Automatización de un sistema de ascensores

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Automatización de un Sistema de Ascensores Autor: Daniel Paredes García Tutor: Francisco Rodríguez Rubio Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 ii iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Automatización de un Sistema de Ascensores Autor: Daniel Paredes García Tutor: Francisco Rodríguez Rubio Catedrático de Universidad Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 iv v Trabajo Fin de Grado: Automatización de un Sistema de Ascensores Autor: Daniel Paredes García Tutor: Francisco Rodríguez Rubio El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2017 El Secretario del Tribunal vi vii A mi familia viii ix Agradecimientos Me gustaría aprovechar estas líneas para recordar a todas aquellas personas que me han apoyado y han estado conmigo durante estos cuatro años. En primer lugar, agradecer a mis padres todo el apoyo, el cariño y la confianza que me han dado, no solo en esta etapa universitaria, sino durante toda mi vida. Siempre han creído en mí y, tanto en las buenas como en las malas, los he tenido siempre conmigo. Agradecer también a mi tutor Francisco Rodríguez la oportunidad que me ha brindado para llevar a cabo este TFG, y en especial al profesor Fernando Luis Castaño quien, de manera desinteresada, me ha ayudado a poder sacarlo adelante. A Virginia, la persona que más me ha sufrido durante este tiempo, alegrándose incluso más que yo por mis logros y animándome y estando a mi lado cuando más la necesitaba. Gracias por darme tanto a cambio de tan poco. Y por último, a mi primo Álvaro, mi “profesor particular y principal proveedor de apuntes”. Gracias a ti obtuve hasta un reconocimiento. Hemos vivido grandes momentos durante estos años en clase, en los trabajos o en las prácticas. Hemos tenido algún que otro roce pero se quedan en nada comparado con las miles de risas y buenos momentos. Hace 4 años empezamos juntos la carrera siendo primos y amigos. Hoy, 4 años después, la terminamos juntos, convirtiéndote en un hermano para mí. Gran parte de mi éxito te lo debo a ti. Daniel Paredes García Sevilla, 2017 xvi 3.3 Foso 15 3.3.1 Amortiguadores 15 3.3.2 Interruptores de seguridad 16 4 Maqueta de ascensores y autómata 17 4.1 Maqueta del ascensor 17 4.2 Autómata programable 20 4.2.1 Bastidor BMX XBP 0400 20 4.2.2 Módulo de alimentación BMX CPS 2000 21 4.2.3 Procesador BMX XBP 0400 21 4.2.4 Módulo BMX DDI 3202K 22 4.2.5 Módulo BMX DDM 16022 23 4.3 Otros elementos 25 4.4 Conexionado 27 5 CoDeSys 33 5.1 Introducción al Software 34 5.2 Simulación de dos ascensores de 7 plantas con maniobra universal 36 5.2.1 Lenguaje SFC 37 5.2.2 Lenguaje LD 39 5.2.3 Lenguaje ST 39 5.3 Simulación de dos ascensores de 7 plantas con maniobra colectiva selectiva 42 5.3.1 Lenguaje SFC 42 5.3.2 Lenguaje LD 44 5.3.3 Lenguaje ST 44 6 Unity Pro 49 6.1 Introducción al Software 49 6.2 Maqueta de dos ascensores de 4 plantas con maniobra universal 53 6.3 Maqueta de dos ascensores de 4 plantas con maniobra colectiva selectiva 54 7 Conclusiones y Líneas de mejora 57 7.1 Líneas de mejoras 57 7.2 Conclusiones 57 ANEXO I: SIMULACIÓN MANIOBRA UNIVERSAL 59 ANEXO II: MAQUETA MANIOBRA UNIVERSAL 66 ANEXO III: SIMULACIÓN MANIOBRA COLECTIVA SELECTIVA 72 ANEXO IV: MAQUETA MANIOBRA COLECTIVA SELECTIVA 83 Referencias 99 Glosario 101 xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 4.1 Correlación cables-conectores del 1º DB 25 18 Tabla 4.2 Correlación cables-conectores del 2º DB 25 19 Tabla 4.3 Relación sensores-colores del BMX DDI 3202K 22 Tabla 4.4 Relación sensores-colores del BMX DDM 16022 24 Tabla 4.5 Conexionado de cables de las entradas del 1º DB con el autómata 27 Tabla 4.6 Conexionado de cables de las entradas del 2º DB con el autómata 28 Tabla 4.7 Conexión de los motores con sus terminales correspondientes 28 Tabla 4.8 Conexión de los leds con sus terminales correspondientes 29 Tabla 4.9 Conexionado de las salidas 29 Tabla 6.1 Caraterísticas básicas de Unity Pro 49 Tabla 6.2 Variables diferentes o añadidas respecto a la simulación de la maniobra universal 54 Tabla 6.3 Variables diferentes o añadidas respecto a la simulación de la maniobra colectiva selectiva 55 xviii xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Elevación de agua mediante el shadoof 3 Figura 2.2 Ascensor ‘Teagle’ de 1845 4 Figura 2.3 Demostración del primer ascensor de Otis en el Palacio de Cristal de Nueva York 4 Figura 2.4 Ascensore Electrmecánico 6 Fifura 2.5 Ascensor Autoportable 6 Figura 2.6 Ascensor Hidráulico 7 Figura 3.1 Esquema de un ascensor electrmecánico con sala de máquinas 9 Figura 3.2 Grupo Tractor 10 Figura 3.3 Interior del reductor de un grupo tractor 11 Figura 3.4 Polea de tracción de un grupo tractor 11 Figura 3.5 Limitador de velocidad 12 Figura 3.6 Cuadro de maniobras 13 Figura 3.7 Cabina de ascensor 13 Figura 3.8 Contrapeso de un ascensor 14 Figura 3.9 Amortiguador del foso de un ascensor 16 Figura 4.1 Maqueta ascensor utilizada en el proyecto 19 Figura 4.2 Autómata programable Modicon M340 20 Figura 4.3 Esquema de la alimentación y puesta a tierra del BMX CPS 2000 21 Figura 4.4 Diagrama de conexión del módulo BMX DDI 3202K 23 Figura 4.5 Diagrama de conexión del módulo BMX DDM 16022 24 Figura 4.6 Esquema de la conexión del motor con los relés 25 Figura 4.7 Esquema de la conexión de los leds con los relés 26 Figura 4.8 Circuito de conexionado del autómata 30 Figura 4.9 Esquema general de conexionado maqueta-autómata 31 Figura 5.1 Ventana principal del programa CoDeSys 34 Figura 5.2 Menú selección de autómata 35 Figura 5.3 Menú de configuración de la POU principal 35 Figura 5.4 A la izquierda, ventana de creación de una nueva POU. A la derecha, ventana de creación de una visualización 36 Figura 5.5 Grafcet general del Ascensor 1 con maniobra universal 38 Figura 5.6 Imagen de la visualización de los ascensores con maniobra universal 40 xx Figura 5.7 Variables globales utilizadas en la simulación de los ascensores con maniobra universal 41 Figura 5.8 Grafcet general del Ascensor 1 con maniobra colectiva selectiva 43 Figura 5.9 Variables globales utilizadas en la simulación de los ascensores la maniobra colectiva selectiva (1) 46 Figura 5.10 Variables globales utilizadas en la simulación de los ascensores la maniobra colectiva selectiva (2) 47 Figura 6.1 Ventana principal del programa Unity Pro 50 Figura 6.2 Ventana del BUS PLC utilizado sin la elección de los módulos de E/S 50 Figura 6.3 Menú de selección de módulos de E/S 51 Figura 6.4 Ventana del BUS PLC con la elección de los módulos de E/S realizadas 51 Figura 6.5 Menú de configuración de una POU 52 Figura 6.6 Tabla de animación utilizada en los ascensores con maniobra colectiva selectiva 56 1 1 INTRODUCCIÓN l hecho de que el precio del suelo se encarezca cada vez más debido a la masiva construcción de edificios en los últimos tiempos, obliga tanto a los ingenieros como a los arquitectos a buscar alternativas para paliar las diferentes dificultades que se les presenta. Esto ha hecho que las miras se centren en el cielo, es decir, en el aprovechamiento del espacio aéreo para poder seguir construyendo. Cada vez son más las grandes edificiaciones de cientos de plantas en las ciudades. Un ejemplo de ello es Sevilla donde, durante siglos, La Giralda que, con sus 101 metros de altura la hacia el monumento más alto de la ciudad. Su altura no podía ser superada por la construcción de ningún otro edificio, entre otras cosas, para poder visualizarse desde cualquier punto de la ciudad. Hoy en día, La Giralda ha perdido este honor en favor de la Torre Pelli, renombrada Torre Sevilla, cuya altura de 180 metros la convierte en el primer rascacielos de Sevilla. Con esto, se observa con claridad como los tiempos cambian y existe la necesidad de construir edificios cada vez más altos. Pero, ¿cómo llegar hasta estos espacios edificados? La respuesta es muy sencilla: utilizando ascensores. Según la RAE, un ascensor es un aparato que sirve para trasladar personas de unos pisos a otros [1]. Así pues, para poder trasladarnos entre las distintas plantas de un edificio sin ningún tipo de esfuerzo, tan sólo será necesario la instalación de uno, o varios, ascensores. 1.1 Objetivo En lo que se refiere a este proyecto, el objetivo será la simulación e implementación en una maqueta que nos permita observar los diferentes sistemas de control de maniobra existentes en un ascensor en función de la localización y el flujo de personas del mismo. Para poder implementar este sistema de control a la maqueta deberá adaptarse dicha maqueta para poder ser utilizada con los distintos medios de los que se disponen en la Escuela, pasando a ser controladas por un autómata programable. Una vez adaptada dicha maqueta, podrá utilizarse en un futuro para diferentes fines educativos. Para realizar la simulación se ha utilizado el software informático CoDeSys, el cual nos permite realizar simulaciones bastante reales para diferentes sistemas de control. Por su parte, para ser implementado en la maqueta, se ha necesitado el uso del software Unity Pro, ya que es el programa compatible con el autómata programable del que se dispone. 1.2 Estructura del trabajo Este Trabajo Fin de Grado se encuentra estructurado de la siguiente manera: El Capítulo 2, titulado ‘Historia de los sistemas de elevación’, contendrá un breve repaso a la evolución de los distintos medios de elevación realizados por el ser humano a lo largo de la historia llegando hasta la actualidad. Además, incluirá información sobre los distintos tipos de ascensores que se utilizan actualmente y las diferentes formas de control que los rigen. En el capítulo 3, ‘Ascensor electromecánico’, se realizará una explicación más detallada de los elementos que componen este tipo de ascensor y su funcionamiento, ya que la maqueta utilizada para este Trabajo recrea un ascensor con estas características. E Introducción 2 2 El capítulo 4, el cual se titula ‘Maqueta de ascensores y autómata’, recoge toda la información sobre la maqueta utilizada, así como del autómata programable y todos los elementos utilizados. Además de esto, se realizará una explicación del sistema de conexionado que permite el uso de la maqueta junto con el autómata. En el capítulo 5, denominado ‘CoDeSys’, se incluye una introducción a este programa informático. Además de esto, en él se recoge la explicación del modo en el cual ha sido programada la simulación de los diferentes sistemas de control que se han creado en este proyecto. El capítulo 6, ‘Unity Pro’ incluye prácticamente la misma información que el capítulo 5 pero orientado a este nuevo software, es decir, contiene una breve introducción para el uso del programa y una explicación de cada uno de los sistemas de control utilizados en este proyecto en función de lo que ha sido programado. El capítulo 7, titulado con el nombre ‘Conclusiones y líneas de mejora’ se recogen tanto las conclusiones a las que se ha llegado con la realización de proyecto como las diferentes líneas que pueden ser mejoradas en la maqueta o en el sistema de control. Además de estos capítulos, se añaden 4 anexos que incluyen toda la codificación utilizada que permitirán la simulación y el control de la maqueta con los dos sistemas de control utilizados. 3 2 HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE ELEVACIÓN ntes de entrar en materia, se comenzará dedicando este apartado a explicar la evolución histórica de los diferentes sistemas de elevación, desde aquellos más primitivos que se usaban en la Antigüedad hasta los más modernos sistemas de ascensores que encontramos en la actualidad. 2.1 Reseña histórica 2.1.1 Antigüedad Desde los inicios de la Humanidad, los humanos han sentido la necesidad de elevar diferentes cargas, ya fueran para crear construcciones o por simple necesidad, como pudiera ser extraer agua de los pozos. Así pues, el primer ejemplo apreciable donde se realizaban alzamientos de elevadas cargas data del Antiguo Egipto. En él, destacan las primeras pirámides egipcias, cuyas construcciones tenían más de 100 metros de altura y se utilizaban piedras de varias toneladas. Una de las teorías más extendidas, aunque a su vez poco probable, era el uso de rampas, pero está demostrado que hubiesen sido incluso más dificiles de construir que la propia pirámide. Basándonos en hechos de los que se tienen constancia de la metodología utilizada para realizar elevaciones, debemos remontarnos hallá por el año 1550 a.C., en los territorios de Egipto y Mesopotamia. Allí surgió el shadoof, un mecanismo de palanca que se utilizaba para extraer el agua procedente de los ríos mediante elevaciones de una cesta sujetada en un extremo de una extensa rama. Figura 2.1 Elevación de agua mediante el shadoof El primer elevador que se conoce se le otorga a Arquímedes en el año 236 a.C. el cual con el uso de una cuerda y una polea permitía, utilizando la fuerza ejercida por el hombre tirando desde un extremo de la cuerda, que la carga situada en el otro extremo se elevase. En la Antigua Roma se utilizó este método para elevar a personas. El emperador Nerón utilizó este sistema en su palacio. Éste consistía en una cabina de madera de sándalo suspendida por un cable de cáñamo y guiada por cuatro carriles de madera. Gracias a la fuerza de los esclavos se elevaba hasta los pisos superiores. Ya que carecía de frenos se colocaba un cojín de un metro de espesor unido al suelo de la cabina. A Historia de los sistemas de elevación 4 4 Poco después, en la época del emperador Tito comenzaron a usarse estos montacargas en el Coliseo romano para elevar a los gladiadores y a los animales [2]. Durante los siglos posteriores la evolución de este sistema no evolucionó de forma considerable y solo se produjo una mejora de la técnica, sustituyéndose la fuerza del ser humano por la tracción animal. Posteriormente, se produciría la introducción los contrapesos. 2.1.2 Edad Contemporánea Con la aparición de la máquina de vapor, creada por James Watt, comenzó a considerarse la idea de implantarla en los sistemas de elevación, permitiendo asi que la elevación pudiese ser realizada por una máquina. De estos ascensores se puede destacar el ascensor “Teagle” desarrollado en Inglaterra en 1845. Dicho ascensor era accionado hidráulicamente y poseía unos contrapesos que permitían equilibrar la carga. El problema residía en que, en caso de rotura de los cables, era imposible detener la plataforma ya que carecía de un sistema de frenado. Figura 2.2 Ascensor ‘Teagle’ de 1845 Fue entonces cuando apareció la figura de Elisha Graves Otis quien, en 1852, creó un dispositivo de seguridad que aseguraba la integridad de las piezas en caso de rotura. A lo largo de la pared del hueco del elevador discurría una barra vertical dentada lo cual permitía, si se podrujera alguna rotura de los cables del ascensor, que la plataforma se clavase en dichos dientes y detendría la caída del dicho elevador [3]. En 1854 realizó una demostración en el Palacio de Cristal de Nueva York, situando el ascensor a una altura bastante considerable y haciendo cortar los cables que lo sustentaban para demostrar su sistema de seguridad. Esta demostración fue un éxito y solo tres años más tarde, en 1857 se instaló el que es considerado como el primer ascensor para personas, en los Grandes Almacenes E.V. Haughwouth & Co. (Nueva York), un edificio de cinco plantas donde el ascensor tenía una velocidad de ascenso de 12 metros por minuto [4] [5]. Figura 2.3 Demostración del primer ascensor de Otis en el Palacio de Cristal de Nueva York 5 5 Automatización de un Sistema de Ascensores A partir de este hecho, comenzaron a realizarse avances en la técnica y el modo de accionar las cabinas de los ascensores. Así, unos años más tarde, en 1867, el francés Leon Edoux presentó en la Exposición Universal de París el primer ascensor hidráulico, el cual utilizaba la presión del agua para elevar la cabina. En 1880, en la Exposición de Mannheim, Siemmens expuso un ascensor accionado mediante electricidad. Sin embargo, no fue hasta 1889 cuando se construye el primer ascensor accionado por un motor eléctrico de corriente continua y con reductor, en el Demarest Building de Nueva York, desarrollado por Norton Otis, hijo de Elisha G. Otis [6]. A medida que la electricidad se iba extendiendo por el mundo, los ascensores eléctricos iban tomando el relevo a los ascensores hidráulicos e iban perfeccionándose. En 1903 se construye el primer ascensor eléctrico sin reductor con polea de tracción, que permitía transportar a los pasajeros a mayores alturas, llegando a alcanzar los 100 metros. Con las continuas mejoras con el paso de los años y con el sistema Ward Leonard que con su grupo motor-generador-motor permitió alcanzar grandes velocidades, se ha ido avanzando hasta llegar a los motores de hoy en día. Con estos motores y con los avances en los sistemas de seguridad se ha conseguido alcanzar los actuales ascensores fiables, innovadores y de gran calidad [7]. 2.2 Actualidad En la actualidad, numerosas empresas del sector se han encargado de ir mejorando y perfeccionando la técnica referida a la fabricación de los ascensores. Entre estas empresas destacan, como las más afincadas en España, Otis Elevator Company, impulsada por los hijos del propio Elisha Graves Otis y que continúa hasta nuestros días, o Schindler Holding S.A., pionera en escaleras mecánicas en el mundo y entre las más populares en el ámbito de los ascensores. Aunque todas las compañías tienden a mejorar sus ascensores en temas actuales como el ahorro energético, la contaminación acústica, la seguridad o la velocidad, todos los ascensores comparten las mismas técnicas en lo se refiere al sistema de tracción y al control de maniobra de los ascensores. 2.2.1 Clasificación por Sistema de Tracción En función del sistema de tracción que utilizan los ascensores, se pueden destacar tres tipos diferentes: ascensores electromecánicos, ascensores hidráulicos y ascensores autoportantes o sin sala de máquinas. 2.2.1.1 Ascensores electromecánicos Están compuestos por una cabina y un contrapeso. La masa del contrapeso debe ser igual a la de la cabina vacía más un 50% de la carga máxima que el motor es capaz de transportar. Por su parte, la tracción se realiza por un motor eléctrico que permite subir y bajar gracias a unas guías y carriles fijos. Se compone, además, de una máquina reductora y una polea de la que cuelga el cable de tracción. Para la instalación de estos componentes es necesario una sala de máquinas, la cual suele estar instalada en las azoteas o parte superior del edificio. Como sistema de seguridad estos ascensores poseen un amortiguador en la parte inferior del hueco del ascensor y un limitador de velocidad, que detiene el ascensor en caso de que se exceda la velocidad máxima. Este tipo de ascensores es el más utilizado en viviendas multifamiliares y en edificios superiores a seis pisos [8]. Ascensor electromecánico 12 12 3.1.1.5 Volante de inercia El volante de inercia tiene como objetivo asegurar que el ascensor quede nivelado correctamente en cada piso. Es utilizado en ascensores cuyos motores son de una única velocidad para que la precisión de la llegada a la cabina sea mayor a la par que menos brusca. 3.1.2 Limitador de velocidad El limitador de velocidad es un sistema de seguridad que entra en funcionamiento en el momento en que el ascensor adquiere una sobrevelocidad de un 25% por encima de la velocidad nominal. Está formado por dos poleas: una situada en el cuarto de máquinas (limitador de velocidad) y otra situada en el foso (polea tensora del limitador). Ambas trabajan solidariamente gracias a un cable que las conectan y que está anclado al bastidor de la cabina. Dicho cable se encuentra unido por uno de sus ramales al mecanismo de paracaídas de la cabina, el cual es otro sistema de seguridad. En el momento en que el ascensor adquiere una sobrevelocidad superior a la permitida, la polea del limitador de velocidad se bloquea haciendo que el cable se tense y provoque un tirón en la palanca del paracaídas [16]. Figura 3.5 Limitador de velocidad 3.1.3 Cuadro de maniobra Es el llamado “cerebro del ascensor”. Es el encargado de que el ascensor realice los movimientos de subida y de bajada cada vez que se produce una pulsación de llamada, es decir, ejecuta la maniobra que se le haya programado al ascensor en cuestión. En él, se encuentra el microprocesador o el PLC que contenga toda la información necesaria para la ejecución de los movimientos del ascensor en función de las llamadas, además de la inclusion de los diferentes relés y contactores necesarios para la correcta ejecución del motor del ascensor [17]. Figura 3.6 Cuadro de maniobras 13 13 Automatización de un Sistema de Ascensores 3.2 Hueco del ascensor Es el espacio vertical donde se alojan la(s) cabina(s) del ascensor. Además de estas, en el hueco del ascensor se encuentran otros muchos elementos que componen el conjunto del ascensor. Estos elementos son las guías y fijaciones de la cabina, el contrapeso, las guías y fijación del contrapeso, los cables, el paracaídas y los diferentes sensores que mantendrán al cuadro de maniobra en conocimiento en todo momento del estado y localización del ascensor. 3.2.1 Cabina Es el elemento portante del ascensor. Las cabinas están formadas principalmente por dos elementos: el bastidor y la caja que forma la propia cabina [18]. Figura 3.7 Cabina de ascensor 3.2.1.1 Bastidor El bastidor es un elemento de metal cuya función principal es la de sostener la caja que conforma la cabina del ascensor. Para ello, debe ser robusto, resistente y cumplir unos requisitos mínimos de seguridad. Además de sostener a la cabina, a él se fijan los cables de la suspensión de la cabina y el sistema de seguridad del paracaídas. 3.2.1.2 Caja Es el elemento portante en sí, el habitáculo al cual las personas acceden para realizar los desplazamientos entre plantas. Según la Norma UNE EN-81, la caja debe estar completamente cerrada por las paredes, el suelo y el techo debiendo ser de materiales metálicos. La cabina también incluye las puertas que darán acceso a la misma, que según se recogen en la Norma, deben tener una altura de 2 metros. Además, en función del número de personas y peso máximo admisible, las dimensiones de la cabina serán de tamaños diferentes. 3.2.2 Guías y fijación de la cabina Las guías son las encargadas de conducir a la cabina durante los trayectos de subida y de bajada del ascensor y sirven de apoyo en caso de rotura de los cables, impidiendo la caída súbita del ascensor y su desnivelación. Debido a esto, las guías del ascensor deberán tener una resistencia acorde al peso que deberán soportar, además de ser revisadas periódicamente. Las guías más utilizadas en los ascensores actuales poseen una forma de T, aunque también es posible encontrarlas con forma de V invertida. Ascensor electromecánico 14 14 3.2.3 Contrapeso El contrapeso es un elemento que se utiliza para equilibrar las cargas y es esencial a la hora de ascender y descenser a una planta. Su masa es igual a la de la cabina más la mitad de la carga máxima autorizada en ella, lo que permite que el motor no tenga la necesidad de mover toda la masa cabina y, por tanto, no trabaje a máximo rendimiento ni aun con la cabina ocupada con su carga máxima. Sin la existencia del contrapeso la posibilidad de accidente sería elevada, además de producirse inestabilidades en la carga, desajustes de velocidad e inseguridad [19]. El contrapeso está compuesto por unas pesas que conforman la mayor parte de la masa, los cables de suspensión de donde cuelgan los cables de la polea, los marcos de los perfiles que propicia la sujeción de las pesas y las patas, que mantiene al contrapeso en todo momento en contacto con las guías. Figura 3.8 Contrapeso de un ascensor 3.2.4 Guías y fijaciones del contrapeso Al igual que la cabina, el contrapeso también precisa de la utilizacion de guías que permita el movimiento del mismo por el carril sin producir desviaciones. También, actúan como protección en caso de emergencia ante la posible rotura de cables, ya que ayudan al soporte del contrapeso con mayor facilidad. 3.2.5 Cables Son los encargados de la sujeción de la cabina y del contrapeso recorriendo todo el hueco del ascensor y la polea del grupo tractor. El material utilizado por estos cables es el acero, los cuales estan constituídos de alambres agrupados formando cordones, que a su vez se enrollan en un alma formando finalmente el conjunto apto para la resistencia de los diferentes esfuerzos. Según el Real Decreto 203/2016, en el que se establecen los requisitos y componentes esenciales de seguridad de los ascensores, éstos deben tener un mínimo de dos cables que realicen la sujeción tanto de la cabina como del contrapeso, con su respectivo sistema de enganche [20]. 15 15 Automatización de un Sistema de Ascensores 3.2.6 Paracaídas Es un sistema de seguridad situado en el bastidor de la cabina que provoca el frenado del ascensor cuando se produce una caída de la corriente eléctrica o un corte en los cables de sustentación. En el momento en el que el limitador de velocidad actúa debido al corte en el suministro de la corriente, se produce un tirón en el cable que sostiene a la cabina por lo que, a su vez, también tira del paracaídas. En el momento en el que actúa el paracaídas se acciona una timonería 1 que hace desplazar en dirección vertical unas varillas de actuación. En el mercado se pueden encontrar dos tipos de paracaídas: - Paracaídas de acción instantánea: en ellos el limitador tira de la timonería accionando las zapatas 2 , las cuales agarran cada vez con más fuerzas las guías de la cabina. Este sistema está poco acosejado para ascensores en los que la velocidad es elevada ya que produce un frenado en seco demasiado brusco respecto a la velocidad que el ascensor tiene. - Paracaídas de acción progresiva: actúan de la misma forma que los de acción instantánea pero frenan la caída aplicando sobre las zapatas de freno una fuerza de magnitud controlada por lo que no se produce una parada tan brusca [21]. 3.3 Foso El foso es el recinto inferior del hueco del ascensor pero lo que destaca de éste es que está situado por debajo de la planta más baja del ascensor, por lo que la cabina nunca podría acceder hasta él. Al igual que debe ocurrir con el hueco del ascensor, el foso debe estar libre de tuberías de agua o gas e impermeabilizados, ya que en numerosas ocasiones están situados por debajo del nivel del suelo y es posible que se produzcan filtraciones. El foso debe ser lo suficientemente profundo como para que, en caso de que la cabina o el contrapeso compriman en su totalidad sus amortiguadores, siga quedando un espacio nunca inferior a 0.5 m. En el foso se ubicarán los topes o amortiguadores de la cabina y del contrapeso y una serie de interruptores de seguridad. Para poder realizar el acceso al foso, es obligatorio tener instalada una escalera que permita su entrada. 3.3.1 Amortiguadores Los amortiguadores se encargan de frenar la llegada de la cabina o del contrapeso según sean amortiguadores de cabina o de contrapeso, respectivamente, convirtiendo la energía cinética recibida por el impacto en energía térmica disipada por el fluido que contienen. Es un sistema de frenado que sirven tanto para frenar la llegada al piso más bajo evitando una parada demasiado brusca, como en caso de emergencia si se produce una rotura de los cables, que impida que la cabina o el contrapeso golpeen con violencia sobre la superficie. Cabe la posibilidad de que estos amortiguadores sean colocados en el bastidor de la cabina y del contrapeso en lugar de ser colocados en el foso, aunque esta opción es menos habitual. Los amortiguadores están formados por un muelle encargado de recibir el impacto, y el propio amortiguador, conformado por un tubo de reserva, un tubo de presión una válvula, un pistón y la cabeza del pistón. Por el interior del conjunto circula aceite, que con el movimiento del muelle y el amortiguador, provocará que la energía cinética adquirida por el muelle en el impacto se convierta en energía calorífica. Se distinguen principalmente tres tipos de amortiguadores en función de la velocidad que tenga el ascensor: - Elásticos: son amortiguadores de caucho que se utilizan para los ascensores más antiguos y, a su vez, más lentos, aquellos que no superen los 60 cm/s. - De resorte: son utilizados en ascensores donde la velocidad de la cabina no supere los 1.75 m/s. - Hidráulicos: se pueden utilizar en cualquier caso. 1 Conjunto de tirantes y palancas que amplifican y transmiten los esfuerzos de los cilindros de freno, volantes de freno y demás actuadores en los sistemas de freno, a los elementos de apriete. 2 3. f. Pieza del freno que actúa por fricción sobre el eje o contra las ruedas para moderar o impedir su movimiento. Ascensor electromecánico 16 16 Figura 3.9 Amortiguador del foso de un ascensor 3.3.2 Interruptores de seguridad Son aquellos interruptores que sirven para detener el movimiento del ascensor y mantenerlo inmovilizado de manera manual. Se utilizan para situaciones de reparación, mantenimiento y otras acciones de la misma índole. 17 4 MAQUETA DE ASCENSORES Y AUTÓMATA na vez conocidos los elementos que componen un ascensor eléctrico con sala de máquinas y como funcionan cada uno de ellos, se procedera la explicación de la maqueta de la que disponemos y del autómata programable, o más comúnmente conocido en el ámbito de la automatización por sus siglas en inglés PLC. Además de esto, se explicará con detenimiento el sistema de conexionado que se ha llevado a cabo para conseguir modernizar el sistema de control y poder ser ejecutado por el autómata. 4.1 Maqueta del ascensor La maqueta consta de dos sistemas de ascensores de 4 plantas cuya “sala de máquinas” está situada en la parte superior, ya que es allí donde se encuentran localizados los motores de los ascensores. La maqueta tiene unas dimensiones de 75 cm de alto, 30 cm de ancho y 17 cm de profundidad cuyo material urtilizado para el armazón es el alumnio. Las cabinas, de acero inoxidables, tienen unas medidas de 7 cm de ancho, 7 cm de largo y 10 cm de alto. Para la simulación de las personas se dispone de un bloque de hierro con forma cilíndrica de aproximadamente 400 g de masa. Para el contrapeso de cada cabina se dispone de un bloque del mismo material pero de mayor tamaño, por lo que su masa es mayor, 450 gramos. El cable encargado de unir la cabina con el contrapeso es un hilo de sedal lo suficientemente resistente como para soportar el peso tanto de la cabina como del contrapeso sin romperse. Para la simulación de las luces de los pulsadores de pasillo, hay instalados 6 leds rojos que formarán parte de las salidas del automata. Estos 6 leds equivalen a las luces de llamada de pasillo del primer piso para subir, del último piso para bajar, y de los 4 leds restantes, dos serán para la elección de subir de las 2 plantas intermedias y los otros dos para la elección de bajar. Además de estos 6 leds, se dispone de un total de 18 pulsadores, que serán entradas para el autómata y que tendrán su equivalente en: los 6 pulsadores exteriores de pasillo, al igual que los leds; y 6 pulsadores interiores por cabina. De estos 6 pulsadores, 4 serán utilizados para la elección de cada una de las 4 plantas y los otros dos se utilizarán para permitir la parada y reactivación del ascensor simulando, por ejemplo, una parada de emergencia y su posterior restauración. Además de estas 18 entradas, hay que añadir 8 entradas que serán las originadas por los sensores de planta, los cuales son contactores situados a la izquierda de cada cabina al nivel de cada piso. Al llegar a ellos y ser del mismo material que las cabinas, hacen contacto y permiten la activación de la entrada correspondiente. Por último, existen 4 salidas más que corresponden a los motores y que permitirán el movimiento de la cabina y del contrapeso. Los motores son de corriente continua de 12 VCC y unos 3 A por lo que la potencia máxima consumida es de 72 W. Cada motor, al entrar en funcionamiento al recibir corriente eléctrica, hacen girar un eje. Este eje a su vez hace girar una rueda dentada acorde a él. Esta rueda está atravesa por otro eje de hierro al cual hace rotar al compás de su movimiento. Finalmente, en este eje se encuentra enrollado el hilo hasta en 3 ocasiones para impedir su soltura, que sujeta tanto a la cabina como al contrapeso y que permite moverlos gracias a estar guíado por una pequeña polea. Para evitar que los cables tanto de las entradas como de las salidas se encuentren desordenados e impidan el correcto funcionamiento de la maqueta, se recogen por los laterales de la maqueta de una forma ordenada y limpia, culminando todos agrupados en dos conectores DB 25 macho. La relación de los cables con cada uno de los pines de los DB se recogen en las siguientes tablas. U Maqueta de ascensores y autómata 18 18 CONECTOR CABLE EQUIVALENTE PIN 1 Botón 0 interior de la cabina derecha PIN 2 Botón 1 interior de la cabina derecha PIN 3 Botón 2 interior de la cabina derecha PIN 4 Botón 3 interior de la cabina derecha PIN 5 Botón S (Stop ascensor) interior de la cabina derecha PIN 6 Botón A (Activar ascensor) interior de la cabina derecha PIN 7 Libre PIN 8 Libre PIN 9 Botón 0 interior de la cabina izquierda PIN 10 Botón 1 interior de la cabina izquierda PIN 11 Botón 2 interior de la cabina izquierda PIN 12 Botón 3 interior de la cabina izquierda PIN 13 Botón S (Stop ascensor) interior de la cabina izquierda PIN 14 Botón A (Activar ascensor) interior de la cabina izquierda PIN 15 Libre PIN 16 Libre PIN 17 Botón 0 pasillo subida PIN 18 Botón 1 pasillo subida PIN 19 Botón 2 pasillo subida PIN 20 Botón 1 pasillo bajada PIN 21 Botón 2 pasillo bajada PIN 22 Botón 3 pasillo bajada PIN 23 Libre PIN 24 Libre PIN 25 Libre Tabla 4.1 Correlación cables-conectores del 1º DB 25 CONECTOR CABLE EQUIVALENTE PIN 1 Común de los leds PIN 2 Motor 1 (Subida) PIN 3 Motor 1 (Bajada) PIN 4 Libre PIN 5 Sensor planta 0 cabina izquierda PIN 6 Sensor planta 1 cabina izquierda PIN 7 Sensor planta 2 cabina izquierda PIN 8 Sensor planta 3 cabina izquierda PIN 9 Sensor planta 0 cabina derecha PIN 10 Sensor planta 1 cabina derecha PIN 11 Sensor planta 2 cabina derecha PIN 12 Sensor planta 3 cabina derecha 19 19 Automatización de un Sistema de Ascensores PIN 13 Libre PIN 14 Común pulsadores PIN 15 Motor 2 (Subida) PIN 16 Motor 2 (Bajada) PIN 17 Led planta 0 pasillo subida PIN 18 Led planta 1 pasillo subida PIN 19 Led planta 2 pasillo subida PIN 20 Led planta 1 pasillo bajada PIN 21 Led planta 2 pasillo bajada PIN 22 Led planta 3 pasillo bajada PIN 23 Libre PIN 24 Libre PIN 25 Libre Tabla 4.2 Correlación cables-conectores del 2º DB 25 Así pues, una imagen de la maqueta de la que se dispone para este trabajo es la siguiente. Figura 4.1 Maqueta ascensor utilizada en el proyecto Maqueta de ascensores y autómata 20 20 4.2 Autómata programable Un autómata programable es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Los PLCs trabajan en base a la información recibida por los captadores y actuando según el programa lógico interno que contenga. Sus campos de aplicación son muy variados debido a su reducido tamaño y a la facilidad de programación que tienen, destacando su utilización en procesos de maniobras de máquinas, maniobras de instalaciones y en acciones de control, seguridad y señalización. Su función será la de manejar la maqueta de ascensores disponible, aunque también podría utilizarse para el control de un sistema real de ascensores. El PLC utilizado será el Modicon M340 de Schneider Electric. Los procesadores de esta autómata gestionan toda la estación PLC, formada por un módulo de E/S binarias, módulos de E/S analógicas y módulos de conteo, otros módulos expertos y módulos de comunicación. Éstos se distribuyen en uno o más bastidores conectados al bus local. Cada bastidor debe incluir un módulo de alimentación. El bastidor principal alojará la CPU. Sin embargo, para el control de la maqueta, simplemente será necesario, como se muestra en la imagen siguiente de izquierda a derecha: un módulo de alimentación (BMX CPS 2000), un procesador P34 2020, un módulo de Entradas binarias (BMX DDI 3202K), un módulo de E/S binarias (BMX DDM 16002). Todo irá situado en un bastidor principal de 4 ranuras (BMX XBP 0400). Figura 4.2 Autómata programable Modicon M340 4.2.1 Bastidor BMX XBP 0400 Constituye el elemento fundamental de la estación del PLC M340 de Modicon. Éste desarrolla una función mecánica, ya que se encarga de la fijación de todos los módulos de la estación del PLC. Aunque lo normal es ser instalado en un rail DIN, ha sido instalado de forma atornillada a un panel. Además, también realiza una función eléctrica ya que el bastidor proporciona la alimentación necesaria para cada módulo en un solo bastidor. Este bastidor cuenta con 4 ranuras, las cuales irán numeradas de 00 a 03. Además incluye dos ranuras más: una al principio que será exclusivamente para instalarse el módulo de alimentación y viene marcada como CPS, y otra al final del bastidor, reservada para un módulo de expansión, que nos permitirá conectar el bastidor con otro para ampliar el número de módulos, marcada con las letras XBE. La ranura 00 está reservada para la instalación del procesador, mientras que el resto de ranuras será para la instalación de módulos de E/S. Hay que destacar, que en el caso de este proyecto tanto la ranura de expansión como la ranura 03 no serán necesarias y, por tanto, no se utilizan. 21 21 Automatización de un Sistema de Ascensores 4.2.2 Módulo de alimentación BMX CPS 2000 Debido a que el autómata se alimenta de corriente alterna procedente de la red eléctrica, se ha utilizado el módulo BMX CPS 2000 ya que es una de las opciones disponibles cuando la corriente es en alterna. Este módulo posee los siguientes componentes: - Un panel de visualización, el cual contiene dos elementos: un indicador LED OK (verde) encendido si el módulo de la fuente de alimentación del bastidor está operativa y funciona correctamente; y un indicador LED de 24 VCC (verde) encendido si la fuente de alimentación del sensor está en funcionamiento. - Un relé de alarma, que en modo normal, se activa y se mantiene cerrado su contacto, pero en el momento en que se produce una detención, el relé se cierra y su contacto asociado se abre. Esta detención se puede deber a la aparición de un error con bloqueo, a una tensión de salida incorrecta de la fuente de alimentación del bastidor o a la desaparición de la tensión de red. Dicho relé no se utilizará en el proyecto. - Un botón de RESET que, al pulsarse, provoca un corte en la alimentación; y al soltarse, produce un nuevo arranque, es decir, se interpreta estas acciones como un reinicio en frío. - Un conector para la red de entrada, que será por donde se le suministre la corriente alterna procedente de la red eléctrica. Dentro del módulo se encuentra un fusible que sirve de protección conectado a la fase de entrada de la red de corriente alterna. Este módulo contiene además una fuente de alimentación interna de 24 VCC cons sus respectivos sensores exteriores para ser conectados. Esta fuente tiene una disponiblidad de 0.45 mA. Al igual que el relé de alarma, la fuente de alimentación de 24 VCC tampoco será utilizada, ya que se dispone de una fuente de alimentación externa que proporciona mayor potencia y que permite un conexionado más limpio. Figura 4.3 Esquema de la alimentación y puesta a tierra del BMX CPS 2000 4.2.3 Procesador BMX XBP 0400 Es el encargado de gestionar toda la estacion del PLC, es decir, los módulos de E/S binarios, los módulos de E/S analógicos y los módulos de comunicación en caso de que los haya. El procesador BMX P34 2000 permite un máximo de 1024 E/S binarias, 256 E/S analógicas y un tamaño de memoria de hasta 4096 Kb. Está compuesto de un panel de visualización que, mediante indicadores leds, permiten comprobar el estado del procesador. También, contiene un puerto USB, un puerto serie y un puerto Ethernet, dando así la libertad de poder utilizar el medio de comunicación entre el autómata y el programa que más convenga al usuario. En el caso de este proyecto, la comunicación se realizará mediante el puerto USB. Por último, el procesador contiene una tarjeta de memoria con su correspondiente protección. Esta tarjeta de memoria es totalmente necesaria para el funcionamiento del autómata y está formateada para utilizarse con productos de Schneider Electric, por lo que no debe formatearse ni manipularse en otro entorno [22]. Maqueta de ascensores y autómata 28 28 Por su parte, el cableado del 2º DB es diferente ya que contiene tanto entradas como salidas. Para las entradas, el cableado sí será igual que las del 1º DB, es decir, realizando cableado directo al autómata, quedando de la sigueinte manera: TERMINAL COLOR MÓDULO MANGUERA CANAL Terminal 5 Verde DDI 3202K 2 I18 Terminal 6 Amarillo DDI 3202K 2 I19 Terminal 7 Gris DDI 3202K 2 I20 Terminal 8 Rosa DDI 3202K 2 I21 Terminal 9 Azul DDI 3202K 2 I22 Terminal 10 Rojo DDI 3202K 2 I23 Terminal 11 Negro DDI 3202K 2 I24 Terminal 12 Morado DDI 3202K 2 I25 Tabla 4.6 Conexionado de cables de las entradas del 2º DB con el autómata Con este cableado, quedan conectadas todas y cada una de las entradas, por lo que los colores restantes de la manguera 2 del BMX DDI 3202K que se utilicen para entradas y los colores de que pertenezcan al BMX DDM 16022 que también sirvan para ese fin no tendrán conexionado de ningún tipo. Así pues, ya utilizados todos los cables del módulo BMX DDI 3202K en lo referido a entradas, se procede a la conexión de los cables que sirven para la alimentación del propio módulo. Estos son los cables Blanco-Gris, Marrón-Gris, Blanco-Rosa y Gris-Rosa de ambas mangueras del módulo, haciendo un total de 8 cables. La conexión de la alimentación de estas 2 mangueras se realiza de la siguiente manera: - Se realiza un puente entre los cables Gris-Blanco y Rosa-Blanco de la manguera 1, otro puente entre los mismos colores pero de la manguera 2 y, por último, otro puente entre los 2 cables Gris-Marrón y los 2 Rosa-Marrón, es decir, un total de 4 cables. - Una vez puenteados, los 2 cables Gris-Marrón y los 2 Rosa-Marrón se sueldan con un cable de color negro y los cables Gris-Blanco y Rosa-Blanco lo harán con un cable de color gris. Esto se realiza para trabajar con un único cable que además tenga una dimensión mayor para un mejor manejo, quedando finalmente 1 cable negro y dos cables grises. - El cable negro, se conecta directamente al negativo de la fuente de alimentación de 24 VCC. Por su parte, cada uno de los cables grises, irá conectado a un fusible de 0.5 mA, y posteriormente, al positivo de la fuente de 24 VCC. Después de haber realizado la conexión de todas las entradas, es el turno de la conexión de las salidas. En primer lugar, se conectarán las salidas de los motores, los cuales se sitúan en los terminales del 2º DB y están conectados al común de los relés. Para su conexión, se utilizarán cables de color azul. Así pues, la conexión quedaría de la siguiente manera: TERMINAL DB TERMINAL RELÉ (C) Terminal 2 4I Terminal 3 4J Terminal 15 4K Terminal 16 4L Tabla 4.7 Conexión de los motores con sus terminales correspondientes 29 29 Automatización de un Sistema de Ascensores Por su parte, tal y como se pudo observar en la Figura 4.6, todos los NA están conectados al menos (-) de la fuente de alimentación de 12 VCC, por lo que se realiza un puente entre todos ellos y se conecta finalmente al negativo de la fuente. El color de cable escogido para realizar esta conexión es el color negro. Lo mismo ocurrirá con todos los NC, cuyos cables se encuentran puenteados entre sí finalizando en el positivo de la fuente de 12 VCC. Estos cables serán de de color gris. Una vez realizada la conexión de los motores, se pasa a la conexión de los leds. Ya que sólo se dispone de 4 salidas para ellos en el módulo BMX DDI 16022, se ha optado por la conexión de los leds de la planta 0 y 3, y los leds de subida de las plantas 1 y 2 para que, al menos, pueda visualizarse un led por planta. Igualmente, como se puede apreciar en la Figura 4.7, el común de todos los leds están conectados al negativo de la fuente de 24 VDC, por lo que se opta por puentear todos los comunes y estos, a su vez, conectarlos al negativo de la fuente, quedando la conexión (1M1N1O1P-24VCC). Por su parte, los NA de estos relés están conectados a los cátodos de los leds, quedando la siguiente conexión: TERMINAL DB TERMINAL RELÉ (NA) Terminal 17 2M Terminal 18 2N Terminal 19 2O Terminal 22 2P Tabla 4.8 Conexión de los leds con sus terminales correspondientes No se debe olvidar, que entre un terminal y otro es preciso la instalación de una resistencia de 2 KΩ para evitar que se quemen. Ya conectados los motores y los leds, tan solo quedan dos terminales del 2º DB sin conectar. Estos terminales son los terminales 1 y 14 que corresponden al común de las entradas y al común de los leds (ánodos), respectivamente. Estos terminales están conectados al postivo (+) de la fuente de alimentación, para así permitir cerrar sus respectivos circuitos. Tras esto, la conexión de todos los cables de la maqueta se encuentra realizada quedando, solamente, la conexión de las salidas y de la alimentación del módulo BMX DDM 16022. Las salidas irán conectadas a las bobinas de los relés, ya que en el momento en que se cambie de estado binario, será la bobina la encargada de realizar la conmutación del relé. Así pues, las salidas de este módulo irán conectadas a los terminales de las bobinas de los relés de la siguiente forma: TERMINAL COLOR MÓDULO CANAL Terminal I Negro DDM 16022 Q16 Terminal J Morado DDM 16022 Q17 Terminal K Gris-Rosa DDM 16022 Q18 Terminal L Azul-Rojo DDM 16022 Q19 Terminal M Blanco-Verde DDM 16022 Q20 Terminal N Marrón-Verde DDM 16022 Q21 Terminal O Blanco-Amarillo DDM 16022 Q22 Terminal P Marrón-Amarillo DDM 16022 Q23 Tabla 4.9 Conexionado de las salidas El otro lado de cada una de las bobinas, están concentrados en el Terminal (–-), el cuál debe estar conectado al negativo de la fuente de alimentación de 24 VCC para, igualmente, cerrar el circuito de las bobinas. Maqueta de ascensores y autómata 30 30 Finalmente, lo único que queda por instalar son aquellos cables que se encargan de la alimentación del módulo BMX DDM 16022. Para ello, los cables Marrón-Gris y Marrón-Rosa, pertenecientes a los sensores 9 y 19 de este módulo respectivamente, se conectarán al negativo de la fuente de alimentación de 24 VCC. Por su parte, el cable Blanco-Gris (sensor 10 del módulo), debe conexionarse al fusible de 0.5 mA y posteriormente, al positivo de la fuente de 24 VCC, ya que es la alimentación de las entradas del módulo. Por último, el cable Blanco-Rosa (sensor 20) se conexionará en primer lugar al fusible de 2 mA, al ser la alimentación de las salidas, para después hacerlo al positivo de la fuente de alimentación. Con todo esto, se completa el circuito de conexionado maqueta-autómata quedando de la siguiente manera. Figura 4.8 Circuito de conexionado del autómata Como resumen y para visualizarlo de una forma más amena se adjunta a continuación, un esquema del conexionado final, excluyendo la conexión a la red eléctrica 31 Figura 4.9 Esquema general de conexionado maqueta-autómata 32 33 5 CODESYS oDeSys es un software informático creado por 3S-Smart Software Solutions que nos permite programar autómatas de diferentes fabricantes, así cómo generar código para algunos microprocesadores y DSPs. Sigue el estándar industrial IEC 61131-3, el cual permite la utilización de diferentes lenguajes de programación y bloques funcionales a través de los llamados POUs. Además de la programación, CoDeSys permite la visualización de dicha programación, siempre y cuando se realice una recreación del sistema a automatizar, con el fin de poder observar el resultado final del sistema [24]. Codesys permite programar en los diferentes lenguajes que se encuentran en el estándar IEC 61131-3: - SFC: se trata de un método gráfico de modelado y descripción de sistemas de automatismos secuenciales, en los que el estado que adquiere el sistema ante el cambio de una entrada depende de los estados anteriores. Se deriva de sus antecesores “Redes de Petri”. Se trata de programas que están bien estructurados y cuyos elementos básicos son las etapas, las acciones y las transiciones. De este modo, una secuencia en SFC se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares y que se encuentran conectadas entre sí por líneas verticales. Así, cada etapa representa un estado particular del sistema y cada línea vertical a una transición. Estas transiciones están asociadas a una condición ‘verdadero/falso’, dando paso así a la desactivación de la etapa que la precede y activación de la posterior [25]. - FBD: es un lenguaje de tipo gráfico que permite al usuario programar expresiones y lógica booleana. Su utilización es conveniente cuando no hay ciclos pero existen, sin embargo, varias ramas en el programa a crear. Se trata de un lenguaje de alto nivel que permite resumir funciones básicas en bloques de modo que el usuario solo se preocupa por una programación funcional de su rutina. - LD: Se trata de una conexión gráfica entre variables de tipo Booleano donde se representa el flujo de energía en diagramas de circuitos eléctricos. Dentro de sus características principales se encuentra el uso de barras de alimentación y elementos de enlace y la posibilidad de utilizar contactos y bobinas. Su estructura es simple, ya que en el momento en que se cumple la condición que se espera en el contacto de la izquierda (que equivale al cumplimiento de la condición de entrada), se produce el paso del flujo de corriente que lo conecta a la bobina de la salida, permitiendo la realización de dicha acción. En el momento en que deja de cumplirse la acción de la entrada, el flujo de corriente deja de circular. - ST: está basado en los lenguajes texto de alto nivel y es similar a C pero, sobre todo, PASCAL, por lo que requiere conocimiento previo de programación. Las principales ventajas de este lenguaje es que incluye la formulación de las tareas del programa, una clara construcción de los programas en bloques con reglas (instrucciones) y una potente construcción para el control. De este modo, se trata de la forma más apropiada de programar cuando queremos realizar ciclos [26]. - IL: es un lenguaje de bajo nivel, similar al lenguaje ensamblador. Con IL solo una operación es permitida por línea. Este lenguaje es adecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar partes de una aplicación. Además de estos lenguajes de programación, CoDeSys incluye un lenguaje adicional, el CFC el cual está orientado a FBD y permite interconectar gráficamente las funciones complejas y existentes, por lo que no es necesario programar numerosas funciones estándar, ya que se dispone de librerías [27]. C CoDeSys 34 34 5.1 Introducción al Software El software informático CoDeSys presenta una pantalla de explotación en la que encontramos los siguientes elementos: Figura 5.1 Ventana principal del programa CoDeSys - Barra de menú: Permite realizar las acciones fundamentales de cualquier software informático - Barra de iconos: Contiene accesos directos a las acciones fundamentales más comunes dentro del programa. - Barra de instrucciones: Contiene accesos a las herramientas más utilizadas para realizar acciones dentro de cada tipo de lenguaje de programación. En la imagen, se aprecian las herramientas del lenguaje LD. - Declaración de variables: Es una ventana en la cual se realiza la declaración de las variables locales de la POU en cuestión. - Editor del programa: Contiene el texto o simbología propia utilizada para realizar las acciones que contiene cada POU. Para añadir interacciones en dicho editor se utilizan las herramientas de la barra de instrucciones. - Panel de resultados: Esta pestaña muestra la información básica de la memoria utilizada, así como los errores producidos a la hora de la programación. Para que esta información sea apreciable se debe hacer clic en Project y a continuación en la opción Build, si se quiere comprobar el estado de la POU actual, o Rebuild All¸ para comprobar todo el proyecto. - Barra de estado: Nos informa del estado actual del programa, es decir, si nos encontramos ONLINE/OFFLINE respecto al autómata, si el programa se encuentra en ejecución, etc. - Árbol del proyecto: Es una ventana que nos permite acceder a las cuatro funciones principales del programa. La pestaña POUs se utiliza para la visualización y creación de las nuevas POUs; Data types permite definir al usuario sus propios tipos de datos; Visualization permite recrear mediante imagenes y formas la programación realizada; y Resources contiene toda la información tanto de las variables globales como la del PLC usado [28]. 35 35 Automatización de un Sistema de Ascensores El primer paso para comenzar a programar es la creación de un nuevo proyecto. Para ello, se debe hacer clic en File y seguidamente en la acción New. Una vez realizado esto aparecerá una pantalla como el de la Figura 5.2, donde se debe elegir el autómata al cual nos vayamos a conectar. En el caso de este proyecto, ya que el programa CoDeSys se encargará de realizar únicamente simulaciones se elegirá la opción None. Figura 5.2 Menú selección de autómata Una vez elegido esto, aparecerá una nueva pantalla en la que se debe elegir el primer POU. Por defecto, aparecerá con el nombre PLC_PRG con POU de tipo Program, el cual no se variará ya que será el encargado de ejecutar todas las POUs que se creen dentro del programa a ejecutar. El tipo de lenguaje recomendado para esto es el lenguaje ST. Figura 5.3 Menú de configuración de la POU principal Una vez creada la POU de ejecución, se pasa a la creación de nuevas POUs, que tendrán la función de realizar las distintas maniobras de la simulación. Para añadir una nueva POU basta con hacer clic en el botón derecho sobre el icono de la carpeta con nombre POUs y, a continuación, hacer clic en el botón Add Object. Se podrán crear de esta manera todas las POUs que se deseen. Como se hizo con la primera, se seleccionará el tipo de POU, el lenguaje utilizado y el nombre escogido para dicha POU. Para crear una visualización que permita observar aquello que se ha programado mediante botones, imágenes en movimiento, etc., debemos acceder a la pestaña Visualizations, en la carpeta Visualization hacer clic en el botón derecho y, seguidamente, Add Object. Con esto, solo quedará seleccionar el nombre deseado. CoDeSys 36 36 Figura 5.4 A la izquierda, ventana de creación de una nueva POU. A la derecha, ventana de creación de una visualización Por último, todas las variables utilizadas en los programas han de ser declaradas. Si las variables utilizadas son variables locales pueden ser declaradas en la misma POU, mientras que si las variables son globales para diferentes POUs deben ser declaradas como variables globales. Para ello, se debe acceder a Resources  Global Variables  Global_Variables. CoDeSys nos permite la creación de variables de distintos tipos: BOOL, INT, LREAL, ARRAY, BYTE, DATA, STRING, etc. 5.2 Simulación de dos ascensores de 7 plantas con maniobra universal En la simulación de esta primera maniobra, la maniobra universal para 2 ascensores, se ha optado por utilizar tres tipos de lenguajes diferentes: SFC, LD y ST. El Lenguaje SFC es utilizado para el movimiento general del ascensor, es decir, la secuencia que seguirá cada ascensor desde que se produce una llamada por parte de un usuario hasta que el ascensor se queda libre o bien recibe otra llamada tras haber realizado la anterior. El lenguaje LD ha sido utilizado para la activación de los temporizadores que mantendrán las puertas abiertas y para activar otras variables que permitirán continuar con el transcurso de la acción completa del ascensor. Por último, el lenguaje ST ha permitido la modificiación de las variables que permiten que la recreación realizada pueda seguirse en tiempo real mediante una visualización. Igualmente, con este lenguaje se han realizado todas las casuísticas en función de la posición del ascensor y cuál debe atender una llamada, si las llamadas son realizadas desde el interior o desde el exterior, impedir que un ascensor atienda otras llamadas, etc. Todo esto será comentado más en profundidad en los siguientes subcapítulos. 37 37 Automatización de un Sistema de Ascensores 5.2.1 Lenguaje SFC Como bien se ha comentado, este lenguaje se encarga de realizar la secuencia completa del movimiento del ascensor, con su respectiva apertura y cierre de puertas. La secuencia comienza con ambos ascensores en la planta baja. Nada más comenzar la simulación se sitúa el segundo ascensor en una planta intermedia (5º planta) para evitar que, si se realiza una llamada desde uno de los pisos superiores, el usuario esté demasiado tiempo esperando. Cuando el ascensor recibe una llamada, automáticamente dicho ascensor pasa a un estado de ocupado y no podrá atender otra llamada hasta que haya completado la actual. Si el ascensor se encuentra en una planta superior a la de la llamada, el ascensor bajará; mientras que si la planta actual es inferior a la de llamada, el ascensor subirá. Una vez llegue a su planta, o la llamada haya sido realizada mientras el ascensor se encuentra en ese mismo piso, el ascensor abrirá sus puertas. En ese momento, el ascensor queda liberado para una posible llamada interna, dando así prioridad de uso a alguien que ya se encuentre dentro de la cabina. Cuando el ascensor haya abierto las puertas en su totalidad se activará un temporizador de 5 segundos que simulan la entrada o salida de las personas de la cabina del ascensor. Si se cumple este tiempo, o algún usuario antes de cumplirse presiona el botón de cerrar desde dentro de la cabina, las puertas comenzarán a cerrarse. En el momento en que se cierran se activa un nuevo temporizador de 3 segundos, que permitirá al usuario que haya entrado en la cabina o que se encuentre dentro de ella poder escoger su piso de destino. Aunque se permita la pulsación interna desde el momento en que se abren las puertas, lo natural es que el usuario que entre en el ascensor seleccione su piso de destino con más demora, llegando incluso a cerrarse las puertas sin haber realizado su selección, de ahí este tiempo extra de 3 segundos. Si en estos 3 segundos el ascensor no recibe ninguna llamada desde la botonera de la cabina, el ascensor quedará liberado completamente para ser utilizado tanto desde el interior como desde el exterior y comenzará de nuevo el ciclo a la espera de una nueva llamada. Si por contra se realiza una llamada desde el interior, el ascensor reconocerá esta petición y comenzará su desplazamiento hacia el piso de destino de la misma forma que antes. Si pasados 40 segundos no se produce ninguna llamada en general, el ascensor 1 adquiere una llamada para situarse en la planta baja y el ascensor 2 adquiere otra para situarse en la 5º planta, volviendo a permitir que en caso de una llamada posterior, los ascensores tarden el menor tiempo posible en llegar a cualquier planta. En caso de producirse una parada de algún ascensor (ya sea simulando un corte de luz o un error), el ascensor detendrá sus movimientos. Si cuando se restaure el movimiento del ascensor, su llamada ha sido trasladada al otro ascensor, el ascensor que estuvo parado volverá a su planta inicial (1º planta en caso del ascensor 1, 5º planta en caso del ascensor 2). Sin embargo, si el ascensor mantiene su llamada, éste continuará su curso tal y como estaba realizando. La casuística para que un ascensor traslade al otro su llamada se reflejan en el lenguaje ST. Así pues, un grafect general de esta secuencia de acciones del ascensor 1 es el siguiente (para el ascensor 2, simplemente cambia el traslado a la planta 5 en lugar de la planta 1). CoDeSys 44 44 5.3.2 Lenguaje LD La codificación incluida en este lenguaje se encarga de realizar las siguientes funciones: - La creación del temporizador de 8 segundos que se activará cuando las puertas del ascensor se abran completamente y que al terminar activarán una señal que permitirá el cierre de las puertas. - Al comenzar a abrirse las puertas por primera vez activará una variable que permitirá desde este momento accionar los pulsadores interiores. Esto se realiza para impedir que la simulación carezca de sentido, ya que es fisicamente imposible accionar un pulsador del interior de la cabina sin encontrarse nada ni nadie dentro. - Una acción que permite cerrar las puertas según haya terminado el temporizador de 8 segundos o se haya accionado el pulsador de cerrar puertas desde el interior. - Un temporizador de 10 segundos, que se activa cuando uno de los dos ascensores está parado y que, si se cumple este tiempo, activa otra variable encargada de traspasar todas las llamadas del ascensor parado al otro ascensor, siempre y cuando las llamadas puedan ser realizadas por el otro ascensor. - Siempre que un ascensor comience un movimiento, desactiva la opción de traspaso para evitar mantenerse activo indefinidamente en caso de haberse realizado un traspaso con anterioridad. - Existe una variable que se encuentra activada indefinidamente que permite comprobar en todo momento el estado de ocupación de cada ascensor. Esta comprobación se realiza mediante lenguaje ST. - Cada vez que un ascensor inicia un movimiento, activa una variable en función de si el desplazamiento realizado es de subida o de bajada, con el objetuivo de recordar, en el momento en que se detenga, cuál fue su último movimiento y poder mantenerlo en caso de ser posible, tal y como se estipula en la maniobra colectiva selectiva. - Si alguna puerta se abre en su totalidad, se activa la variable general de puertas abiertas necesaria para que el grafcet siga su curso. - Al cerrar totalmente las puertas, se activará una variable que permitirá realizar un estudio de la próxima planta de destino en caso de haber llegado a dicha planta, el cual también estará recogido en lenguaje ST. 5.3.3 Lenguaje ST Igual que ocurriera con la simulación para la maniobra universal, el lenguaje ST es el encargado de realizar la programación de todos los casos posibles que se pueden dar a la hora de realizar una llamada del ascensor en función del momento en que se produzca. Así, este lenguaje incluye las siguientes casuísticas: - Si ambos ascensores están disponibles y vacíos, la petición será atendida por el ascensor que se encuentre más cerca de la planta de destino siempre y cuando se encuentre detenido, o por aquel que tenga la planta de reposo más cercana al piso de destino si ambas cabinas se están recolocando en dichas plantas de reposo. Si no se cumplen ninguna de estas circunstancias, la atenderá el otro ascensor. - Si un ascensor está libre y el otro está ocupado, la llamada se le asiganará únicamente a aquel que se encuentre vacío. Existe la excepción de que, si el ascensor vacío está realizando alguna acción, como la apertura o cierre de puertas, la petición también será recogida por el otro ascensor por si existe la posibilidad de ser atendida con mayor rapidez. - Si ambos ascensores están ocupados y se produce una nueva petición, las llamadas se le asignarán a los dos. - Si los dos ascensores se encuentran en parada forzada, independientemente del tipo de llamadas en espera que tuvieran, todas las llamadas se perderán y volverán a sus plantas de reposo. - Si se produce una llamada interior en un ascensor, si el piso accionado es inferior a la planta actual, se registrará en memoria como petición de bajada; en cambio, si el piso pulsado es superior a la planta actual, se guardará como llamada de subida. - En caso de atenderse la llamada del piso de destino registrado por el ascensor, se pueden dar 4 casos diferentes en función de la llamada que se haya atendido y del último desplazamiento realizado por la cabina para la nueva asignación del piso de destino: 45 45 Automatización de un Sistema de Ascensores  Si el movimiento para atender al piso de destino fue de subida y no era una llamada que pretendía bajar, para encontrar un nuevo piso de destino, al cerrar las puertas se comprueban las llamadas para subir de los pisos superiores al actual. En caso de no existir, se busca la planta más alta registrada para bajar. En caso de que tampoco exista ninguna, el controlador buscará la planta más baja que desee descender de planta. Por último, si no se encuentra ninguna llamada de este estilo significará que no hay llamadas designadas, por lo que el controlador no tiene registrada ninguna llamada.  Si el movimiento para atender al piso de destino fue de bajada y no era una llamada que pretendía subir, para encontrar un nuevo piso de destino, al cerrar las puertas se comprueban las llamadas para bajar de los pisos inferiores al actual. En caso de no encontrar ninguna, se busca la planta más baja registrada para subir. Si tampoco exista ninguna, se comprueba la planta más alta que desee ascender de planta. Si volvemos a fracasar significará que el ascensor no tiene en ese momento ninguna llamada pendiente.  Si el movimiento para atender al piso de destino fue de bajada y era una llamada que pretendía subir, para encontrar un nuevo piso de destino, se analizan las llamadas para subir de los pisos superiores al actual, buscando así mantener el movimiento de la llamada atendida. Si el análisis no da resultados, el siguiente paso, por coherencia, es mantener el último movimiento del ascensor el mayor tiempo posible. Así pues, primeramente se buscará entre las plantas inferiores a la de la planta actual con el objetivo de encontrar una llamada realizada para bajar. Si esta llamada no se encuentra, se procede a analizar las plantas que se encuentran por debajo de la actual con llamada realizada para ascender. Si se sigue sin encontrar resultado, se compueban las llamadas de plantas superiores para descender. En caso de que el resultado de la busqueda sea negativo significará que la memoria del ascensor no tiene ninguna llamada registrada.  Si el movimiento para atender al piso de destino fue de subida y era una llamada que pretendía bajar, en primer lugar se analizarán las llamadas registradas para bajar de los pisos inferiores al actual, con el objetivo de mantener el movimiento de la llamada a la cual se ha atendido el mayor tiempo posible. En caso de no encontrarla, se intentará mantener la dirección del desplazamiento último del ascensor, es decir, primero se analizará las plantas superiores a la actual para encontrar una llamada realizada para subir y, en caso de no encontrarla, se buscará entre las plantas mayores a la actual que desee descender. Si se continúa la dinámica de no encontrar llamada de este tipo, tan solo queda comprobar las llamadas de pisos inferiores realizadas por usuarios que desean ascender. Si no se obtiene resultado será porque el ascensor se encuentra sin llamadas pendientes. - Cuando un ascensor se detiene en una planta para atender una petición de llamada, las luces del interior del ascensor y de la botonera exterior de pasillo de este piso se apagarán, y la memoria de este ascensor eliminará esta llamada de su registro. Si la planta objetivo del otro ascensor no es la misma, este ascensor también la eliminará de su memoria, siempre y cuando un usuario del interior de la cabina no haya accionado el botón de ese piso. También se obviará la llamada si, aunque tenga esa planta como destino, existe alguna petición de usuario que pueda ser resuelta sin variar el transcurso del movimiento de este segundo ascensor o si se encuentra detenido en ese instante. - Una cabina se detendrá en un piso que no sea su destino si encuentra una llamada en su trayecto que ha sido realizada con la misma dirección del transcurso de la cabina, a menos que el ascensor esté realizando un movimiento contrario al de la llamada atendida, es decir, no esté ascendiendo para atender una petición de bajada o descendiendo para atender una petición de subida. En ese caso, no se detendrá. - Se produce un constante análisis del número de peticiones pendientes para conocer si el ascensor se encuentra con alguna llamada en su registro o si por el contrario está libre de llamadas. - Cuando un ascensor se encuentre detenido de manera forzada durante más de 10 segundos, todas las llamadas pendientes de este ascensor que hayan sido realizadas desde la botonera de pasillo, pasarán automáticamente a la memoria del otro ascensor y eliminándose del registro del primero, con el fin de poder ser realizada con la mayor antelación posible. Además, todas las llamadas que se realicen durante el tiempo en que se encuentre ese ascensor detenido, serán recogidas exclusivamente por el ascensor activo. - Si trascurren 40 segundos desde la última llamada atendida por alguno de los dos ascensores, si el ascensor 1 no se encuentra en la planta 1, éste adquiere una llamada para trasladarse a dicha planta. Lo mismo ocurrirá con el ascensor 2 si no se encuentra en la planta 5. Si en el trayecto a dichas posiciones alguno de los ascensores adquiere una petición de llamada que por sus características puede realizar, éste la ejecutará y al acabar de CoDeSys 46 46 hacerlo, la llamada adquirida a la planta de traslado desaparece. En cambio, si el ascensor adquiere una llamada que por sus condiciones no puede ser atendida antes de llegar a la planta de reposo, primero asistirá a la planta donde ha de trasladarse y después atenderá la petición pendiente. Además de todos estos casos, igual que ocurre con la simulación de la otra maniobra, existe una POU en lenguaje ST que se encarga de realizar los movimientos de las puertas, de mover la cabina en ambas direcciones, de reconocer el nivel en el cual se encuentra la cabina, etc. Todo esto, será apoyado con una visualización de ambos ascensores, la cual será igual a la de la maniobra universal con la única diferencia de que en esta simulación se tienen dos botones exteriores de pasillo que permitirán escoger la dirección deseada por el usuario, uno para subir y otro para bajar, exceptuando los pisos extremos. Destacar, por último, las variables globales que permiten el correcto funcionamiento de esta maniobra a las cuales se les ha agregado una breve descripción para conocer su labor dentro de la codificación. Figura 5.9 Variables globales utilizadas en la simulación de los ascensores la maniobra colectiva selectiva (1) 47 47 Automatización de un Sistema de Ascensores Figura 5.10 Variables globales utilizadas en la simulación de los ascensores la maniobra colectiva selectiva (2) 48 49 6 UNITY PRO nity Pro es un software creado por Schneider Electric que, al igual que ocurre con CoDeSys, nos ofrece la posibilidad de programar, depurar y operar con autómatas de las gamas Modicom Premium, Atrium y Quantum PLC. Debido a que el autómata utilizado para la ejecución de este proyecto es el Modicom M340 de Telemecanique, perteneciente a Schneider Electric, es necesario la utilización de este software informático para poder ponerlo en funcionamiento. Su aplicación es parecida a la de CoDeSys, ya que permite ser utilizado para el control de infraestructuras, el control de fabricación o de procesamiento de lotes [29]. Utiliza los cinco lenguajes del IEC 61131-1 lo que permite el uso de todas las herramientas de depuración y diagnóstico más accesibles aumentando así la productividad de desarrollo y la facilidad de ejecución. Los requisitos mínimos para la utilización de Unity Pro se encuentran reflejados en la siguiente tabla. MINIMO RECOMENDADO Sistema Pentium 800 MHz 1.2 GHz Memoria RAM 256 MB 512 MB Disco Duro 2 GB 4 GB Sistema Operativo Windows 2000 o superior Pantalla SVGA o mayor resolución Periféricos Ratón y teclado Internet Solución idónea para registrarse Tabla 6.1 Caraterísticas básicas de Unity Pro [30] 6.1 Introducción al Software En este apartado se va a realizar una introducción al programa a la vez que se explican los pasos necesarios que se han llevado a a cabo para la configuración del autómata y la creación de las diferentes POUs que conforman el programa que permite el manejo de la maqueta de ascensores. Al iniciar el software observamos la ventana de explotación de la Figura 6.2, en la que se incluye: - Barra de menús: Permite realizar las distintas funciones. - Barra de iconos: Incluye accesos a las funciones principales del programa. - Barra de instrumentos: Aparecen las herramientas más utilizadas dentro del lenguaje en el que se encuentre. - Barra de estado: Indicará si el programa se encuentra ONLINE/OFFLINE, en estado de simulación, RUNNING, etc. - Panel de resultados: Contiene los errores que puedan aparecer en la codificación. Para ello, debe realizarse un previo análisis del código creado. U Unity Pro 50 50 - Explorador de proyectos: es el eje del programa e incluye tanto la información del PLC creado como las variables, los bloques funcionales o las distintas POUs, entre otros. - Editor del programa: Aquí se encontrarán las ventanas que se tengan abiertas, ya sean POUs, variables elementales, tablas de animación, etc. Figura 6.1 Ventana principal del programa Unity Pro En primer lugar, se realiza la creación de un archivo nuevo. Para ello, en la barra de menús, se realiza la acción Fichero  Nuevo. Una vez realizado esto, aparecerá una ventana en la que se debe escoger de entre una serie de opciones el PLC y el bastidor que se desee utilizar. En este proyecto se utilizará como PLC el Modicon M340 BMX P34 2020 y como bastidor el BMX XBP 0400 que contiene 4 SLOTS y hacemos clic en Aceptar. Una vez escogido esto, aparecerá una ventana como la de la Figura 6.2, en la cual escogeremos en el BUS PLC la versión BMX P34 2020 02.00. Figura 6.2 Ventana del BUS PLC utilizado sin la elección de los módulos de E/S 51 51 Automatización de un Sistema de Ascensores A continuación, añadiremos los módulos que se utilicen en el autómata. En este proyecto se recuerda que estos módulos son el BMX DDI 3202K y el BMX DDM 16022. Para introducirlos dentro del bastidor del programa, hacemos doble clic en la primera ranura y buscamos el primer módulo. Es un módulo binario por lo que buscamos entre estos y hacemos clic en Aceptar. Figura 6.3 Menú de selección de módulos de E/S Para el segundo módulo se realizará la misma acción pero haciendo doble clic en la segunda ranura, ya que la primera ya ha sido ocupada. Así, ya se encuentran instalados y listos para ser utilizados los módulos de los que el usuario dispone quedando reflejado de la siguiente manera. Figura 6.4 Ventana del BUS PLC con la elección de los módulos de E/S realizadas Unity Pro 52 52 El siguiente paso es la creación de las diferentes variables que se van a utilizar en el proyecto. Para ello, en el Explorador de proyectos hacemos clic en Variables elementales y comenzamos a rellenar el nombre y el tipo de variable (BOOL, EBOOL, ARRAY…) de cada una de ellas. Además, aquellas variables que tengan relacionadas una entrada o salida deben asociarse escribiendo el nombre de su entrada o salida correspondiente. Tras la declaración de variables, lo siguiente es crear los diferentes códigos que se encargarán de que la simulación siga su curso. Para su creación se debe hacer clic, dentro del Explorador de proyectos en ProgramasTareasMAST. En MAST hacer clic con el botón derecho sobre Secciones y elegir la opción Nueva Sección. Tras realizarse esto, aparecerá la siguiente ventana. Figura 6.5 Menú de configuración de una POU En ella escogeremos el nombre de nuestra POU, el lenguaje que utilizará y si se desea añadir alguna protección. Además de todo esto, es posible la creación de una pantalla de operador para la recreación visual de los elementos codificados ya que, además de incluir un modo estándar que permite trasnferir el proyecto a un PLC real, también es posible utilizarlo en un estado de simulación, para el cual esta pantalla es bastante idónea. Para su creación, basta con hacer clic con el botón derecho en Pantalla de operador y seleccionar Nueva pantalla. Tras esta acción, se escoge un nombre para la nueva pantalla. Con esto, la creación de la pantalla está realizada y el usuario puede crear las figuras e imágenes que crea oportunas utilizando la barra de herramientas. También es posible la creación de tablas de animación en las cuales el usuario podrá observar como cambian de estado las variables que ha creado, y ha introducido en dicha tabla, para tener controlado el estado de la simulación en todo momento. Para crearla basta con hacer clic con el botón derecho en Tabla de animación y seleccionar la opción Nueva Tabla, se le asigna un nombre y hacemos clic en Aceptar. Así, el usuario tan solo debe incluir las variables que estime oportunas. Por último, una vez creadas las diferentes POUs, para que pueda ser reconocido por el PLC, primero el código debe ser analizado. Para ello hacemos clic en el Menú Generar  Analizar proyecto. Tras ser analizado y observar que no hay errores, el siguiente paso es generar los cambios en el proyecto, por lo que se hace clic de nuevo en el menú Generar  Regenerar todo el proyecto, para así tener todo el proyecto actualizado. Toda vez generado el proyecto, el tercer paso es conectarlo al PLC. Para ello, primero se debe tener marcada la opción Modalidad estándar y tras esto, hacer clic en el menú PLC  Conectar. Tras su conexión se debe transferir el proyecto al PLC. Así pues, se hace clic en el menú PLC  Transferir proyecto al PLC. Por último, tan solo queda ejecutar el programa. Para ello, se hace clic en el menú PLC  Ejecutar. 53 53 Automatización de un Sistema de Ascensores 6.2 Maqueta de dos ascensores de 4 plantas con maniobra universal El programa que se utilizará para que la maqueta realice la maniobra universal contiene, al igual que ocurría con la simulación, tres lenguajes diferentes de codificación: Lenguajes SFC, LD y ST. La programación utilizada es, en líneas generales, la misma que la de la simulación ya que es igualmente válida para ser simulado y para ser utilizado en una maqueta real. Sin embargo, se han realizado una serie de cambios para adecuarlo a la maqueta, ya que no se dispone de los mismos elementos que los utilizados en la simulación. Los cambios realizados son los siguientes:  Lenguaje SFC - La planta de reposo del ascensor 2 en lugar de ser la planta 5 (inexistente) será la planta 3. - En la maqueta no existen puertas, por lo que los pasos de apertura y cierre de puertas no están definidos. Una vez llegados al piso destino se producirá una espera de 5 segundos que permitiría la entrada y/o salida de los usuarios y tras esto, una espera extra de 3 segundos para permitir seleccionar un botón interior. - Se elimina la posibilidad de accionar el pulsador de la opción de abrir o cerrar las puertas desde el interior con sus consecuentes acciones ya que no existen puertas. - La planta 1 de la simulación se corresponde ahora con la Planta Baja.  Lenguaje LD - Al no existir puertas, las condiciones de cerrar de ambos ascensores se suprimen. - Se permite la pulsación de un botón interior justo cuando comienza el temporizador de 5 segundos en lugar de realizarse cuando comienzan a abrirse las puertas. - Se añaden variables nuevas debido a que Unity Pro no permite asociar a un mismo sensor del lenguaje SFC dos condiciones a la vez, por lo que dichas condiciones se incluyen en este lenguaje activando así otra variable. - Se añaden entradas y salidas reales del autómata que deben ser activadas cuando se produzca alguna condición y que en la simulación no eran necesarias.  Lenguaje ST - Desaparece todo aquella codificación relacionada con elementos de simulación como fuera simular la subida o bajada del ascensor, apertura o cierre de puertas, etc., ya que no será necesario simularlo al disponer de la maqueta. - Las luces internas de la botonera de las cabinas no aparecen ya que no se dispone de leds que hagan esta función, por lo que no será necesario ni encenderlas ni apagarlas en ningún momento. - Se adapta la codificación al estudio de los casos para un ascensor de 4 plantas.  Variables elementales - Desaparecen todas las variables relacionadas con la apertura y cierre de puertas de ambos ascensores. - No se incluyen tampoco las variables relacionadas con las luces interiores. - No se incluyen variables relacionadas con la simulación, como por ejemplo, DISPLAY. - Aparecen variables nuevas que se utilizarán para las condiciones que no fueron posibles incluir en los sensores del lenguaje SFC y otras variables relacionadas con la parada del ascensor. 60 ASCENSOR 2 (SFC) 61 61 Automatización de un Sistema de Ascensores CONDICIONANTES1 (LD) 62 PARADAS (ST) 63 63 Automatización de un Sistema de Ascensores 64 SIMULACIÓN (ST) 65 65 Automatización de un Sistema de Ascensores 66 ANEXO II: MAQUETA MANIOBRA UNIVERSAL ASCENSOR 1 (SFC) 67 67 Automatización de un Sistema de Ascensores ASCENSOR 2 (SFC) 68 CONDICIONES (LD) 69 69 Automatización de un Sistema de Ascensores 76 TURNOS (ST) 77 77 Automatización de un Sistema de Ascensores 78 79 79 Automatización de un Sistema de Ascensores 80 81 81 Automatización de un Sistema de Ascensores 82 PARADAS (ST) 83 ANEXO IV: MAQUETA MANIOBRA COLECTIVA SELECTIVA ASCENSOR 1 (SFC) 84 ASCENSOR 2 (SFC) 85 85 Automatización de un Sistema de Ascensores CONDICIONES 1 (LD) 92 93 93 Automatización de un Sistema de Ascensores 94 95 95 Automatización de un Sistema de Ascensores 96 PARADAS (ST) 97 97 Automatización de un Sistema de Ascensores 98 99 REFERENCIAS [1] RAE: Definición ascensor, http://dle.rae.es/srv/fetch?id=3vosANs [2] Prieto, M. J.: El ascensor de Nerón, http://www.curistoria.com/2009/01/el-ascensor-de-nern.html [3] Elisha Graves Otis, Biografías y Vidas, https://www.biografiasyvidas.com/biografia/o/otis_elisha.htm [4] Antigüedad eléctrica, Historia del ascensor, http://www.afinidadelectrica.com/articulo.php?IdArticulo=125 [5] Un poco de historia del ascensor, Silcon Electrónica, http://www.silcon.com.ar/un_poco_de_historia.htm [6] Datos históricos del ascensor, Mitsubishi Electric Corporation, http://www.mitsubishielectric.com/elevator/es/overview/elevators/history.html [7] Miravete, A., Larrodé E.: Elevadores: Principios e innovaciones, Ed. Reverté, S.A., Cap. 2.1, 2007 [8] Ascensor eléctrico, http://www.ascensoresrekalde.com/pag.php?id=12&pag=ascensor-electrico [9] Ascensor sin cuarto de máquinas, https://arquigrafico.com/ascensores-sin-cuarto-de-maquinas/ [10] Diferencias entre un ascensor eléctrico y uno hidráulico, Citylift Ascensores, https://cityliftascensores.com/diferencias-entre-un-ascensor-electrico-y-uno-hidraulico/ [11] Tipos de Ascensores para las edificaciones, https://arquigrafico.com/tipos-de-ascensores-para-las-edificaciones/ [12] Maniobras de ascensores, Colegio Oficial de Arquitectos de Galicia, Universidade da Coruña [13] Maniobra colectiva en ascensores: Cómo ahorrar, http://www.cume24.es/maniobra-colectiva-en-ascensores-como-ahorrar/ [14] Miravete, A., Larrodé E.: Elevadores: Principios e innovaciones, Ed. Reverté, S.A., Cap. 2.2, 2007 [15] Ascensores, Universidad de Salamanca, http://dim.usal.es/areaim/guia%20P.%20I/ascensores.htm [16] Limitador de velocidad, Dinatech, http://www.dynatech-elevation.com/documentos/articulos/documentos_REDUCIDO_VEGA- ESP_820d9d46.pdf [17] Cuadro de maniobra de los ascensores, http://a3ascensores.es/cuadro-maniobras-los-ascensores/ [18] Partes del ascensor, Eninter Ascensores, http://www.eninter.com/blog/partes-del-ascensor/ [19] El contrapeso de un ascensor, Obraxa. Instalación de ascensores, http://www.instalacionascensoresvalencia.es/el-contrapeso-de-un-ascensor/ [20] Real Decreto 203/216, Requisitos esenciales de seguridad para la comercialización de ascensores y componentes de seguridad para ascensores, BOE, https://www.boe.es/boe/dias/2016/05/25/pdfs/BOE-A-2016-4953.pdf [21] Pascual, J., Componentes de seguridad en un ascensor eléctrico, 2014, http://ascensoresjpascual.blogspot.com.es/2014/03/componentes-de-seguridad-en-un-ascensor.html Referencias 100 100 [22] Modicon M340 con Unity Pro. Procesadores, bastidores y códulos de fuente de alimentación. Manual de configuración, Schneider Electric, págs. 75, 79-92, 124-133 y 170-173, 2009. [23] Modicon M340 con Unity Pro. Módulos de entradas/salidas binarias. Manual de usuario, Schneider Electric, págs. 119-124 y 183-192, 2012 [24] Codesys, https://www.codesys.com/ [25] Controladores Lógicos Programables (PLCs), Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Control (IEEC), Universidad Nacional de Estudios a Distancia (INED), http://www.ieec.uned.es/investigacion/Dipseil/PAC/archivos/Informacion_de_referencia_ISE6_1_2.pdf [26] Cambronero, A., Programación en ST, OMRON, 2009, http://instrumentacionycontrol.net/Descargas/Descargas/OMRON/CX-One_Cx- Programmer_Syswin/IyCnet_Omron_Programacion_ST.pdf [27] Lenguaje de programación S7, CFC, http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/Step7/paginas/contenido/step7/7/2.9.1.7.htm [28] Introducción al software de programación Codesys, Laboratorio Remoto de Automática (LRA-ULE), Universidad de León, http://lra.unileon.es/sites/lra.unileon.es/files/Documents/plc/Moeller/Manual%20Software_Codesys.pdf [29] Unity Pro, Software de configuración para Modicon M340, Premium y Quantum, Schneider Electric, https://www.schneider-electric.es/es/product-range-presentation/548-unity-pro#tabs-top [30] Instituto Schneider Electric de Formación, Manual Unity Pro, Schneider Electric España, 2008, http://www.equiposdidacticos.com/pdf/catalogos/manual_unity.pdf 101 GLOSARIO RAE: Real Academia Española 1 a.C.: antes de Cristo 3 UNE: Una Norma Española 10 PLC: Programmable Logic Controller (Controlador Lógico Programable) 12 VCC: Voltaje de Correiente Continua 17 CPU: Central Processing Unit (Unidad Central de Proceso) 20 DSP: Digital Signal Processor (Procesador Digital de Señales) 33 IEC: International Electrotechnical Commission (Comisión Electrotécnica Internacional) 33 POU: Program Organization Unit (Unidad Organizativa de Programa) 33 SFC: Sequential Function Chart (Diagrama de Funciones Secuenciales) 33 FBD: Function Block Diagram (Diagrama de Bloques de Funciones) 33 LD: Ladder (Diagrama de contactos) 33 ST: Structured Text (Texto Estructurado) 33 IL: Instructions List (Lista de Instrucciones) 33 CFC: Continuous Function Chart (Diagrama de Funciones Continuas) 33