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09 de mayo de 2017 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Funcionamiento de un automatismo eléctrico

Un automatismo eléctrico es una máquina secuencial con dos partes fundamentales. La parte destinada al control y la parte destinada a la potencia.

Es importante destacar que cualquier automatismo eléctrico es una máquina secuencial. Normalmente en la programación del automatismo eléctrico es necesario conocer el estado de las entradas. Para conocer dicho estado se recurre a los sensores, definiendo un sensor como un un dispositivo que detecta magnitudes físicas o químicas y las transforma en variables eléctricas.

Las magnitudes físicas a detectar pueden ser  temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, etc.

Estos datos se transforman en el sensor en magnitud eléctrica. La magnitud eléctrica en la que se pueden transformar está en función del tipo de sensor. Por ejemplo en una LDR la radiación se transforma en variación ohmica. En un micrófono, la variación de la presión acústica se transforma en una variación de capacidad si el micrófono es por condensador.

En un termopar, la variación de temperatura se transforma en variación de tensión y en un fotodiodo polarizado inversamente, la variación de la radiación se transforma en variación de corriente.

Es necesario hablar de los sensores en los automatismos eléctricos porque ellos nos traducen las magnitudes físicas en magnitudes eléctricas. Los automatismos eléctricos usan estos datos para procesar dicha información de forma secuencial y accionar las salidas correspondientes.

Los sensores tienen aplicaciones en la industria, la automoción, la robótica, la aviación, las naves espaciales, la medicina, etc.

Los sensores son fundamentales en la automatización, en la industria y en cualquier ámbito automático. Son los instrumentos que nos permiten obtener muestras de los sistemas a automatizar y por tanto a tratar.

Un sensor transforma cualquier magnitud física en una magnitud eléctrica. Como las señales eléctricas obtenidas tendrán distintos valores, tendremos que acondicionarla para poder llevar la información a los equipos de tratamiento de la información.

Estos acondicionadores serán circuitos electrónicos, amplificadores, filtros y cualquier otro circuito que adapte los niveles eléctricos proporcionados por el sensor a los niveles requeridos para su utilización.

Nos permiten también hacer un sistema de regulación y control ya que podemos medir y obtener una señal proporcional a la salida del sistema. De esta forma se puede reaccionar para ajustar los parámetros de salida deseados.

¿Qué es un automatismo eléctrico? Es un circuito eléctrico que sigue una secuencia previamente establecida. El automatismo puede ser cableado o programado.

En ambos casos siempre vamos a distinguir dos partes. Una de control y otra de potencia. En él se determina el funcionamiento de la secuencia de operaciones. Es un sistema secuencial donde previamente se han almacenado las instrucciones a realizar.

Los mecanismos de actuación más sencillos son los relés y los contactores:                     

Automatismo eléctrico

El símbolo del contactor es:

Automatismo eléctrico                  

Los automatismos eléctricos son los sistemas en los cuales las secuencias de las operaciones se definen previamente realizando la programación de los mismos. La programación puede ser sobre un autómata programable o PLC o también sobre un microcontrolador. La programación más estándar es la realizada mediante diagrama de contactos usando biestables programados para establecer las nuevas etapas y borrar las anteriores. Es decir siguiendo una secuencia establecida anteriormente en un Grafcet.

Como autómata programable podemos encontrar el S7-300, el 1200 o el 1500 de Siemens. Por ejemplo el autómata S7300 de Siemens tiene la forma:

Automatismo eléctrico

Si quisiéramos implementar el automatismo eléctrico con un microcontrolador, podríamos utilizar un Arduino para implementarlo. La implementación sería en el lenguaje de programación “C”:

 Automatismo eléctrico

La secuencia de operaciones se describe con Grafcet y a continuación se realiza la programación correspondiente en función del tipo de autómata o microcontrolador. El automatismo eléctrico es una máquina secuencial y como tal hay que programarla.

Si la automatización se realiza con un PLC, depende del fabricante. La programación más extendida es la realizada por contactos, Ladder o en Siemens denominada KOP.

La programación del autómata necesita depurarse y verificarse. Las entradas en un proceso industrial suelen ser digitales y las salidas también. Las entradas pueden ser pulsadores, finales de carrera o sensores. Las salidas suelen ser contactores para accionar mecanismos determinados. Los contactores pueden sustituirse por relés de estado sólido accionados por transistores.

Las entradas y salidas también pueden ser analógicas. Una señal analógica es aquella que para cada instante de tiempo tiene un valor determinado. Un conversor analógico / digital transforma el dato analógico en digital para así realizar su procesamiento.

En la programación del automatismo eléctrico en primer lugar se escribe la programación y a continuación se transfiere al autómata. En el proceso de la programación siempre es necesario realizar una realimentación e ir comprobando las distintas funcionalidades del sistema. Para ello viene muy bien disponer de una herramienta de simulación que nos permita comprobar el resultado de dicha programación. Siemens tiene el simulador S7-PLSIM, que nos permite realizar dicha simulación y por lo tanto conseguir la depuración del programa.

Para desarrollar un automatismo eléctrico es conveniente recurrir a un sistema gráfico que nos represente las distintas secuencias. Este sistema gráfico que nos representa las distintas secuencias se denomina Grafcet.

El Grafcet es un método para representar los automatismos secuenciales. La descripción es gráfica y permite visualizar la evolución del mismo. Es un lenguaje funcional y gráfico. Describe las condiciones de funcionamiento de una máquina secuencial mediante una sucesión de etapas las cuales tienen asociadas unas acciones determinadas.

Entre dos etapas tenemos la transición. Nos indica la condición necesaria para pasar de una a otra etapa. Si se cumple la condición pasaremos de la etapa anterior a la posterior.

Una transición es válida cuando todas las etapas inmediatas anteriores están activas.

Al pasar una transición se desactivan las etapas anteriores y se activan las etapas posteriores.

El Grafcet utiliza los siguientes símbolos:

Etapa

Las etapas establecen las secuencias de la automatización. Representan el control del automatismo.

Automatismo eléctrico

Transición

Representan la condición para pasar a la siguiente etapa:

Automatismo eléctrico

Líneas

Representan la continuidad de la secuencia:

Automatismo eléctrico

Acción

Las acciones se representan mediante un rectángulo a la derecha de la etapa. Si se quiere que mientras se esté en la etapa se ejecute solamente si se cumple alguna condición se le añade una condición encima de la acción:

                                                           Automatismo eléctrico

Si tiene la acción una condición particular:

                           Automatismo eléctrico

Con estos símbolos se desarrolla la secuencia de la automatización. Esta secuencia pertenece al control. Las acciones vienen asociadas a las distintas etapas de la parte del control.

Autor: Antonio Blanco, profesor del Máster en Electrónica Industrial, Automatización y Control, del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética y del Curso de Electricidad y Automatismos Eléctricos

Máster en Electrónica Industrial, Automatización y Control

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