Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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ヘNDICE. Página. INTRODUCCIモN...............................................................................................................1 CAPヘTULO I: MOTORES DE PASOS............................................................................6 1.1 DESCRIPCIモN DEL MOTOR DE PASOS (P-P)....................................6 1.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.....................................................7 1.3 IDENTIFICACIモN DEL MOTOR P-P....................................................10 1.4 PARチMETROS DE LOS MOTORES P-P...............................................14 1.5 CARACTERヘSTICAS COMUNES DE LOS MOTORES P-P.................15 1.6 IDENTIFICACIモN DE FASES PARA MOTORES P-P.........................16 1.7 SECUENCIAS PARA EL CONTROL DE FASES..................................18 1.8 SECUENCIAS PARA MOTORES PASO A PASO BIPOLARES..........23 CAPヘTULO II: DESCRIPCIモN DEL SISTEMA...........................................................24 2.1 DESCRIPCIモN DEL SISTEMA………………………………………..24 2.2 FORMA FISICA DEL SISTEMA……………………………………....25 2.3 FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES…………………………….26 2.4 TABLERO DE CONTROL……………………………………………..27 2.5 LOS BOTONES Y LEDS INDICADORES.............................................27 2.6 MOVIMIENTO VERTICAL....................................................................28 2.7 MOVIMIENTO HORIZONTAL..............................................................30 2.8 FIGURAS REALIZADAS……………………………………………....31

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ÍNDICE.

Página.

INTRODUCCIÓN...............................................................................................................1

CAPÍTULO I: MOTORES DE PASOS............................................................................6

1.1 DESCRIPCIÓN DEL MOTOR DE PASOS (P-P)....................................6

1.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.....................................................7

1.3 IDENTIFICACIÓN DEL MOTOR P-P....................................................10

1.4 PARÁMETROS DE LOS MOTORES P-P...............................................14

1.5 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LOS MOTORES P-P.................15

1.6 IDENTIFICACIÓN DE FASES PARA MOTORES P-P.........................16

1.7 SECUENCIAS PARA EL CONTROL DE FASES..................................18

1.8 SECUENCIAS PARA MOTORES PASO A PASO BIPOLARES..........23

CAPÍTULO II: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA...........................................................24

2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA………………………………………..24

2.2 FORMA FISICA DEL SISTEMA……………………………………....25

2.3 FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES…………………………….26

2.4 TABLERO DE CONTROL……………………………………………..27

2.5 LOS BOTONES Y LEDS INDICADORES.............................................27

2.6 MOVIMIENTO VERTICAL....................................................................28

2.7 MOVIMIENTO HORIZONTAL..............................................................30

2.8 FIGURAS REALIZADAS……………………………………………....31

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CAPÍTULO III: CONEXIONES AL PLC S7-200..........................................................35

3.1 SIMBOLOGÍA DE DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA.........35

3.2 SEÑALES DE ENTRADA AL PLC........................................................36

3.3 CONEXIONES DE SEÑALES DE ENTRADA......................................37

3.4 SEÑALES DE SALIDA DEL PLC........... .............................................38

3.5 CONEXIONES DE SEÑALES DE SALIDA DEL PLC........................41

CAPÍTULO IV: PROGRAMACIÓN...............................................................................45

4.1 SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDAS UTILIZADAS.........................45

4.2 MARCAS UTILIZADAS..........................................................................45

4.3 TEMPORIZADORES UTILIZADOS.......................................................50

4.4 DIAGRAMA DE FLUJO..........................................................................51

4.5 PROGRAMA PRINCIPAL EN DIAGRAMA DE ESCALERA (KOP)..53

4.5.1 SUBRUTINA 1 DEL PROGRAMA PRINCIPAL..........................68

4.5.2 SUBRUTINA 2 DEL PROGRAMA PRINCIPAL……………...…73

4.5.3 SUBRUTINA 3 DEL PROGRAMA PRINCIPAL………………...78

CONCLUSIONES..............................................................................................................83

APÉNDICE A “DATOS DEL MOTOR VERTICAL”........................................................85

APÉNDICE B “DATOS DEL MOTOR HORIZONTAL”..................................................86

APÉNDICE C “HOJAS DE DATOS DE LOS CIRCUITOS UTILIZADOS”...................87

APÉNDICE D “RELEVADOR UTILIZADO PARA EL LÁSER”....................................89

BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................90

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INTRODUCCIÓN

El control automático desempeña un papel importante en los procesos demanufactura, industriales, navales, aeroespaciales, robótica, económicos, biológicos,etc. Además el control automático va ligado a prácticamente todas las ingenierías(eléctrica, electrónica, mecánica, sistemas, industrial, química, etc.)

Una pequeña revisión histórica del control es:

El primer trabajo significativo en control automático fue el regulador centrífugode James Watt para el control de la velocidad de una máquina de vapor en el sigloXVIII. Otros pasos relevantes en las primeras etapas del desarrollo de la teoría decontrol son debido a Minorsky, Hazen y Nyquist, entre muchos otros [1].

En 1922 Minorsky trabajó en controles automáticos de dirección en barcos ymostró como se podría determinar la estabilidad a partir de las ecuaciones diferencialesque describen el sistema.

En 1932 Nyquist desarrollo un procedimiento relativamente simple paradeterminar la estabilidad de los sistemas de lazo cerrado sobre la base de la respuesta alazo abierto con excitación sinusoidal en régimen permanente [1].

En 1934, Hazen, que introdujo el término (servomecanismos) para los sistemasde control de posición, estudió el diseño de servomecanismos repetidores capaces deseguir estrechamente una entrada cambiante.[1]

Dada la fácil disponibilidad de computadoras electrónicas digitales, su uso paralos cálculos en proyectos de sistemas de control y en el control de operación de losmismos se está convirtiendo ahora en práctica habitual.

Para esta tesis el objetivo es diseñar un control de movimiento de un láser, quecon la ayuda del controlador lógico programable PLC S7-200 de Siemens, se realizanfiguras en forma automática y manualmente.

El sistema funcionará en forma automática cuando se decida que haga las figurasprogramadas en el PLC, y además podemos hacer que funcione de forma manual parapoder dirigirlo hacia un punto determinado.

En el capítulo I se hace una descripción de los motores de pasos, los tipos demotores que hay y cómo es su funcionamiento, se menciona como podemos identificarlos motores de pasos, conocer sus parámetros y características, así mismo comopodemos lograr el funcionamiento para diferentes secuencias.

En el capítulo II se describe el todo el sistema y el mecanismo que se debe hacerpara el funcionamiento y mencionamos la forma de operar en el tablero de control,indicando para que sirve cada uno de los botones que componen el tablero, se describela forma física del sistema y su funcionamiento

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En el capítulo III se explica la circuitería que fue empleada en todo el sistema,mencionamos las conexiones y señales de entradas y salidas del PLC, la simbología.

En el capítulo IV se muestra la programación que se hizo para el funcionamientocorrecto de nuestro sistema en forma manual o automático, se describen las marcasutilizadas, los tipos de temporizadores que son implementados, el diagrama de flujo,utilizamos el lenguaje de escalera (KOP).

El Láser

Una consecuencia de las investigaciones de Albert Einstein es la teoría quepermitió idear y construir un dispositivo capaz de producir una luz intensa, de un colormuy definido y ordenada, el láser. Técnicamente se dice que el láser es monocromáticoy coherente.

Monocromático: color muy definido, una longitud de onda muy definida.

Coherente: luz ordenada, todos los fotones están en fase (marchan al mismopaso).

APLICACIONES.

El sistema es aplicable en un escenario de hecho de hay salio la idea, el láser sepuede sustituir por un reflector para seguir a el artista en todo el escenario y así lograrmas visibilidad y que la gente lo pueda ver mejor, también y cuando hay un intermedioen el espectáculo se puede prender el láser de forma manual y entretener a la gente conlas figuras ya programadas siempre en este periodo nunca hay que ver y esta seria unabuena opción.

Se puede también colocar un láser más potente y así poder cortar cristal de unaforma mas sencilla ya sea con la forma manual o programar el automático para que seamas precisó, esto para la industria.

Haciendo modificaciones podemos hacer un sistema robotico de dos grados delibertad, por ejemplo posicionar un taladro para controlar el desplazamiento de un carroeléctrico.

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EQUIPOS COMERCIALES CON ILUMINACIÓN LÁSER

GOBO COLOUR-250

- Efecto de luz (giratorio) con gobos.- 9 gobos diferentes + 1 abierto "Shutter".- 9 colores.- 20 puntos de luz.- Movimiento a ritmo de la música con control de sensibilidad.- Interruptor para movimiento continúo gobo / color.- Interruptor de movimiento continúo del efecto.- Ópticas de gran calidad, con ajuste manual del enfoque.- Ventilación forzada, protección térmica.- Motores paso a paso.- Soporte, cadena de seguridad, y bolsa incluidos.- Lámpara 24 V. / 250 W. Dicroica.

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KS-250 SCAN

- Efecto de luz SCAN, DMX.- 14 gobos diferentes + 1 abierto "Shutter".- 7 colores y 3 colores dobles.- 20 puntos de luz.- Movimiento a ritmo de la música con control de sensibilidad.- Compatible con DMX-512.- Soporta los modos Master / Slave / Stand.- Fácil sincronización con otras unidades.- Funciona a ritmo de la música cuando no hay señal DMX.- Ópticas de gran calidad, con ajuste manual del enfoque.- Ventilación forzada, protección térmica.- Motores paso a paso.- Entrada para control remoto por jack.- Soporte, cadena de seguridad, y bolsa incluidos.

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MANDARIN DRAGON

- Efecto de luz, con gobos.- 9 gobos diferentes + 1 abierto "Shutter".- 9 colores.- 20 puntos de luz, con prisma de cristales dicroicos giratorio.- Movimiento a ritmo de la música.- Interruptor para movimiento continúo gobo / color.- Interruptor de movimiento continúo del efecto.- Ópticas de gran calidad, con ajuste manual del enfoque.- Ventilación forzada, protección térmica.- Motores paso a paso.- Soporte, cadena de seguridad, y bolsa incluidos.- Lámpara 24 V. / 250 W. Dicroica.

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CAPÍTULO I

MOTORES DE PASOS

1.1 DESCRIPCIÓN DEL MOTOR DE PASOS (P-P)

Un motor paso a paso, cómo todo motor, es en esencia un conversorelectromecánico, que transforma la energía eléctrica en mecánica; pero de un modo tanpeculiar que constituye en la actualidad una categoría aparte. Esta tesis trata sobremotores paso a paso.

La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso ala vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeñosmovimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso(90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°.

Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición obien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están energizadas, el motor estaráenclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamentelibre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.

En numerosas ocasiones es necesario convertir la energía eléctrica en energíamecánica, esto se puede lograr, por ejemplo, usando los motores de corriente continua.Pero cuando lo deseado es posicionamiento con un elevado grado de exactitud y/o unamuy buena regulación de la velocidad, se puede contar con una gran solución, utilizarun motor paso a paso.

El desarrollo de la presente investigación tiene por objeto dar a conocer losprincipios básicos de funcionamiento de este tipo de motores, sus característicasconstructivas y las formas básicas de hacer funcionar los motores por medio dedispositivos como microcontroladores y PLC.

Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robótica, tecnologíaaeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de cd-rom o de dvd eimpresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientasy piezas en general.

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Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en dondese requieren movimientos muy precisos.

El motor paso a paso está constituido esencialmente por dos partes:a) Una fija llamada "estator", construida a base de cavidades en las que van depositadaslas bobinas que excitadas convenientemente formarán los polos norte-sur de forma quese cree un campo magnético giratorio.b) Una móvil, llamada "rotor" construida mediante un imán permanente, con el mismonúmero de pares de polos, que el contenido en una sección de la bobina del estator; esteconjunto va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girarlibremente.

1.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzasejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corrienteeléctrica a través de una o varias bobinas.

Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en unaposición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético,se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobresu eje, esta última tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético, es decir,orientará sus polos norte-sur hacia los polos sur-norte del estator, respectivamente.

Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia laorientación de sus polos, aquel tratará de buscar la nueva posición de equilibrio;manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimientogiratorio y continuo del rotor y a la vez la transformación de una energía eléctrica enotra mecánica en forma de movimiento circular.

La figura 1.1 ilustra el modo de funcionamiento de un motor paso a paso bipolar,suponemos que las bobinas L1 como L2 poseen un núcleo de hierro dulce capaz deimantarse cuando dichas bobinas sean recorridas por una corriente eléctrica. Por otraparte el imán M puede girar libremente sobre el eje de sujeción central.

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Figura 1.1 Principio de funcionamiento de un motor p-p bipolar

Inicialmente, sin aplicar ninguna corriente a las bobinas (que también reciben elnombre de fases) y con M en una posición cualquiera, el imán permanecerá en reposo sino se somete a una fuerza externa.

Si se hace circular corriente por ambas fases como se muestra en la figura 1.1(a), se crearán dos polos magnéticos norte en la parte interna, bajo cuya influencia M sedesplazará hasta la posición indicada en dicha figura.

Si invertimos la polaridad de la corriente que circula por L1 se obtendrá lasituación magnética indicada en la figura 1.1 (b) y M se verá desplazado hasta la nuevaposición de equilibrio, es decir, ha girado 90 grados en sentido contrario a las agujas delreloj.

Invirtiendo ahora la polaridad de la corriente en L2, se llega a la situación de lafigura 1.1 (c) habiendo girado M otros 90 grados. Si, por fin, invertimos de nuevo elsentido de la corriente en L1, M girará otros 90 grados y se habrá obtenido unarevolución completa de dicho imán en cuatro pasos de 90 grados, por tanto, si semantiene la secuencia de excitación expuesta para L1 y L2 y dichas corrientes sonaplicadas en forma de pulsos, el rotor avanzará pasos de 90 grados por cada pulsoaplicado.

Por lo tanto se puede decir que un motor paso a paso es un dispositivoelectromecánico que convierte impulsos eléctricos en un movimiento rotacionalconstante y finito dependiendo de las características propias del motor.

El modelo de motor paso a paso que hemos analizado, recibe el nombre debipolar ya que, para obtener la secuencia completa, se requiere disponer de corrientes dedos polaridades, presentando tal circunstancia un inconveniente importante a la hora dediseñar el circuito que controle el motor.

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Una forma de paliar este inconveniente es la representada en la figura 1.2,obteniéndose un motor unipolar de cuatro fases, puesto que la corriente circula por lasbobinas en un único sentido.

Si inicialmente se aplica la corriente a L1 y L2 cerrando los interruptores S1 yS2, se generarán dos polos norte que atraerán al polo sur de M hasta encontrar laposición de equilibrio entre ambos como puede verse en la figura 1.2.(a). Si se abreposteriormente S1 y se cierra S3, por la nueva distribución de polos magnéticos, Mevoluciona hasta la situación representada en la figura 1.2.(b).

Figura 1.2 Principio básico de un motor unipolar

Siguiendo la secuencia representada en la figuras 1.2 (c) y 1.2 (d), de la mismaforma se obtienen avances del rotor de 90 grados habiendo conseguido, como en elmotor bipolar de dos fases, hacer que el rotor avance pasos de 90 grados por la acciónde impulsos eléctricos de excitación de cada una de las bobinas.

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En uno y otro caso, el movimiento obtenido ha sido en sentido contrario al de lasagujas del reloj; ahora bien, si las secuencias de excitación se generan en orden inverso,el rotor girará en sentido contrario, por lo que fácilmente podemos deducir que elsentido de giro en los motores paso a paso es reversible en función de la secuencia deexcitación y, por tanto, se puede hacer avanzar o retroceder al motor un númerodeterminado de pasos según las necesidades.

El modelo de motor paso a paso estudiado, salvo su valor didáctico, no ofrecemayor atractivo desde el punto de vista práctico, precisamente por la amplitud de susavances angulares.

Una forma de conseguir motores paso a paso de paso mas reducido, es la deaumentar el número de bobinas del estator, pero ello llevaría a un aumento del costo ydel volumen y a pérdidas muy considerables en el rendimiento del motor, por lo queesta situación no es viable. Hasta ahora y para conseguir la solución más idónea, serecurre a la mecanización de los núcleos de las bobinas y el rotor en forma dehendiduras o dientes, creándose así micropolos magnéticos, tantos como dientes yestableciendo las situaciones de equilibrio magnéticos con avances angulares muchomenores, siendo posible conseguir motores de hasta de 500 pasos por vuelta completa

1.3 IDENTIFICACIÓN DEL MOTOR P-P

Los motores P-P de imán permanente son los más usados en robótica.Básicamente, están constituidos por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanespermanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator.Así, las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda laconmutación (o excitación de las bobinas) debe ser externamente manejada por uncontrolador.

Figura 1.4 Bobinas de un motor de imán permanente

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Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente, los bipolares quese componen de dos bobinas y los unipolares que tienen cuatro bobinas.

BIPOLAR: Externamente se diferencian entre sí por el número de cables. Losbipolares solo tienen cuatro conexiones dos para cada bobina, como se muestra en lafigura 1.5. Estos tienen generalmente cuatro cables de salida. Se necesita un par depuentes H para controlarlos, debido a que requieren del cambio de dirección del flujode corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar unmovimiento.

Esto hace que el controlador se vuelva más complejo. Los motores bipolares sontan comunes como los de tipo unipolar. En los motores bipolares para que el motorfuncione la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de latensión que se aplica. Por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de susextremos distinta polaridad (bipolar).

En este tipo de motores las bobinas del estator se conectan en serie formandosolamente dos grupos, que se montan sobre dos estatores tal y como se muestra en lafigura 1.5.

Figura 1.5 Bobinas de un motor p-p bipolar

Según se observa en la figura 1.6, de este motor salen cuatro hilos que seconectan, al circuito de control, que realiza la función de cuatro interruptoreselectrónicos dobles, y nos permiten variar la polaridad de la alimentación de lasbobinas. Con la activación y desactivación adecuada de dichos interruptores dobles,podemos obtener las secuencias adecuadas para que el motor pueda girar en un sentidoo en otro.

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Figura 1.6 Control de un motor bipolar

UNIPOLAR: Normalmente presentan cinco o seis cables, dos para cada bobinay otro para alimentación de cada par de éstas, aunque en algunos casos podemosencontrar motores unipolares con 8, 6 o 5 cables como se muestra en la figura 1.7.Dependiendo de su conexionado interno básicamente es lo mismo, solo que el cable dealimentación es común para los dos pares de bobinas. Este tipo se caracteriza por sermás simple de controlar.

Los motores unipolares se llaman así porque la corriente que circula por losdiferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido.

Figura 1.7 Bobinas de un motor p-p unipolar

En este tipo de motores, todas las bobinas del estator están conectadas en serieformando cuatro grupos. Ésta a su vez, se conectan dos a dos también en serie, y semontan sobre dos estatores diferentes, tal y como se aprecia en la figura 1.8. Del motorpaso a paso salen dos grupos de tres cables, uno de los cuales es común a dosbobinados.

Los seis terminales que parten del motor, deben ser conectados al circuito decontrol, el cual se comporta como cuatro conmutadores electrónicos, que al seractivados o desactivados producen la alimentación de los cuatro grupos de bobinas conque está formado el estator. Si generamos una secuencia adecuada de funcionamiento deestos interruptores se pueden producir saltos de un paso en el número y sentido que sedesee.

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Figura 1.8 Control de un motor unipolar

Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en función de puentespueden convertirse en unipolares o bipolares.

Lo más importante de un motor es saber el tipo de motor que es, la potencia, elnúmero de pasos, el par de fuerza, la tensión de alimentación.

En los motores bipolares la dificultad está en controlar la alimentación y cambiarla polaridad y el ritmo de los bobinados para conseguir el ritmo necesario para permitirque el motor funcione correctamente.

Los motores paso a paso son motores en los que podemos controlar eldesplazamiento del rotor en función de tensiones que se aplican a las bobinas. Por loque podemos conseguir controles de los desplazamientos adelante y detrás ydeterminado numero de pasos por vuelta.

1.4 PARÁMETROS DE LOS MOTORES P-P

Desde el punto de vista mecánico y eléctrico, es conveniente conocer elsignificado de algunas de las principales características y parámetros que se definensobre un motor paso a paso:

Par dinámico de trabajo (Working Torque) torque activo: Depende de suscaracterísticas dinámicas y es el par máximo que el motor es capaz de desarrollar sinperder paso, es decir, sin dejar de responder a algún impulso de excitación del estator ydependiendo, evidentemente de la carga.

Generalmente se ofrecen por parte del fabricante, curvas denominadas dearranque sin error pull-in (tirar-en) y que relaciona el par en función el número de pasos.Hay que tener en cuenta que cuando la velocidad de giro del motor aumenta, se produceun aumento de la f.c.e.m. en él generada y por lo tanto, una disminución de la corrienteabsorbida por los bobinados del estator, como consecuencia de todo ello disminuye elpar motor.

Par de mantenimiento (Holding Torque) sosteniendo el torque: Es el parrequerido para desviar el régimen de excitación un paso el rotor cuando la posiciónanterior es estable; es mayor que el par dinámico y actúa como freno para mantener elrotor en una posición estable dada.

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Par de detención (Detention Torque) detención del torque: Es una par defreno que siendo propio de los motores de imán permanente, es debida a la acción delrotor cuando los devanados del estator están desactivados.

Ángulo de paso (Step angle): Se define como el avance angular que se produceen el motor por cada impulso de excitación. Se mide en grados, siendo los pasosestándar más importantes los mostramos en la tabla 1.1.

GRADOS POR IMPULSO DE EXCITACIÓN Nº DE PASOS POR VUELTA0.72º 5001.8º 2003.75º 967.5º 4815º 24

Tabla 1.1 Grados y pasos por cada impulso de excitación

Número de pasos por vuelta: Es la cantidad de pasos que ha de efectuar elrotor.

Para realizar una revolución completa es evidentemente que NP es el número depasos y α el ángulo de paso.

Frecuencia de paso máximo (Maximum pull-in/out): Se define como elmáximo número de pasos por segundo que puede recibir el motor funcionandoadecuadamente.

Momento de inercia del rotor: Es su momento de inercia asociado que seexpresa en gramos por centímetro cuadrado.

Par de mantenimiento, de detención y dinámico: Definidos anteriormente yexpresados en mili Newton por metro.

1.5 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LOS MOTORES P-P

Estos motores no se caracterizan únicamente por su voltaje. Las siguientesmagnitudes caracterizan a un determinado motor P-P:

Voltaje: Éste se encuentra directamente impreso sobre la unidad o se especificaen su hoja de características. A veces es preciso exceder el voltaje nominal para obtenerel par deseado, pero ello contribuye a un mayor calentamiento e incluso al acortamientode la vida del motor.

Resistencia: La resistencia por bobina determina la corriente del estator y portanto, afecta a la curva característica del par y a la velocidad máxima.

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Resolución: como se ha comentado anteriormente el ángulo girado en cada pasoes el factor más importante de un motor P-P a efectos de una aplicación dada. Laoperación de medio paso dobla el número de pasos por revolución. Númerosgrados/paso habituales son: 0.72, 1.8, 3.6, 7.5, 15 e, incluso 90.

1.6 IDENTIFICACIÓN DE FASES PARA MOTORES P-P

Cuando se trabaja con motores P-P usados o bien nuevos, pero de los cuales notenemos hojas de datos es posible averiguar la distribución de los cables a los bobinadosy el cable común en un motor de pasos unipolar de 5 ó 6 cables siguiendo lasinstrucciones que se detallan a continuación:

Figura 1.9 Identificación de fases1. Aislando el(los) cable(s) común(es) a la fuente de alimentación: Como se

aprecia en la figura 1.9, en el caso de motores con 6 cables, estos poseen dos cablescomunes, pero generalmente tienen el mismo color, de modo que lo mejor es unirlosantes de comenzar las pruebas.

Usando un multímetro para medir la resistencia entre pares de cables, el cablecomún será el único que tenga la mitad del valor de la resistencia entre ella y el resto delos cables. Esto es debido a que el cable común tiene una bobina entre él y cualquierotro cable, mientras que cada uno de los otros cables tienen dos bobinas entre ellos. Deahí la mitad de la resistencia medida en el mismo.

2. Identificando los cables de las bobinas (A, B, C y D): Aplicar un voltaje alcable común el voltaje depende del motor, y manteniendo uno de los otros cables amasa (GND) mientras vamos poniendo a masa cada uno de los demás cables de formaalternada y observando los resultados. El proceso se puede apreciar en la tabla 1.2.

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Seleccionar un cable y conectarlo a masa. Ese serállamado cable A.

Manteniendo el cable A conectado a masa, probarcuál de los tres cables restantes provoca un paso ensentido antihorario al ser conectado también a masa.Ese será el cable B.

Manteniendo el cable A conectado a masa, probarcuál de los dos cables restantes provoca un paso ensentido horario al ser conectado a masa. Ese será elcable D.

El último cable debería ser el cable C. Paracomprobarlo, basta con conectarlo a masa, lo que nodebería generar movimiento alguno debido a que esla bobina opuesta a la A.

Tabla 1.2 Identificación de fases

La nomenclatura de los cables (A, B, C, D) es totalmente arbitraria. Un motor de pasos con 5 cables es casi seguro de 4 fases y unipolar. Un motor de pasos con 6 cables también puede ser de 4 fases y unipolar, pero

con 2 cables comunes para alimentación, pueden ser del mismo color.

Un motor de pasos con solo 4 cables es comúnmente bipolar, como se muestraen la figura 1.10.

Figura 1.10 Motores con diferentes hilos o cables

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1.7 SECUENCIAS PARA EL CONTROL DE FASES

Existen tres formas básicas de hacer funcionar los motores paso a pasounipolares atendiendo al avance del rotor bajo cada impulso de excitación:

SECUENCIA DEL TIPO WAVE DRIVE (O UN SOLO PASO): En estasecuencia tabla 1.3 se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brindaun funcionamiento más suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada,el torque de paso y retención es menor.

PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D

1 ON OFF OFF OFF

2 OFF ON OFF OFF

3 OFF OFF ON OFF

4 OFF OFF OFF ON

Tabla 1.3 Secuencia del tipo wave drive para un motor p-p

En las tablas 1.3 1.4 y 1.5 parece que al completar la secuencia el motor girauna vuelta completa pero el motor solo se mueve conforme a los grados que el motorcuenta por ejemplo si el motor es de 1.8° solo girara 7.2° cada ves que se complete lospasos de la tabla.

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PASO COMPLETO (FULL STEP) O SECUENCIA NORMAL: Ésta es lasecuencia más usada y la que generalmente recomienda el fabricante. Con estasecuencia el motor avanza un paso completo por cada pulso de excitación y debido aque siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y deretención, es presentada de forma resumida en la tabla 1.4 y 1.5 para ambos sentidos degiro.

PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D

1 ON ON OFF OFF

2 OFF ON ON OFF

3 OFF OFF ON ON

4 ON OFF OFF ON

1 ON ON OFF OFF

Tabla 1.4 Secuencia de excitación a paso completo de un motor paso a paso en sentidoantihorario

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PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D

1 ON OFF OFF ON

2 OFF OFF ON ON

3 OFF ON ON OFF

4 ON ON OFF OFF

1 ON OFF OFF ON

Tabla 1.5 Secuencia de excitación a paso completo de un motor paso a paso en sentidohorario

MEDIO PASO (HALF STEP): Con este modo de funcionamiento el rotoravanza medio paso por cada pulso de excitación, presentando como principal ventajauna mayor resolución de paso, ya que disminuye el avance angular (la mitad que en elmodo de paso completo). Para conseguir tal cometido, el modo de excitación consisteen hacerlo alternativamente sobre dos bobinas y sobre una sola de ellas, según semuestra en la tabla 1.6 y 1.7 para ambos sentidos de giro.

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Tabla 1.6 Secuencia de excitación en medio paso para un motor p-p en sentidoantihorario

PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D

1 ON OFF OFF OFF

2 ON ON OFF OFF

3 OFF ON OFF OFF

4 OFF ON ON OFF

5 OFF OFF ON OFF

6 OFF OFF ON ON

7 OFF OFF OFF ON

8 ON OFF OFF ON

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PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D

1 ON OFF OFF OFF

2 ON OFF OFF ON

3 OFF OFF OFF ON

4 OFF OFF ON ON

5 OFF OFF ON OFF

6 OFF ON ON OFF

7 OFF ON OFF OFF

8 ON ON OFF OFF

Tabla 1.7 Secuencia de excitación en medio paso para un motor p-p en sentido horario

Page 24: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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Cabe destacar que debido a que los motores paso a paso son dispositivosmecánicos y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de duración y lafrecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a tener en cuenta.

En tal sentido el motor debe alcanzar el paso antes que la próxima secuencia depulsos comience. Si la frecuencia de pulsos es muy elevada, el motor puede reaccionaren alguna de las siguientes formas:* Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.* Puede comenzar a vibrar pero sin llegar a girar.* Puede girar erráticamente o puede llegar a girar en sentido opuesto.

Para obtener un arranque suave y preciso, es recomendable comenzar con unafrecuencia de pulso baja y gradualmente ir aumentándola hasta la velocidad deseada sinsuperar la máxima tolerada. El giro en reversa debería también ser realizadopreviamente bajando la velocidad de giro y luego cambiar el sentido de rotación.

Según la figura 1.2. al excitar dos bobinas consecutivas del estatorsimultáneamente, el rotor se alinea con la bisectriz de ambos campos magnéticos;cuando desaparece la excitación de una de ellas, extinguiéndose el campo magnéticoinducido por dicha bobina, el rotor queda bajo la acción del único campo existente,dando lugar a un desplazamiento mitad.

1.8 SECUENCIAS PARA MOTORES PASO A PASO BIPOLARES

Como se dijo anteriormente, estos motores necesitan la inversión de la corrienteque circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridadprovoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por lasecuencia seguida.

En la tabla 1.8 se puede ver la secuencia necesaria para controlar motores paso apaso del tipo Bipolar.

PASO TERMINALESA B C D

1 +V -V +V -V2 +V -V -V +V3 -V +V -V +V4 -V +V +V -V

Tabla 1.8 Secuencia para motores p-p bipolares

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CAPÍTULO II

DESCRIPCION DEL SISTEMA

2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

Mediante el PLC S7-200 de Siemens se controla un sistema que hará figuras enforma manual o automáticamente. Está montado en una maqueta, la cual se muestra enlas figuras 2.2, 2.3 y 2.5 que contiene dos motores de pasos unipolares los cuales nospermitirán girar el láser en cuatro movimientos: derecha, izquierda, arriba y abajo.

Todo este control se tendrá desde un tablero, el cual tiene indicadores luminosospara facilitar su manejo. El tablero se puede ver en la figura 2.1.

SUBIR

DERECHA

BAJAR

IZQUIERDA

PARO

MANUAL

ON/LASER

AUTOMATICO

INICIO

VELOCIDAD2

OFF/LASER VELOCIDAD3

VELOCIDAD1

Figura 2.1 Tablero de control

Page 26: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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2.2 FORMA FÍSICA DEL SISTEMA

El láser y el motor 2 se encuentran en la parte interior de la caja de aluminio, queforma la parte de arriba de la maqueta, como se muestra en la figura 2.6.

El motor 1 se encuentra oculto en la parte superior de la base principal, debajo seencuentran las etapas de potencia para los dos motores y todos los cables que pertenecena las fases y alimentación de los motores. Como se muestra en la figuras 2.3 y 2.4.

Figura 2.2 Vista de motor 2 y láser Figura 2.3 Vista total

Figura 2.4 Vista de motor 1 Figura 2.5 Vista de frente

Page 27: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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Figura 2.6 Vista de lado

2.3 FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES

El sistema consta de dos motores de pasos antes mencionados que sirven paramover el láser dos grados de libertad bueno este sistema ha ido evolucionando conforme lo hemos ido desarrollando al principio era una lámpara (reflector) movido por unpar de motores de CD montados igual que los de pasos también tenia dos grados delibertad (izquierda o derecha, subir o bajar).

El sistema de control de movimiento de láser se puede desplazar de dos formas:

Forma manual: Ésta se tiene que empezar al dar inicio de proceso en el tablerode control figura 2.1 posteriormente se elige la opción de manual con un botón con estenombre, al comenzar esta opción el sistema automáticamente toma la primer velocidadque es la mas baja cabe resaltar que para cada grado de libertad es la misma velocidaden los dos motores pero debido a que la relación de engranes no es la misma es por esoque no se desplazan igual, ya durante el proceso de manual se puede escoger si seenciende el láser o no esto se hizo con el fin de procurar no lastimar con el láser los ojosde alguna persona a la que por error se le apunte en ese momento, cuneta también condos velocidades mas y estas a su ves se pueden seleccionar aleatoria mente con forme lorequiera el operador de el tablero de control.

Para que se pueda desplazar el sistema cuenta con una palanca (tipo videojuego)para moverlo para arriba o abajo, derecha o izquierda, así como arriba e izquierda oarriba y derecha para que el movimiento sea en diagonal con forme a la dirección que serequiera cabe resaltar que también existe un botón de paro general para cualquier erroren el sistema.

Forma automático: De esta forma se escoge con un botón “auto” al elegir estaopción la forma manual queda inhabilitada sin antes apuntar el láser en el punto ceroque ya esta establecido, para elegir una de las cuatro figuras solo hay que mover lapalanca en una posición “arriba es figura 1, abajo es figura 3, derecha es figura 2, eizquierda es figura 4, el sistema solo acepta una figura a laves.

Page 28: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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2.4 TABLERO DE CONTROL

El tablero cuenta con nueve botones N.A que son inicio, paro, manual,automático, on/láser, off/láser, velocidad 1, velocidad 2, velocidad 3 y en la parte de lapalanca se usan cuatro interruptores NA. Subir, bajar, izquierda, derecha, cadainterruptor tiene un led indicador.

2.5 LOS BOTONES Y LEDS INDICADORES

INICIO.- Al oprimir este botón dará inicio el proceso y podemos escoger en quemodo de operación queremos hacer funcionar el sistema.

PARO.- La función que desempeña este botón es hacer un paro general en todoel sistema y haciendo que el proceso se detenga. Es decir no habrá movimiento alguno ylos motores no responderán al tablero de control.

MANUAL.- Este botón nos permitirá operar el sistema en modo manual,realizando así cualquier movimiento con la palanca de control en movimiento horizontaly vertical.

AUTOMÁTICO.- Al presionar este botón estaremos indicando que el procesoserá de forma automática y funcionará con el programa que realizamos en el PLC, elláser se moverá formando las figuras programadas.

ON/LÁSER.- Este botón nos permite encender el láser nada mas cuando elmodo de operación está en manual, para el modo automático el láser enciende cuandole enviamos la señal mediante el PLC.

OFF/LÁSER.- Al igual que el botón anterior, éste apagara el láser nada máscuando el sistema se encuentre en modo manual.

VELOCIDAD 1.- Presionando este botón se activara la velocidad 1, para losdos motores.

VELOCIDAD 2.- Este botón nos permite seleccionar la velocidad 2, que esmayor a la velocidad 1.

VELOCIDAD 3.- Permite seleccionar la velocidad 3, que es mayor a las otrasvelocidades. Para cualquier velocidad que se seleccione para el proceso se deberápresionar nada más un nivel de velocidad a la vez.

SUBIR.- La posición subir de la palanca hace que el motor 2 haga unmovimiento vertical hacia arriba.

BAJAR.- La posición subir de la palanca hace que el motor 2 realice sumovimiento vertical hacia abajo.

IZQUIERDA.- En esta posición el motor 1 hará su movimiento hacia izquierda,desplazándose hasta que la palanca no se regrese a otra posición.

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DERECHA.- Nos permite girar el motor 1 en movimiento horizontal derecho.Para los led indicadores mencionamos que estarán encendidos nada más cuando esténactivos los botones correspondientes como el de inicio, o de alguna velocidad de lastres, también cuando el sistema esté en modo manual o automático y exista paro o si lapalanca de control se encuentra en alguna posición, ya sea en movimiento horizontal overtical.

En la tabla 2.1 se muestran los tiempos al realizar una revolución en cada uno delos motores para las tres velocidades, los motores se encuentran montados en laposición definitiva de la maqueta y las mediciones de hacen con el sistema funcionando.

MOTOR 1MOVIMIENTO

VERTICAL

MOTOR 2MOVIMIENTOHORIZONTAL

VELOCIDAD

1.50 seg. 1.12 seg. 11.15 seg. 48 seg. 218 seg. 11 seg. 3

Tabla 2.1 Tiempo para efectuar una revolución

2.6 MOVIMIENTO VERTICAL

Para este motor 2 fue necesario hacer una etapa de potencia porque el PLC S7-200 entrega aproximadamente 1 A en salida con relevador y 0.3 A en salida contransistor y necesitamos 900 mA por fase como máximo. Las especificaciones de estemotor están dadas en el apéndice B.

Las salidas del PLC están conectadas a la etapa de potencia que es alimentadacon una fuente de 12VCD y entrega una corriente máxima de 4 amperes.

A la etapa de potencia le llegan los pulsos del PLC con 5 volts. Este voltaje estomado de una fuente externa conectada al PLC, de aquí se alimentan los motores conlos pulsos para cada una de las fases.

Este motor se controla con una secuencia de medio paso como se muestra en latabla 1.3. Del capítulo I, y con este modo de funcionamiento el rotor avanza medio pasopor cada pulso de excitación.

Se coloca en el eje del motor 2 un engrane sobre una armazón o base y se sujetóde tal forma que el motor sea el que gire sobre un eje que también cuenta con unengrane, el cual está fijamente sostenido para que no tenga ningún movimiento y así elmotor gire con su propio peso y el de la armazón.

Los engranes del eje y del motor son los que están movimiento pues el motor esel que gira alrededor del engrane del eje, esto permite mayor movimiento para el motorque se encuentra fijo y que permite hacer el movimiento hacia arriba o abajo. Como semuestra en las figuras 2.7 y 2.7.1.

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Figura 2.7 Motor 2 y eje con sus engranes

Figura 2.7.1 Motor 2 visto de lado

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2.7 MOVIMIENTO HORIZONTAL

Este movimiento se realiza con el motor 1 que se encuentra en la parte de debajode la maqueta como se muestra en la figura 2.8, que permite los movimientos deizquierda a derecha. Las especificaciones de este motor están dadas en el apéndice A.

También para este motor fue necesario hacer su etapa de potencia, como seexplicó anterior mente, necesitamos para este motor 1.5 amperes por fase. Sumando lasdos corrientes suministradas por los motores al mismo tiempo serian aproximadamente2.5 A.

Todo esto es para que el PLC no sufra ningún daño al estar suministrando máscorriente de la que el PLC ofrece.

De igual manera este motor se alimenta con 12 VCD, las fases de este motorestán conectadas a las salidas de la etapa de potencia. Controlado también en unasecuencia de medio paso como se muestra en la tabla 1.6 y 1.7 del capítulo I.

Este motor tiene en su eje un engrane que está acoplado a otro engrane de el ejey que permite girar horizontalmente la parte de arriba (base o armazón), donde seencuentra el motor 2.

Este movimiento se realiza cuando los engranes del motor 1 y del eje están enmovimiento o sea que si la palanca del tablero de control se encuentra en posiciónizquierda o derecha.

Figura 2.8 Motor 1, maqueta completa

Page 32: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

30

2.8 FIGURAS REALIZADAS

Para realizar las figuras automáticamente fue necesario obtener una especie depatrón de distancia y tiempo, por cada fase de los motores (por paso) o por cada ciclo defases, como en este caso al realizar la conversión de la distancia que recorre y el tiempoque se tarda en realizar un ciclo de fases, se encontró que para el movimiento verticaltiene una distancia de 12 centímetros, en un tiempo de 0.64 segundos por cada dosciclos de fases, de esta manera obtenemos que por cada paso de el motor nos va arecorrer una distancia de 0.75 centímetros, en un tiempo de 0.8 segundos. Y para elmovimiento horizontal, encontramos que para dos ciclos de pulsos recorría unadistancia de 25 centímetros, en un tiempo de 0.32 segundos y que por cada paso recorreuna distancia de 1.5 centímetros, en un tiempo de 0.8 segundos, ver la figura 2.9.

Todo esto es relativo, depende de la distancia que hay entre el sistema y el murodonde se proyecta.

Figura 2.9 Descripción de los ejes.

En la figura 2.9 se muestra un cuadriculado con un eje horizontal (X) y unovertical (Y), en donde de punto a punto existen 2 ciclos de fases y como se puedeobservar no existen las mismas distancias entre los puntos del eje X y los puntos del ejeY, esto se debe a que utilizamos dos motores diferentes, para el movimiento verticalutilizamos un motor mas pequeño de menor fuerza en comparación al que utilizamospara el movimiento horizontal.

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Las pruebas realizadas, tanto como para encontrar las distancias y el tiempo quecorresponde por ciclo de fases, y para realizar las figuras que se ejecutaran en el modoautomático, fueron echas fijando el láser a una distancia de 1.40 mts, entre elcuadriculado o muro donde se proyecta el láser, de esta manera obtuvimos las figurasdeseadas, como por ejemplo para obtener el cuadrado, se coloca el láser en el punto deorigen, este punto se encuentra sobre el eje Y en la parte inferior como se muestra en lafigura 2.9, el punto de origen es un punto designado para que inicie y termine la figura arealizar.

Por medio de tres temporizadores y un contador es posible dar los movimientosdeseados en el tiempo que se requiera, entonces con intervalos de tiempo de el contadorse realizan los movimientos. Para este caso vamos a ejecutar dos movimientos en elmismo intervalo de tiempo (hacia arriba y ala izquierda) por un intervalo de 2 seg, paraasí desplazarnos hacia el punto de inicio del cuadrado al llegar a este punto encenderá elláser e inmediatamente después en un intervalo de 4 segundos activaremos subir paracomenzar a dibujar el cuadrado, en el intervalo de tiempo siguiente (3 seg.), activaremosderecha a continuación bajar en su intervalo de tiempo correspondiente (4 seg.),enseguida activamos izquierda (por 2.5 seg.), para llegar al punto de inicio del cuadradoal llegar a este punto se apaga el láser y se activa bajar e izquierda (2.5 seg.) para llegaral punto de origen en un tiempo total de 18 seg. Como se muestra en la figura 2.10.

2.5 seg.

4seg.4seg.

2.5 seg. 2.5seg.

Figura 2.10 Proyección del cuadrado

Page 34: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

32

De igual forma, para realizar la figura del rectángulo el procedimiento fue elmismo quedando como se puede observar en la figura 2.11.

Figura 2.11 Proyección del rectángulo

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CAPÍTULO III

CONEXIONES AL PLC S7-200

3.1 SIMBOLOGÍA DE DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

Resistencia Fuente de CD Transistor

Led Tierra Láser

Diodo Fase o devanadodel motor de pasos

Botón NA

Page 36: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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3.2 SEÑALES DE ENTRADA AL PLC

En la siguiente tabla se muestra las direcciones de entrada y la función que tienecada uno de los interruptores para el movimiento del Láser.

DIRECCIÓN NOMBRE FUNCIÓN

I 0.0 INICIO SW N.A. de botón queinicia todo el proceso.

I 0.1 PARO SW N.A. detiene elproceso y resetea las

marcas, timers, etc. Y todolo que se activó.

I 0.2 SUBIR Palanca que en la posiciónsubir desplazará el láser

hacia arriba.I 0.3 BAJAR Palanca que en la posición

bajar desplazará el láserhacia abajo.

I 0.4 IZQUIERDA Palanca que en la posiciónizquierda desplazará elláser hacia la izquierda.

I 0.5 DERECHA Palanca que en la posiciónderecha desplazará el láser

hacia la derecha.I 0.6 NIVEL 1 SW N.A. de botón que

indica nivel de velocidad 1.I 0.7 NIVEL 2 SW N.A. de botón que

indica nivel de velocidad 2.I 1.0 NIVEL 3 SW N.A. de botón que

indica nivel de velocidad 3.I 1.1 AUTOMÁTICO SW N.A. de botón que

indica que el proceso estáen modo automático.

I 1.2 MANUAL SW N.A. de botón queindica que el proceso está

en modo de operaciónmanual.

I 1.3 ONLÁSER

SW N.A. de botón queindica el encendido del

láser.I 1.4 OFF

LÁSERSW N.A. de botón que

indica el apagado del láser.

Tabla 3.1 Señales de entrada al PLC

Page 37: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

35

3.3 CONEXIONES DE SEÑALES DE ENTRADA

Las figuras 3.1 y 3.2 muestran la forma de conectar las entradas de señales alPLC. Todos los interruptores que se utilizan son de botón normalmente abierto (N.A.).La fuente que se utiliza es de corriente directa y esta en el CPU del PLC.

Figura 3.1 Conexiones de señales digitales de entrada al módulo 0 del PLC

Page 38: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

36

Figura 3.2 Conexiones de señales digitales de entrada al modulo1 del PLC

3.4 SEÑALES DE SALIDA DEL PLC

En la tabla 3.2 que se muestra a continuación, se tiene la dirección y la funciónde cada una de las cargas con que cuenta la maqueta y que son controladas por el PLC.

DIRECCIÓN NOMBRE FUNCIÓN VOLTAJE CORRIENTE POTENCIAQ 0.0 L_PROCESO Led indicador

de proceso5 V c.d. - -

Q 0.1 L_PARO Led indicadorde paro

5 V c.d. - -

Q 0.2 L_BAJAR Led queindica que el

láser estabajando

5 V c.d. - -

Q 0.3 L_SUBIR Led queindica que el

láser estasubiendo

5 V c.d. - -

Tabla 3.2 Señales de salida al PLC (inicio)

Page 39: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

37

Q 0.4 L_DERECHA Led queindica que

el láser estágirando a la

derecha

5 V c.d. - -

Q 0.5 L_IZQUIERDA Led queindica que

el láser estágirando a laizquierda

5 V c.d. - -

Q0.6 L_VELOCIDAD 1

Led queindica queel procesoestá en la

velocidad 1

5 V c.d - -

Q 0.7 LÁSER Láserapuntador

4.5 V c.d 66 mA 300 mw

Q 1.0 L_VELOCIDAD 2

Led queindica queel procesoestá en la

velocidad 2

5 V c.d - -

Q 1.1 L_VELOCIDAD 3

Led queindica queel procesoestá en la

velocidad 3

5 V c.d - -

Q 1.2 MANUAL Led queindica queel proceso

está enmodo

manual

5 V c.d - -

Q 1.3 AUTOMATICO Led queindica queel proceso

esta enmodo

automático

5 V c.d - -

Q1.4 ON / LÁSER Led queindica que

el láser estáapagado

5 V c.d - -

Tabla 3.2 Señales de salida al PLC (Continuación)

Page 40: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

38

Q1.5 OFF / LÁSER Led queindica que el

láser esactivado

5 V c.d - -

Q2.0 Fase_A_M1 Es la señalque le mandala fase A al

motor de quehace el

movimientode arriba-

abajo

12 V c.d 900 mA 10.8 w

Q2.1 Fase_B_M1 Es la señalque le mandala fase B al

motor de quehace el

movimientode arriba-

abajo

12 V c.d 900 mA 10.8 w

Q2.2 Fase_C_M1 Es la señalque le mandala fase C al

motor de quehace el

movimientode arriba-

abajo

12 V c.d 900 mA 10.8 w

Q2.3 Fase_D_M1 Es la señalque le mandala fase D al

motor de quehace el

movimientode arriba-

abajo

12 V c.d 900 mA 10.8 w

Q2.4 Fase_A_M2 Señal quemanda la faseA el motor

que realiza elmovimientode izquierda-

derecha

12 V c.d 1.2 A 14.4 w

Tabla 3.2 Señales de salida de el PLC (Continuación)

Page 41: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

39

Q2.5 Fase_B_M2 Señal quemanda la fase

B al motorque realiza elmovimientode izquierda-

derecha

12 V c.d 1.2 A 14.4 w

Q2.6 Fase_C_M2 Señal quemanda la fase

C al motorque realiza elmovimientode izquierda-

derecha

12 V c.d 1.2 A 14.4 w

Q2.7 Fase_D_M2 Señal quemanda la fase

D al motorque realiza elmovimientode izquierda-

derecha

12 V c.d 1.2 A 14.4 w

Tabla 3.2 Señales de salida al PLC (Finalizada)

3.5 CONEXIONES DE SEÑALES DE SALIDA DEL PLC

En las figuras 3.3 Y 3.4 se muestra como están conectados los leds indicadoresen el tablero de control y también como esta conectado el láser, en las salidas del PLC.

Figura 3.3 Conexiones del modulo 0 de salidas digitales para activar leds y el láser

Page 42: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

40

Figura 3.4 Conexiones del modulo 1 de salidas digitales para activar leds

A continuación en las figuras 3.5 se muestra la forma como se conectan losmotores 1 y 2. Cabe destacar que dichos motores se deben conectar a la etapa depotencia y da ahí al PLC.

Figura 3.5 Conexiones del módulo 2 de salidas digitales para activar las fases de losmotores 1 y 2

Para esto se utiliza una fuente externa de 5v que alimentara a las fases (A, B, C,D). Según se requiera alimentar, la etapa de potencia a su vez se conecta a otra fuenteexterna de 12v que es el voltaje al que trabajan los motores.

Page 43: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

41

R4

1k

D4

R2

1k

D2

D.-Fase D del motor 1

D1 D3

00

D_M1

B_M1

A

0

Q4

TIP41B

Q2

TIP41B

A.-Fase A del motor 1

12V

B D

0

B.-Fase B del motor 1C.-Fase C del motor 1

Q3

TIP41BA_M1

R1

1k

Q1

TIP41B

C

R3

1k

C_M1

Figura 3.6 Etapa de potencia para el motor 1

Las etapas de potencia son semejantes por que se utilizaron TIP diferentes, verfigura 3.6 y 3.7 porque para el motor 2 necesitábamos menor corriente que para elmotor 1, que este motor es el que consume mas corriente.

Las especificaciones de los CI TIP41B Y TIP31A se encuentran en el apéndice C.

R8

1k

D8

R6

1k

D6

D.-Fase D del motor 2

D5 D7

00

D_M2

B_M2

A

0

Q4

TIP31A

Q2

TIP31A

A.-Fase A del motor 2

12V

B D

0

B.-Fase B del motor 2C.-Fase C del motor 2

Q3

TIP31AA_M2

R5

1k

Q1

TIP31A

C

R7

1k

C_M2

Figura 3.7 Etapa de potencia para el motor 2

Para activar el láser fue necesario conectarlo con un relevador aunque es muypoca la corriente que requiere para su funcionamiento es mejor así se protege más lasalida de el PLC dicho relevador es a 9 V pero para usos plásticos es activado a 5 V lahoja de datos esta en el apéndice D.

Page 44: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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CAPÍTULO IV

PROGRAMACIÓN

4.1 SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDAS UTILIZADAS

Las señales de entrada se muestran en las tablas 3.1 y 3.2

4.2 MARCAS UTILIZADAS

NOMBRE DIRECCIÓN DESCRIPCIÓNPROCESO M0.0 MARCA QUE INDICA QUE EL PROCESO ESTA

ACTIVOS_FA1_VEL1 M0.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DEL

MOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 1B_FA1_VEL1 M0.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DEL

MOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 1S_FB1_VEL1 M0.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DEL

MOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 1B_FB1_VEL1 M0.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DEL

MOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 1S_FC1_VEL1 M0.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DEL

MOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 1B_FC1_VEL1 M0.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DEL

MOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 1S_FD1_VEL1 M0.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DEL

MOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 1B_FD1_VEL1 M1.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DEL

MOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 1I_FA2_VEL1 M1.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDA

DEL MOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 1D_FA2_VEL1 M1.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DEL

MOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 1I_FB2_VEL1 M1.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDA

DEL MOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 1D_FB2_VEL1 M1.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DEL

MOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 1I_FC2_VEL1 M1.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDA

DEL MOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 1D_FC2_VEL1 M1.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DEL

MOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 1I_FD2_VEL1 M1.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDA

DEL MOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 1D_FD2_VEL1 M2.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DEL

MOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 1S_FA1_VEL2 M2.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DEL

MOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 2

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (inicio de tabla)

Page 45: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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B_FA1_VEL2 M2.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 2

S_FB1_VEL2 M2.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 2

B_FB1_VEL2 M2.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 2

S_FC1_VEL2 M2.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 2

B_FC1_VEL2 M2.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 2

S_FD1_VEL2 M2.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 2

B_FD1_VEL2 M3.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 2

I_FA2_VEL2 M3.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 2

D_FA2_VEL2 M3.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 2

I_FB2_VEL2 M3.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 2

D_FB2_VEL2 M3.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 2

I_FC2_VEL2 M3.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 2

D_FC2_VEL2 M3.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 2

I_FD2_VEL2 M3.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 2

D_FD2_VEL2 M4.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 2

S_FA1_VEL3 M4.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 3

B_FA1_VEL3 M4.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE A EN VELOCIDAD 3

S_FB1_VEL3 M4.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 3

B_FB1_VEL3 M4.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE B EN VELOCIDAD 3

S_FC1_VEL3 M4.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 3

B_FC1_VEL3 M4.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE C EN VELOCIDAD 3

S_FD1_VEL3 M4.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN SUBIR DELMOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 3

B_FD1_VEL3 M5.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN BAJAR DELMOTOR 1 FASE D EN VELOCIDAD 3

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (continua tabla)

Page 46: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

44

I_FA2_VEL3 M5.1 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 3

D_FA2_VEL3 M5.2 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE A EN VELOCIDAD 3

I_FB2_VEL3 M5.3 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 3

D_FB2_VEL3 M5.4 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE B EN VELOCIDAD 3

I_FC2_VEL3 M5.5 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 3

D_FC2_VEL3 M5.6 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE C EN VELOCIDAD 3

I_FD2_VEL3 M5.7 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN IZQUIERDADEL MOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 3

D_FD2_VEL3 M6.0 MARCA INDICADORA EN POSICIÓN DERECHA DELMOTOR 2 FASE D EN VELOCIDAD 3

MVEL_1 M6.1 MARCA INDICADORA DEL PROCESO ENVELOCIDAD 1

MVEL_2 M6.2 MARCA INDICADORA DEL PROCESO ENVELOCIDAD 2

MVEL_3 M6.3 MARCA INDICADORA DEL PROCESO ENVELOCIDAD 3

FASE_A1_VEL1

M6.4 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE A ENVELOCIDAD 1

FASE_B1_VEL1

M6.5 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE B ENVELOCIDAD 1

FASE_C1_VEL1

M6.6 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE C ENVELOCIDAD 1

FASE_D1_VEL1

M6.7 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE D ENVELOCIDAD 1

FASE_A2_VEL1

M7.0 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE A ENVELOCIDAD 1

FASE_B2_VEL1

M7.1 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE B ENVELOCIDAD 1

FASE_C2_VEL1

M7.2 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE C ENVELOCIDAD 1

FASE_D2_VEL1

M7.3 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE D ENVELOCIDAD 1

FASE_A1_VEL2

M7.4 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE A ENVELOCIDAD 2

FASE_B1_VEL2

M7.5 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE B ENVELOCIDAD 2

FASE_C1_VEL2

M7.6 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE C ENVELOCIDAD 2

FASE_D1_VEL2

M7.7 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE D ENVELOCIDAD 2

FASE_A2_VEL2

M8.0 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE A ENVELOCIDAD 2

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (continua tabla)

Page 47: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

45

FASE_B2_VEL2 M8.1 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE BEN VELOCIDAD 2

FASE_C2_VEL2 M8.2 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE CEN VELOCIDAD 2

FASE_D2_VEL2 M8.3 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE DEN VELOCIDAD 2

FASE_A1_VEL3 M8.4 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE AEN VELOCIDAD 3

FASE_B1_VEL3 M8.5 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE BEN VELOCIDAD 3

FASE_C1_VEL3 M8.6 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE CEN VELOCIDAD 3

FASE_D1_VEL3 M8.7 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 1 FASE DEN VELOCIDAD 3

FASE_A2_VEL3 M9.0 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE AEN VELOCIDAD 3

FASE_B2_VEL3 M9.1 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE BEN VELOCIDAD 3

FASE_C2_VEL3 M9.2 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE CEN VELOCIDAD 3

FASE_D2_VEL3 M9.3 MARCA INDICADORA DEL MOTOR 2 FASE DEN VELOCIDAD 3

MVEL_1_1 M9.4 MARCA QUE ACTIVA EL TIMER1 Y TIMER2PARA LA VELOCIDAD 1

MVEL_2_2 M9.5 MARCA QUE ACTIVA EL TIMER3 Y TIMER4PARA LA VELOCIDAD 2

MVEL_3_3 M9.6 MARCA QUE ACTIVA EL TIMER5 Y TIMER6PARA LA VELOCIDAD 3

AUTO M9.7 MARCA PARA MODO AUTOMÁTICOMANUA M10.0 MARCA RARA MODO MANUALAPAGAR M10.1 MARCA APAGAR LÁSERPRENDER M10.2 MARCA PRENDER LÁSERMPARO M10.3 MARCA DE PARO

FASEMUERTAMANUAM1 M10.4 FASE MUERTA MODO MANUAL DE MOTOR 1FASEMUERTAMANUAM2 M10.6 FASE MUERTA MODO MANUAL DE MOTOR 2FASEMUERTAAUTOM1 M10.7 FASE MUERTA MODO AUTOMÁTICO DEL

MOTOR 1FASEMUERTAAUTOM2 M11.0 FASE MUERTA MODO AUTOMÁTICO DEL

MOTOR 2SUBIRAUTO M11.1 MARCA DE SUBIR MODO AUTOMÁTICOBAJARAUTO M11.2 MARCA DE BAJAR MODO AUTOMÁTICO

IZQUIERDAAUTO M11.3 MARCA DE IZQUIERDA MODO AUTOMÁTICODERECHAAUTO M11.4 MARCA DE DERECHA MODO AUTOMÁTICO

SFASEAM1 M11.5 MARCA SUBIR FASE A MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

BFASEAM1 M11.6 MARCA BAJAR FASE A MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (continua tabla)

Page 48: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

46

SFASEBM1 M11.7 MARCA SUBIR FASE B MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

BFASEBM1 M12.0 MARCA BAJAR FASE B MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

SFASECM1 M12.1 MARCA SUBIR FASE C MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

BFASECM1 M12.2 MARCA BAJAR FASE C MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

SFASEDM1 M12.3 MARCA SUBIR FASE D MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

BFASEDM1 M12.4 MARCA BAJAR FASE D MOTOR 1 ENAUTOMÁTICO

IFASEAM2 M12.5 MARCA IZQUIERDA FASE A MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

DFASEAM2 M12.6 MARCA DERECHA FASE A MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

IFASEBM2 M12.7 MARCA IZQUIERDA FASE B MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

DFASEBM2 M13.0 MARCA DERECHA FASE B MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

IFASECM2 M13.1 MARCA IZQUIERDA FASE C MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

DFASECM2 M13.2 MARCA DERECHA FASE C MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

IFASEDM2 M13.3 MARCA IZQUIERDA FASE D MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

DFASEDM2 M13.4 MARCA DERECHA FASE D MOTOR 2 ENAUTOMÁTICO

FASEAM1 M13.5 MARCA DE LA FASE A DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 1

FASEBM1 M13.6 MARCA DE LA FASE B DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 1

FASECM1 M13.7 MARCA DE LA FASE C DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 1

FASEDM1 M14.0 MARCA DE LA FASE D DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 1

FASEAM2 M14.1 MARCA DE LA FASE A DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 2

FASEBM2 M14.2 MARCA DE LA FASE B DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 2

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (continua tabla)

Page 49: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

47

FASECM2 M14.3 MARCA DE LA FASE C DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 2

FASEDM2 M14.4 MARCA DE LA FASE D DIRECTA A LASALIDA DEL MOTOR 2

MFIGURA1 M14.5 MARCA PARA REALIZAR FIGURA 1MFIGURA2 M14.6 MARCA PARA REALIZAR FIGURA 2MFIGURA3 M14.7 MARCA PARA REALIZAR FIGURA 3MFIGURA4 M15.0 MARCA PARA REALIZAR FIGURA

LÁSERMANUAL M15.1 ACTIVACIÓN DE LÁSER MODO MANUALLÁSERFIGURAS M15.2 ACTIVACIÓN DE LÁSER MODO

AUTOMÁTICORESETEOESPECIAL M15.3 MARCA DE RESETEO ESPECIAL

Tabla 4.1 Lista de marcas utilizadas (termina tabla)

4.3 TEMPORIZADORES UTILIZADOS

Los timers utilizados son de tipo TONR

NOMBRE DIRECCIÓN DESCRIPCIÓNResolución de 1 ms

TIMER5 T0 VELOCIDAD 3 SUBIR Y BAJARTIMER6 T64 VELOCIDAD 3 DERECHA E IZQUIERDA

Resolución de 10 msTIMER1 T1 VELOCIDAD 2 SUBIR Y BAJARTIMER2 T2 VELOCIDAD 2 DERECHA E IZQUIERDATIMER3 T3 VELOCIDAD 1 SUBIR Y BAJARTIMER4 T4 VELOCIDAD 1 DERECHA E IZQUIERDATIMER7 T33 DA LA SECUENCIA DEL CONTADORTIMER8 T65 VELOCIDAD EN AUTOMÁTICO PARA SUBIR Y

BAJARTIMER9 T66 VELOCIDAD EN AUTOMÁTICO PARA IZQUIERDA

Y DERECHA

Tabla 4.2 Lista de temporizadores utilizados

4.4 CONTADORES UTILIZADOS

NOMBRE DIRECCIÓN DESCRIPCIÓNCONTADOR1 C0 CONTADOR DE MANERA ASCENDENTE

Tabla 4.3 Lista de contadores utilizados

Page 50: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

48

4.4 DIAGRAMA DE FLUJO

Page 51: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

49

C

VELOCIDAD1

VEL1

VEL2

VEL3

VERIFICARPALANCA DE

SENTIDO

REALIZA ELMOVIMIENTOSOLICITADO

C

NO

SI

SI

OPCIONMANUAL

D

Page 52: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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4.4 DIAGRAMA DE FLUJO

INICIO

PROCESO

PARO

DIBUJAR FIGURA1

OPCIÓN

NO

FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

FIGURA 4

DIBUJAR FIGURA2

DIBUJAR FIGURA3

DIBUJAR FIGURA4

AUTOMÁTICO

NO SI

SI

SI

SI

NO

NO

A

A

B

B

CMANUAL

FIN

PAROB

SI

NO

SI

FIN

D

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53

C

VELOCIDAD1

VEL1

VEL2

VEL3

VERIFICARPALANCA DE

SENTIDO

REALIZA ELMOVIMIENTOSOLICITADO

C

NO

SI

SI

OPCIONMANUAL

D

Page 54: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

83

CONCLUSIONES

Se demostró que con el PLC S7-200 se puede hacer un control demovimiento de un motor de pasos.

Es recomendable hacer este control con un PID para compararlocon este sistema y ver cual es de los dos es más eficiente.

En este caso no usamos algoritmos para formar las trayectorias demovimiento del láser sino que usamos un factor de conversión de distanciaa numero de pasos y de hay se sacaron todas las trayectorias soloempleando unos tiempos de desplazamiento y sin embargo recomendamosprobar con un algoritmo para comparar los sistemas y ver cual es másefectivo y cual es mas fácil programar.

Se recomienda que esta línea de investigación de continué en otrosproyectos de tesis para ir mejorando gradual mente la eficiencia de lossistemas de control.

Al construir el sistema nos dimos cuenta de que hacen falta másconocimientos de mecánica, recomendamos llevar como materias optativasalgunas de mecánica y también hacer tesis multidisciplinarías.

Al inicio de nuestra tesis se pensó utilizar dos motores de corrientedirecta, para con estos darle el movimiento a el láser, pero se pudo observarque el movimiento no era muy preciso ya que tenia un movimientodemasiado brusco, cabe resaltar que inicialmente no utilizamos ningún tipode control para darle los movimientos, aún así como teníamos construidonuestro sistema y para el objetivo que deseamos darle optamos porrealizarlo con motores paso a paso ya que se pueden controlar másfácilmente.

De esta manera utilizando dos motores de pasos de un ángulo/fase de1.8 grados se llegó al objetivo de nuestra tesis el cual consiste en podermover el láser ya sea manualmente (por medio de una palanca tipo videojuego), o automáticamente para que siga la luz del láser diferentestrayectorias predeterminadas.

Al estar desarrollando los movimientos horizontales y verticalesobservamos que al cambiar de un movimiento a otro o sea de izquierda aderecha o viceversa, de igual forma si se iba subiendo y cambiábamos a

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84

bajar, se realizaba un pequeño brinco, esto se debe a que al invertirle lasfases a los motores no coinciden con las que tenia en el movimientoanterior y así daba un brinco hasta encontrar las fases que correspondan almovimiento que se va a realizar. Debido a este movimiento de fases alinvertir el movimiento de los motores y con el láser encendido se puedeobservar como da ese pequeño salto de fases afectando más notablementeen el modo manual, ya que al querer posicionar el láser en alguno de lospuntos es un poco difícil y al encontrarse en el modo automático esteproblema no es muy importante.

En parte este problema no lo pudimos resolver ya que el PLC nocuenta con un temporizador que pueda incrementar o decrementar y porotra parte tendríamos que realizar una serie de operaciones para lograr esteresultado, estuvimos intentando resolverlo por mucho tiempo, usando porejemplo los contadores rápidos, y al final decidimos dejarlo así por falta detiempo y por considerar que esta limitación del sistema no es tanimportante.

En cuanto al modo automático es posible realizar varias figuras,letras, etc. Esto se realiza mediante la programación del PLC y aquí en elmodo automático para realizar alguna figura sólo se tendría que observar eltiempo en que se debe de ejecutar un movimiento u otro, ya sea con el láserencendido o apagado según corresponda. Para llevar a cabo lo anterior fuenecesario sacar una relación de distancia por cada paso que da el motorpara así saber que tanto tiempo permanecerá activo algún movimiento o encaso de que se requieran los dos movimientos, como por ejemplo al realizaruna línea diagonal, es necesario activar los dos motores (arriba y a laizquierda o abajo y a la derecha etc.).

Page 56: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

85

APÉNDICE A

“DATOS DEL MOTOR VERTICAL”

MOTOR, STEP, 12VDC, 20 ohmUNIPOLAR, 1.8,SHFT:.25"X.95"

Stepper Motor

1.8° step angle 4 phases 12VDC Phase inductance: 20 Ω 600mA 22mH phase inductance 725 (g-cm) detent torque 6000 (g-cm) holding torque 2.65" mounting hole space 0.2" mounting hole 0.250" chaft diameter 1.0" shaft length 2.2" motor diameter 2.0" motor height Weight: 1.3 lbs Reversible Oil-impregnated bearing High quality Quality carbon brushes Terminal type: solder tabs Voltage range: 1.5 3VDC Shaft diameter: 0.078" Use P/N 161998for shaft coupler

Page 57: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

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APÉNDICE B“DATOS DEL MOTOR HORIZONTAL”

MOTOR STEP,9.6VDC/75ohmUNIPOLAR,1.8deg,.20"SHFT

NEMA Size 17 Stepper Motor

18" wire leads Bearing type: ball Insulation resistance: 100 MΩ @ 500VDC Dielectric strength: 500V 50Hz/minute Ambient temperature: -10°C to +55°C Step angle: 1.8° Voltage:9.6VDC Number of phases: 4 Phase resistance: 75Ω Current 480mA Phase inductance: 15mH Detent torque: <200 g-cm Holding torque: 2300 g-cm Mounting hole space diagonal: 1.73" Shaft diameter: 0.197" Motor diameter: 1.7" Motor height: 1.4" Weight: 0.5 lbs.

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APÉNDICE C“HOJAS DE DATOS DE CIRCUITOS UTILIZADOS”

ESPECIFICACIONES DE CI TIP31A.

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ESPECIFICACIONES DEL DIODO 1N 4001.

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APÉNDICE D“RELEVADOR UTILIZADO PARA EL LÁSER”

Main Features:

UL, CUR & TUV safety approval. Heavy current up to 15 amps available, and special 20amps for using on the car. Epoxy seal type and flux free. Satisfying all requirements for use in car and household electric appliances.

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BIBLIOGRAFÍA[1] Ingeniería de control moderno

kiotsuhiko ogata

prentice hall

Apuntes de la materia

“Controladores lógicos programables (PLC´s)” de la carrera de Ing. enComunicaciones y Electrónica de la U.A.Z.Ing. Rafael Villela VarelaSemestre Agosto - Diciembre 2004.Utilizamos las notas para orientarnos sobre el funcionamiento del plc.

Manual del sistema de Simatic S7-2000, controlador programable.SIEMENS, año 2000.

Tesis profesional “Pasa mensajes electrónico controlado con el PLC S7-200. por Jesús Antonio Hernández Campos y René Fausto Rodríguez R.U.A.Z, Marzo del 2006.

ECG semiconductores 10 mA Edición, NTE Electronics, INC.Consulta para las características del TIP31A

http://jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay?langId=-1&storeId=10001&catalogId=10001&productId=162026

* En esta página encontramos información sobre los motores de pasos, loscuales investigamos para lograr el desarrollo de nuestra tesis.* Fecha de consulta 16/Febrero/2006

file:///E:/Motores%20paso%20a%20paso.htm

* En esta página encontramos la información de los motores sobre suprincipio de funcionamiento.* Fecha de consulta 17/Febrero/2006

Page 62: Control Del Móvimiento de Un Láser Con El PLC S7-200

91

file:///E:/Motores%20paso%20a%20paso%20-%20Monografias_com%23intro.htm

* En esta página encontramos la información sobre control de fases paramotores unipolares.* Fecha de consulta 17/Febrero/2006

http://www.webelectronica.com.ar

* En esta página se encontró una gran información sobre la descripción decomo es que funcionan los diferentes tipos de motores de pasos.* Fecha de consulta 22/ Febrero/2006

http://www.diodes.com

* En este sitio investigamos la hoja de datos del diodo rectificador 1N 4001 quefue utilizado en la etapa de potencia.* Fecha de consulta 22/Febrero/2006