

Hacia el año 1970 se logran interacciones conocidas como de media y gran escala, preanunciando la aparición del primer microprocesador: un único chip que posee todos los elementos de la CPU de una computadora.

La evolución del control automático: tiene su primer antecedente en el regulador de Watt, el famoso sistema que controlaba la velocidad de una turbina de vapor en el año 1774.

El primer intento de reemplazar al hombre en las tareas de control se realizó a través de elementos mecánicos. A medida que las plantas crecían, fue surgiendo la necesidad de tener mas información en forma ordenada y accesible.

El siguiente gran peldaño en la automatización y el manejo de la información fue sin duda la aparición de la instrumentación neumática. Su origen se da en las primeras décadas del siglo XX y aún se sigue utilizando en muchas plantas.

A partir de la aparición del transistor (1947) el mundo de la electrónica vivió un importante cambio que impactó positivamente en el desarrollo de la medición y el control automático. Se introdujeron los transmisores y controladores electrónicos que resolvieron ciertas limitaciones de los instrumentos neumáticos y agregaron la posibilidad de realizar estrategias de control más complejas en forma relativamente económica.

La instrumentación electrónica se desarrolló normalizando la señal transmitida en 4 a 20 mA, aunque se utilizan otros tipos de señal como 0 a 10 V.

El desarrollo tecnológico y la disminución de costos asociados al procesamiento computacional vinieron en ayuda de los ingenieros de control, la aparición del microprocesador permitió tener en un pequeño espacio una gran capacidad de procesamiento.

En el desarrollo de la industria manufacturera los tableros de relés comenzaron a ser reemplazados por sistemas computacionales. Hacia finales de los 60’s (División Hydramatic de la General Motors Corp. de los Estados Unidos) surgen los PLC’s, con un nivel de confiabilidad que permitió su utilización en el procesamiento de las señales discretas.

Los PLC’s han evolucionado incorporando funciones que le permiten el procesamiento analógico de datos, comunicación con otros sistemas, etc.