problemas automatismos lÓgicos

Coleccion de Problemas de Automatismos Logicos

3er Curso de Ingenierıa Industrial

Departamento de Ingenierıa de Sistemas y Automatica

Universidad de Sevilla

Teodoro Alamo

Federico Cuesta

Daniel Limon

Francisco Salas

Carlos Vivas

Manuel Ruiz Arahal

Depto. Ing. de Sistemas y Automatica. ESI. US. ii

Parte I

Automatismos

1

Control Automatico, 3o Ing. Industrial. 3

Problema I.1

Cuestion 4 Parcial 2000-01

Se desea controlar de forma automatica el acceso a un banco mediante un sistema dedos puertas (ver figura I.1.a). El funcionamiento del mismo es el siguiente:

Figura I.1.a:

PROCESO DE ENTRADA AL BANCO

Cuando una persona entra en la zona intermedia se cierra la puerta exterior y secomprueba si lleva algun objeto de metal. En ese caso, se activara una alarma (AL) yse abrira la puerta exterior para que la persona salga (la alarma se desactivara una vezque la persona haya salido). En caso contrario (no metal), se abrira la puerta interior ycuando la persona se encuentre dentro del banco se cerrara la puerta interior y se abrirala exterior.

PROCESO DE SALIDA DEL BANCO

Cuando una persona desee salir debera pulsar y soltar el boton (P). Una vez pulsado,se cerrara la puerta exterior, se abrira la interior y la persona pasara a la zona intermedia.Una vez allı, se cerrara la puerta interior y se abrira la exterior para que pueda abandonarel recinto.

SE PIDE

Disenar una red de petri que permita controlar el sistema.

NOTAS IMPORTANTES

• La puerta exterior se encuentra inicialmente abierta y la interior cerrada.

• Una persona no podra acceder a la zona intermedia mientras esta este ocupadada.

Depto. Ing. de Sistemas y Automatica. ESI. US. 4

• En cada puerta se dispone de un sensor (SE en la puerta exterior y SI en la puertainterior) que permite detectar el paso de una persona mediante una activacion ydesactivacion consecutivas.

• La deteccion de metales se realiza mediante el sensor SM (SM=1 -¿metal detectado).

• Las senales PE (puerta exterior) y PI (puerta interior) permiten abrir y cerrar laspuertas (1 abrir, 0 cerrar).

• Solo puede pasar una persona a la vez.

Problema I.2

Cuestion 4 final 2000-01

Se desea automatizar el mecanismo de subida y bajada de un toldo. Para ello sedispone de un motor para subir y bajar el toldo, de dos sensores (SS y SB) que indicanrespectivamente cuando el toldo esta completamente subido o bajado y de un pulsador(P) que va a servir para controlar la subida y bajada del toldo.

El funcionamiento que se desea es el siguiente:

Suponemos el toldo inicialmente subido.

Si se pulsa el pulsador P, empezara a bajar hasta que llegue al final o hasta que sevuelva a pulsar P, momento en el que debe pararse el toldo. Si una vez parado se vuelvea pulsar P, el toldo debera empezar a moverse hacia arriba hasta que vuelva a llegar ala posicion superior o se pulse nuevamente P, casos en los que debe pararse el toldo. Enresumen, el pulsador P para el toldo y cambia el sentido de movimiento.

Se pide:

Obtener la matriz de fases del automatismo correspondiente, suponiendo que el motorpuede estar parado (MP), subiendo (MS) o bajando (MB).

Problema I.3


Se desea controlar de forma automatica el funcionamiento de un semaforo de peatonesque dispone de un boton (P) para que los peatones soliciten cruzar. El esquema defuncionamiento es el siguiente:


• El semaforo cambia de rojo (R) a verde (V), y de verde a rojo cada minuto.

• Si el semaforo esta en rojo y el peaton pulsa el boton de solicitud de cruce, el semaforodebe cambiar a verde, teniendo en cuenta lo siguiente: si el semaforo lleva mas de30 segundos en rojo, el cambio se realizara de forma inmediata, pero si lleva menosde 30 segundos debera esperar otros 30 segundos para realizar el cambio.

Se pide:

Disenar una red de petri que permita controlar el proceso.

NOTAS:

• El semaforo estara inicialmente en rojo.

• El peaton solo puede cruzar cuando el semaforo esta en verde.

• Se dispone de un unico temporizador de 30 segundos.

• No es necesario soltar el boton P para que se realice la conmutacion

Problema I.4

Cuestion 4 septiembre 2000-01

Se desea automatizar el elevalunas electrico de un coche. Para ello se dispone de unmotor para subir y bajar la ventanilla, de dos sensores (VS y VB) que indican respecti-vamente cuando la ventanilla esta completamente subida o bajada y de un pulsador (P)que va a servir para controlar la subida y bajada de la ventanilla.


Suponemos la ventanilla inicialmente subida.

Si se pulsa el pulsador P, empezara a bajar hasta que llegue al final o hasta que sesuelte P, momento en el que debe pararse la ventanilla. Si una vez parada se vuelve apulsar P, la ventanilla debera empezar a moverse hacia arriba hasta que vuelva a llegar ala posicion superior o se suelte nuevamente P, casos en los que debe pararse. En resumen,el pulsador P para la ventanilla y cambia el sentido de movimiento.

Se pide:

Obtener la matriz de fases del automatismo correspondiente, suponiendo que el motorpuede estar parado (MP), subiendo (MS) o bajando (MB).


Problema I.5


Se desea controlar de forma automatica la entrada y salida de productos en un almacen,utilizando cintas transportadoras y un robot (para desplazar los productos de una cinta aotra), como se muestra en la figura I.5.a.

Figura I.5.a:

El numero maximo de piezas que puede haber en el almacen es de 100. Asimismoes necesario controlar que el almacen este vacıo o que este lleno. El funcionamiento delalmacen es como sigue:

• Cuando se desea almacenar una pieza, el operario la coloca sobre la cinta de entraday pulsa el boton de entrada (PE). En ese momento la pieza debe ser transportadasobre la cinta (CE) hasta llegar al final de la misma (SE). Si el almacen esta lleno,la pieza permanecera en dicha posicion hasta que se saque alguna pieza del mismo.Cuando haya sitio, el robot debera recogerla y depositarla en la cinta auxiliar 2.Para ello, sera necesario activar la senal RE, de modo que el robot se acerque a laposicion de entrada, y esperar 30 segundos para que el robot complete el movimiento.

• Del mismo modo, cuando se desee sacar una pieza se pulsara el boton de salida (PS).Si no hay piezas, la peticion sera ignorada. En caso contrario la pieza se desplazarasobre la cinta de salida hasta la posicion SS y esperara allı para ser trasladada porel robot a la cinta auxiliar 1. Para dicho traslado sera necesario activar la senal RS

y esperar 30 segundos para completar el movimiento.

Se pide:

Disenar una red de petri que permita controlar el proceso.

NOTAS IMPORTANTES:


• Se dispone de un contador de 100 piezas con dos entradas (IC, DC, para incre-mentar/decrementar el contador) y dos salidas (C100, C0, que valen 1 cuando elcontador vale 100 y 0, respectivamente).

• Es necesario incrementar/decrementar el contador cuando se finalice el proceso deentrada/salida de piezas.

• La cinta de entrada se pone en marcha/paro con la senal (CE), y la de salida con(CS).

• Las cintas auxiliares estan siempre en funcionamiento. ” Se dispone de un tempo-rizador de 30 segundos.

• El robot solo puede atender una peticion a la vez, por lo que no se deben activarsimultaneamente las senales RE y RS.

• Se dara prioridad a la salida de piezas frente a la llegada.

Problema I.6

Cuestion 2 parcial 2001-02

Para describir el comportamiento de un sistema de gestion de alarma ante intruso enuna habitacion se utilizo la matriz de fase de la figura I.6.a, donde M activa el sistema dealarma (si M pasa a ”0” no se desactiva), P lo desactiva, D es un detector de movimientodentro de la habitacion, S es un indicador de sistema de alarma activo o no y A es la senalque enciende el altavoz de alarma (que ha de sonar cuando se active D) o lo apaga

A

S

AUTÓMATAGESTOR

SISTEMADE ALARMA

DETECTOR DEMOVIMIENTO

D

M

P

+-

Figura I.6.a:

a) Descubra 4 errores en la matriz de la figura I.6.b indicando la solucion correcta.

b) Rellene los huecos libres.


Notas: M y P no se pulsa uno mientras se suelta el otro (01 → 10) ni se pulsan a lavez (00 → 11). D puede cambiar a la vez que se pulsa M o P (000 → 101 o 000 → 011)y en estos casos las salidas S y A corresponden a las funciones de M o P.

000 001 010 011 100 101 S A

MPD MPD MPD MPD MPD MPD

0 1

0

0

0

1

1

1

76

2

2

2

2

-

-

3

3

3

3

3

-

4

4

-

4

4

5

5

-

-

5

5

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

76 2 3 4 5 1 0

76 2 3 5 1 1

Figura I.6.b:

Problema I.7


Se desea disenar una Red de Petri (RdP) que modele el funcionamiento del limpia-parabrisas de un coche (figura I.7.a) mediante una palanca de 4 posiciones: parado, sinparadas (Posicion 0=P), paradas de 5 seg. (Posicion 1=P1) y paradas de 10 seg. (Posicion2=P2). El sistema posee dos contactos de fin de carrera que indican la posicion final demedio ciclo B y de ciclo completo A.

� �� ParadoP=Posición 0 P1=Posición 1

P2=Posición 2

PALANCA

Figura I.7.a:

Se pide completar la RdP de la figura I.7.b, desde donde se ha dejado, sin posibilidadde anadir en mas lugares las senales de motor derecha (MD) y motor izquierda (MI).


�� Figura I.7.b:

Problema I.8


Un sistema de gestion de alarma anti-intruso funciona con las siguientes senales:

• MI: Activa (MI=1) el sistema anti-intruso.

• PI: Desactiva (PI=1) el sistema anti-intruso.

• SI: Enciende una luz piloto indicando si el sistema anti-intruso esta activado (SI=1)o no (SI=0).

• DI: Sensor de deteccion del movimiento (DI=1) dentro de la habitacion. El sensorfunciona independientemente de que el sistema anti-intruso este activado o no.

• A: Hace sonar (A=1) o apaga (A=0) el altavoz de alarma.

El funcionamiento del sistema es el siguiente: el altavoz sonara cuando se detectemovimiento y el sistema anti-intruso este activo, y no dejara de sonar hasta que se pulsePI. (NOTA: MI y PI nunca estan pulsados a la vez).

Se pide:

a) Dibujar una red de Petri que describa el comportamiento del sistema.


b) Utilizando el sensor de movimiento DI, se desea que la luz L de la habitacionse encienda automaticamente (L=1) siempre que se detecte movimiento en dichahabitacion. La luz se mantendra encendida durante 5 minutos excepto en el caso enel que el sistema anti-intrusos estuviera haciendo sonar el altavoz, caso en el que de-bera permanecer encendida hasta que se desactive el sistema anti-intrusos (es decir,que se pulse PI).

Vuelva a dibujar su red de a) y completela para realizar dicha tarea teniendo encuenta lo siguiente:

• Una vez encendida la luz de la habitacion, NO se podra activar el sistema dedeteccion de intrusos hasta que la luz se haya apagado.

• Se dispone de un temporizador de 5 minutos (AT, FT).

c) Volviendo al caso del apartado a) (sin control de la luz de la habitacion), se instalaadicionalmente un sistema de deteccion de incendios que comparte el altavoz A conel de anti-intrusos.

El sistema de deteccion de incendios maneja senales con funcionalidades analogasa las del sistema anti-intruso, a saber, MF, PF, SF, DF (para activar, desactivar,indicar funcionamiento del sistema y detectar fuego), con las que controla el altavozA de forma similar al detector de intrusos. Ademas, dispone de una luz indicadorade fuego F que debe ser activada (F=1) cuando se detecte un fuego, y cuya misiones distinguir desde el exterior si el altavoz suena por un incendio o por un intruso.

Vuelva a dibujar su red del apartado a) y completela para realizar dicha funcionteniendo en cuenta lo siguiente:

• Si cuando esta sonando la alarma por intruso se detecta fuego, NO se activarael indicador F.

• La prioridad en el uso del altavoz la tendra el sistema ante incendio.

Problema I.9


El cuadro de relacion entre estados de la figura I.9.a rige el funcionamiento del codigode seguridad del autorradio de un automovil. Dicho autorradio dispone de dos pulsadores(A y B) que deben ser accionados en la secuencia descrita en dicha matriz para ponerloen funcionamiento. Se pide:

1.- Describir el funcionamiento de dicho codigo de seguridad (3 lıneas maximo).

2.- Minimizar la matriz de fases a traves de la tabla de inferencia analizando la com-patibilidad de estados de modo que se reduzca al mınimo numero de estados. Esnecesario que se describa dicho analisis de compatibilidad de forma explıcita. Nodebe limitarse a poner el resultado, caso este en el que no tendrıa validez.


3.- Realizar una Red de Petri que controle el funcionamiento del sistema.

0

1

2

3

4 14-4Q� 1-04Q� 00-3Q� 00-2Q� 01-0Q� Salida (S)1 01 10 10 0A B

Figura I.9.a:

Problema I.10


Se desea automatizar los accesos y salidas de un aparcamiento con dos entradas y unasalida y con un aforo maximo de 100 vehıculos.

Entrada 1 Entrada 2

Salida

PE1 PE2

Barrera 1 Barrera 2

SE1 SE2

GARAJE

PS

SSS

SF SF

Barrera i

MABEi

MBBEi

SABEi

SBBEi

Figura I.10.a:

El esquema del sistema a automatizar es el que se muestra en la figura y que se describea continuacion:


• Para controlar el numero de coches se dispone de un contador que tiene dos senalesde entrada (IC) para incrementar el contador y (DC) para decrementarlo y una desalida (C100) para indicar que se han contado 100 coches (C100=1).

• El sistema consta de 2 entradas cada una con una barrera que funciona de la mismaforma:

– Se dispone de un motor que levanta la barrera (MABEi) y que la baja (MBBEi),y de dos sensores, uno de barrera totalmente levantada (SABEi) y otro de bar-rera bajada (SBBEi). Ademas existe un pulsador (PEi) que se usa para quese levante la barrera, y un sensor que indica cuando ha pasado el coche en sutotalidad (SEi).

– El proceso de entrada sera el siguiente: Al llegar un vehıculo, el conductordebera pulsar el pulsador (PEi), una vez pulsado se levantara la barrera quepermanecera levantada hasta que el coche haya entrado en el garaje, en esemomento el contador debe incrementarse en una unidad y bajar la barrera.

– El automata debe controlar tambien que no entren dos coches al mismo tiempopor ambas puertas.

• La salida se hara a traves de una unica barrera que consta de un motor que la levanta(MABS) y que la baja (MBBS), y de dos sensores, uno de barrera totalmentelevantada (SABS) y otro de barrera bajada (SBBS). Ademas existe un pulsador(PS) que se usa para que se levante la barrera, y un sensor que indica cuando hapasado el coche en su totalidad (SS). El proceso de salida sera el siguiente: Alllegar un vehıculo, el conductor debera pulsar el pulsador (PS), una vez pulsado selevantara la barrera que permanecera levantada hasta que el coche haya salido delgaraje, en ese momento el contador debe decrementarse en una unidad y bajar labarrera.

• En el caso de que el garaje este completo debera encenderse un semaforo (SF) y nose podra entrar en el garaje por ninguna puerta hasta que haya plazas libres.

SE PIDE REALIZAR LA RED DE PETRI CORRESPONDIENTE A LA AUTOM-ATIZACION DEL SISTEMA

Problema I.11


Se desea realizar un automatismo para controlar el nivel de un deposito alimentado poruna tuberıa de entrada cuyo flujo se controla por una valvula de control de nivel (FCV).Para ello se dispone de dos sensores S1 y S2 colocados como se muestra en la figura I.11.a.

El comportamiento deseado es el siguiente: En caso de que el nivel este por debajo delos dos sensores debe abrirse la valvula de control de nivel (FCV=1), si partiendo de este


funcionamiento el nivel sube por encima de S1 la valvula debe seguir abierta, y si superaS2 debe cerrarse. Si por el contrario, sin llegar al nivel S2, vuelve a bajar por debajo deS1 debe permanecer abierta. Si partiendo de un nivel superior a S2 (valvula cerrada) elnivel disminuye por debajo de S2 la valvula debe permanecer cerrada y si disminuye pordebajo de S1 debe abrirse. Si por el contrario, sin llegar al nivel S1, vuelve a subir porencima de S2 debe permanecer cerrada. En resumen el sistema debe comportarse con unacaracterıstica de histeresis.

Se pide:

Realizar la matriz de fases que modele el comportamiento deseado del sistema, reducirdicha matriz eliminando los estados compatibles y realizar el diagrama de contactos delautomatismo necesario para controlar el sistema.

Nota:

• Suponer que el nivel del deposito es inicialmente inferior a S1.

• Los sensores S1 y S2 se activan (S1=1, S2=1) si estan cubiertos de agua y sedesactivan si no lo estan.

S1

S2

FCV

Figura I.11.a:

Problema I.12


Se desea automatizar el mecanismo de subida y bajada de un toldo. Para ello sedispone de un motor para subir y bajar el toldo, de dos sensores (SS y SB) que indicanrespectivamente cuando el toldo esta completamente subido o bajado y de un pulsador(P) que va a servir para controlar la subida y bajada del toldo.



Suponemos el toldo inicialmente subido.

Si se pulsa el pulsador P, empezara a bajar hasta que llegue al final (permanezca Ppulsado o no) o hasta que se vuelva a pulsar P, momento en el que debe pararse el toldo.Si una vez parado se vuelve a pulsar P, el toldo debera empezar a moverse hacia arribahasta que vuelva a llegar a la posicion superior (permanezca P pulsado o no) o se pulsenuevamente P, casos en los que debe pararse el toldo. En resumen, el pulsador P para eltoldo y cambia el sentido de movimiento.

Se pide:

Disenar la red de Petri que controle el comportamiento del sistema, suponiendo que elmotor puede estar parado (MP), subiendo (MS) o bajando (MB).

NOTA: Una vez pulsado el boton P en cualquiera de los casos este podra ser soltadoo permanecer pulsado, debiendo tener el mismo comportamiento en ambos casos.

Problema I.13


Con vistas a mejorar la calidad de las tostadas de la cafeterıa se propone instalar unatostadora automatica, de modo que mediante un conjunto de interruptores situados ensu frontal (H, A, M, T, Y, S, P, PT) es posible seleccionar como de hecha se quiere latostada, el acompanamiento y un complemento. En concreto:

• Debe ser posible elegir entre tostadas poco hechas (30 segundos) (H=0) o normales(1 minuto) (H=1).

• La tostada puede ir acompanada de aceite (A=1) o mantequilla (M=1) o nada.

• Como complemento se puede incluir tomate (T=1), jamon york (Y=1), jamon ser-rano (S=1) o nada.

• IMPORTANTE: solo se puede seleccionar un complemento.

Para utilizarla, el camarero debera 1o) situar el pan en la tostadora; 2o) seleccionarpoco hecha o normal con el boton H; 3o) pulsar los botones correspondientes para selec-cionar el acompanamiento (A o M o ninguno); 4o) pulsar los complementos (T, Y, S onada) y 5o) pulsar el interruptor de puesta en marcha P, momento en el que comienzaa prepararse la tostada de forma automatica con las opciones elegidas. Una vez lista latostada se activara una campana (C=1) indicando que esta preparada. La campana estaraactiva hasta que el camarero desconecte el interruptor P.


Ademas:

• Para que el pan se tueste, el sistema de control debe mantener activa una senalllamada TOSTAR que enciende los filamentos de la tostadora.

• La tostadora dispone de unos mecanismos para aplicar de forma automatica las por-ciones de aceite, mantequilla, etc. Para aplicar los distintos elementos el sistemade control debe activar y desactivar de forma consecutiva la senal de control cor-respondiente (AA: Aplicar aceite, AM: Aplicar mantequilla, AT: Aplicar tomate,AY: Aplicar york, AS: Aplicar serrano). (Ej: haciendo consecutivamente AM=1,AM=0 el sistema deposita una porcion de mantequilla sobre la tostada).

• El complemento (tomate, york o serrano) se aplicara SIEMPRE DESPUES delacompanamiento basico (aceite,).

• Se dispone de un temporizador de 30 segundos (AT1: Activar temporizador, FT1:fin de temporizacion).

• Asimismo, para evitar un posible tostado excesivo, existe un pulsador PT que per-mite detener el proceso de tostado en cualquier instante, pasando el sistema a aplicarel acompanamiento y complemento. Este pulsador solo detiene el tostado no el pro-ceso de preparacion.

Se pide:

a) Indicar claramente las senales de entrada y salida del automata que controle elproceso.

b) Realizar una red de petri que controle el sistema.

Problema I.14


a) Se desea automatizar un elevador en un centro comercial. Dibuje una red de Petrique describa el comportamiento del automata que proporcione dos senales al motordel elevador y una a la puerta del elevador:

• S para SUBIR elevador

• B para BAJAR elevador

• PA debera estar a 1 para mantener la puerta abierta

a partir de las entradas


• de LLAMADA desde cada planta del centro comercial A: LA1, LA2 y LA3

• desde tres pulsadores en el ELEVADOR: E1, E2 y E3

• desde los SENSORES de planta: S1, S2 y S3 que estan a 1 cuando el elevadoreste en cada planta.

Cuando el elevador se para en una planta la puerta PA se abre durante 10 s y secierra. Solo en ese momento queda disponible para ser llamado desde el elevador odesde la planta. Tambien se abre la puerta durante 10 s cuando se le indica ir a laplanta en la que esta.

En las plantas 2 y 3, si el elevador no es llamado desde otra planta durante el siguienteminuto en que esta la puerta cerrada, bajara a la planta primera y esperara allı.

Considerese inicialmente el elevador en la planta 1 con la puerta cerrada. Se disponede un temporizador de 1 minuto de entrada AT1 (activacion de temporizador) ysalida FT1 (fin de temporizacion), y de otro de 10 s (AT10, FT10).

CENTRO COMERCIAL A

GARAJE B

S1

S2

S3

E1 E2 E2

LA3

LA2

LA1 LB1

S BPA PB

CALLE

TEMP10 sAT10 FT10

TEMP1 minAT1 FT1

TEMP30 sAT30 FT30

Figura I.14.a:

b) El elevador es compartido con los clientes para subir del garaje B adosado en laprimera planta. Para ello dispone de una PUERTA al garaje (PB a 1 cuando puertaabierta. Disene la red que gestiona el elevador desde el garaje segun lo siguiente:

Cuando el elevador se para en la planta primera la puerta PB permanece cerradahasta que es llamado con el pulsador de planta LB1. En ese caso se abre PB durante30 sg (para ello se dispone de un temporizador de senales AT30 y FT30) y trascerrarse sube hacia la tercera planta, abre durante otros 30 sg, cierra y vuelve abajar. Cuando un cliente del garaje utiliza el elevador la puerta PA permanececerrada en dichas plantas.

Considere al comienzo el elevador en la primera planta.

Indique en la red que acaba de dibujar como se comparte el elevador con el centrocomercial, marcando las transiciones de a) que necesite con etiquetas de la forma


TRANS-1, TRANS-2, ... (y los lugares con etiquetas LUG-1, LUG-2, etc) y refer-enciandolas desde la red b).

Problema I.15


Dado el automatismo definido por la siguiente matriz de fases:

Figura I.15.a:

Se pide:

a) Simplificar dicha matriz al numero mınimo de estados.

b) Obtener la funcion logica mınima correspondiente a la salida del sistema (funcion delectura).

Problema I.16


Se desea controlar el proceso de entrada y salida a un parking con una capacidadmaxima para cien vehıculos, y en el que los vehıculos deben atravesar una rampa estrechapor la que solo puede circular un vehıculo en cada momento. Para ello se dispone de unsemaforo de entrada (SME) y uno de salida (SMS) que permiten, respectivamente, queun vehıculo entre o salga del parking (SME=1 (SMS=1) pone el semaforo de entrada(salida) en verde, SME=0 (SMS=0) semaforo en rojo). Inicialmente ambos semaforos seencuentran en rojo.


Asimismo, se dispone de un sensor (SE1) que indica la presencia (SE1=1) de unvehıculo que desea entrar en el parking. Si el semaforo de entrada esta en rojo o elparking esta lleno el vehıculo esperara en este punto hasta que pueda entrar. En esemomento el semaforo de entrada se pondra en verde para permitir que el vehıculo pase,e inmediatamente que haya cruzado se pondra de nuevo en rojo para que no pase ningunotro vehıculo. Para saber que el vehıculo ha terminado de entrar en el parking se disponede otro sensor (SE2) que se pone a 1 cuando un vehıculo esta cruzando en ese carril pordelante del mismo.

Analogamente, para gestionar la salida de vehıculos se dispone de sendos sensores(SS1 y SS2). Si el semaforo de salida esta en rojo o hay otro vehıculo entrando o saliendodebera esperar junto al sensor SS1. De nuevo, para permitir solo la salida de un vehıculoel semaforo de salida debe ponerse a verde e inmediatamente que cruce a rojo. Al igualque antes, el sensor SS2 permite saber que el vehıculo ha completado el proceso de salida.

Se dispone de un contador con dos entradas (IC, DC) para incrementar y decrementar,y una unica salida (C100) que se pone a 1 cuando en el contador vale 100.

La salida de vehıculos tendra prioridad frente a la entrada.

PARKING

SS2 SS1

SE2SE1SME

SMS

PARKING

SS2 SS1

SE2SE1SME

SMS

Figura I.16.a:



Problema I.17


Se desea automatizar el secador de un tunel de lavado de coches para que se mantengaa una altura fija de la carrocerıa del coche.

Para ello se dispone de un secador con dos sensores, SS (sensor superior) y SI (sensor


inferior), mas un sensor de presencia de coche en la parte de secado del tunel de lavado(SC). Se dispone tambien de varias senales de actuacion (MA y MB para subir o bajarel secador respectivamente y S para poner en marcha el secador)

SC

MB

MASS

SI

S

Figura I.17.a:

El funcionamiento del sistema es el siguiente:

Cuando el coche llegue al sensor SC debera ponerse en funcionamiento el proceso desecado, que comenzara poniendo en marcha el secador (S=1).

En ese momento el secador debe acercarse lo mas posible al coche y permanecer cercade el usando los sensores SS y SI, de tal forma que si ninguno de los sensores esta activadosignifica que el secador esta lejos del coche y debe bajar hasta que el sensor SI se active;a partir de ese momento, si se activa el sensor SS el secador debe subir para alejarse delcoche hasta que deje de activarse y si dejase de activarse SI debe bajar hasta que vuelvaa acercarse al coche de nuevo.

Por el contrario, si al activarse el sensor SC estuvieran tambien activos los sensoresdel secador (SS y SI) el secador debe alejarse primero hasta que solo este activo SI yposteriormente proceder de la forma descrita anteriormente.

Una vez el coche haya pasado totalmente por el sensor SC el secador se parara y sequedara a la espera de la llegada de un nuevo vehıculo.

Se pide disenar una red de Petri que controle el funcionamiento del sistema.

Nota: El coche es desplazado sobre un rail por el tunel de lavado y su movimiento noes gobernado por el automatismo que se ha de disenar.

Problema I.18


El nuevo ZEAT IBISA viene equipado con un novedoso sistema de cierre centralizadoque ademas permite el cierre automatico de las ventanillas al dejar el vehıculo.


La cerradura del conductor tiene tres posiciones: Centro (posicion de reposo), giradaa la izquierda para Abrir Puerta (AP) y girada a la derecha para Cerrar Puerta (CP).Para pasar de la posicion AP a CP, o viceversa, es necesario pasar siempre por la posicioncentral (momento en el cual tanto AP como CP estaran a cero). Obviamente, es fısicamenteimposible que AP=1 y CP=1 simultaneamente.

El coche se supone inicialmente con la cerradura en posicion de reposo (AP=0, CP=0).

Cuando el conductor gira la llave a la posicion de cerrar puertas (CP se pone a 1) y lamantiene ası durante cinco segundos (CP a 1 cinco segundos), el sistema sube automaticay simultaneamente la ventanilla derecha (SVD enciende el motor para Subir la VentanillaDerecha) y la ventanilla izquierda (SVI), hasta que ambas esten cerradas (VDC es un sen-sor para saber que la Ventanilla Derecha esta Cerrada (VDC=1) y VIC, para la VentanillaIzquierda).

Importante: para evitar danos en los motores de los elevalunas electricos, estos debenser apagados en cuanto la ventanilla correspondiente se cierre completamente. Es decir,si se estan cerrando ambas ventanillas (SVD=1, SVI=1) y, por ejemplo, la VentanillaDerecha se Cierra antes (VDC=1,VIC=0), entonces se parara el motor de Subir VentanaDerecha (SVD=0) pero el de la izquierda seguira en marcha (SVI=1) hasta que se hayacerrado por completo.

Ademas, si el conductor gira la llave a la posicion de reposo los elevalunas se detendraninmediatamente en la posicion en la que se encuentren. Si vuelve a girar la llave durantecinco segundos se repetira el proceso.

Se dispone de un temporizador de 5 segundos (AT, activa temporizador; FT indica finde temporizador).



Problema I.19


Se desea controlar el funcionamiento del nuevo cepillo dental electrico ORAL-P deBRAUM.

Dicho cepillo cuenta con un pulsador (P) que permite poner en marcha y detener elfuncionamiento del mismo. Cuando el usuario desea poner el cepillo en marcha debe pulsary soltar el boton P. En ese instante, el cepillo debe empezar a funcionar.


Teniendo en cuenta que, para una correcta higiene bucal, el cepillado debe durar almenos 120 segundos, el cepillo no se podra parar durante ese tiempo. Transcurridos los120 segundos, el cepillo debe emitir una senal para que el usuario sepa que ya han pasadodos minutos. Dado que el cepillo no dispone de un altavoz, para avisar al usuario realizarauna pequena vibracion. Para ello, detendra el motor durante 1 segundo, lo pondra enmarcha durante otro segundo, lo volvera a parar durante un segundo y, posteriormente,seguira funcionando indefinidamente hasta que el usuario pulse y suelte P, momento enel que debera quedar preparado para un nuevo cepillado.

Para conseguir que el motor gire, el sistema de control debe mantener la senal M auno (si M vale cero el motor se para).

Se dispone de un contador con dos entradas (BC, IC) para poner a cero e incrementarel contador, respectivamente, y una unica salida (C120) que toma valor 1 cuando en elcontador vale 120. El contador se encuentra inicialmente a cero.

Asimismo, se dispone de un unico temporizador de 1 segundo, el cual es gestionadomediante las senales (AT, FT) para activar y avisar de fin de temporizacion, respectiva-mente.

Se pide:

a) Indicar claramente las entradas y salidas del controlador

b) Disenar una Red de Petri que controle el proceso

Problema I.20

Cuestion 3a final 2004-05

Con objeto de garantizar el buen funcionamiento de los servidores informaticos dela escuela, es necesario mantener la temperatura de la sala de ordenadores donde estaninstalados a una temperatura proxima a 15oC.

Para lograrlo se ha adquirido un aparato de aire acondicionado al que se pretendedisenar un control todo-nada con histeresis de ±5oC. Para ello se dispone de dos sensoresT10 y T20. El primero de ellos se activa (T10=1) cuando la temperatura es inferior a 10oC y el otro lo hace (T20=1) cuando la temperatura es superior a 20 oC.

El funcionamiento que se pretende es el siguiente:

Si la temperatura es superior a 20oC el aire acondicionado debera estar funcionando(AIRE=1), si baja por debajo de 20oC pero es superior a 10oC debe seguir funcionandoy si baja por debajo de 10oC debe apagarse (AIRE=0).


Si por el contrario la temperatura es inferior a 10oC (el aire acondicionado debe estarapagado (AIRE=0)) y la temperatura sube por encima de 10oC el aire debe permanecerapagado hasta que se suba por encima de 20oC momento en el que debe encenderse.

Se pide: Disenar el automatismo que implemente el control todo-nada con histeresisantes descrito, calculando la matriz de fases, reduccion de estados, matriz de fases reducida,simplificacion usando tablas de Karnaught, indicando la funcion de transicion y la de saliday realizando la implementacion mediante la logica de contactos.

Problema I.21

Cuestion 3b final 2004-05

Se pretende controlar la iluminacion de una sala, de manera que la luz este encendidacuando haya alguien dentro de la sala y apagada cuando este vacıa, para ello se disponede dos sensores (S1 y S2) situados en la puerta que indican cuando una persona ha salidoo entrado de la habitacion de la siguiente forma:

• Entrada: activacion/desactivacion de S1 y despues lo mismo de S2.

• Salida: activacion/desactivacion de S2 y despues lo mismo de S1.

Ademas se dispone de un contador con el que se pretende saber si la habitacion estavacıa, hay alguien o se ha superado el aforo maximo de 100 personas. Para ello el contadortiene dos entradas (IC: Incrementa contador y DC: Decrementa contador) y dos salidas(C0: Contador=0 y C100: Contador=100).

El funcionamiento que se pretende es que si la sala esta vacıa la luz este apagada(LUZ=0) y si hay alguien este encendida (LUZ=1).

Asimismo si se supera el aforo de 100 personas debe encenderse la senal de aviso desala completa (COMPLETO=1) y permanecer encendida hasta que el numero de personassea inferior a 100.

Se pide disenar la red de Petri que implemente el comportamiento deseado.

NOTAS:

• Suponer que inicialmente la sala esta vacıa y el contador a 0.

• Una vez completado el aforo puede seguir entrando gente, pero la senal de completodebe estar activa hasta que se deje de superar las 100 personas.

• Es imposible que una persona salga a la vez que otra entra.


• Suponer que una vez empezado el proceso de entrada o de salida este se completaen su totalidad.

Problema I.22


Se desea controlar el sistema de apertura y cierre de las puertas de los vagones delfuturo Metro de Sevilla.

Cada vagon dispone de dos puertas (A y B) identificadas con la letra y el numero devagon correspondiente (por ejemplo, A1, es la puerta A del vagon 1, y B7 es la puerta Bdel vagon 7). Para abrir cada puerta se dispone de una senal Apv, donde p indica la letrade la puerta y v el numero de vagon (p.ej., mientras las senales AA1 y AB2 estan a 1, lapuerta A del vagon 1 y la puerta B del vagon 2, respectivamente, permaneceran abiertas).

Cuando el metro llega a la estacion y se para (el sensor MPE=1, indica que el Metroesta Parado en la Estacion) se deberan abrir todas las puertas. Las puertas permaneceranabiertas durante 10 segundos, y ademas, durante los 5 ultimos segundos se activara unasenal sonora de aviso (ACP) de que las puertas estan proximas a cerrarse. Una veztranscurrido ese tiempo se cerraran todas las puertas.

No obstante, para evitar atrapar a algun pasajero con la puerta, se dispone de unsensor Spv, que indica que hay alguien obstruyendo la puerta correspondiente (p.ej, si elsensor SB2 esta a uno significa que hay un pasajero obstruyendo la puerta B del vagon 2).De este modo, transcurridos los 10 segundos desde que se paro el metro, se deberan cerrartodas las puertas en las que no haya nadie obstruyendo la entrada, debiendo mantenerseabiertas las restantes puertas. Estas puertas se deberan ir cerrando conforme dejen deestar obstruidas. Mientras haya alguna puerta obstruida se activara una alarma sonora(AL).

Una vez que todas las puertas hayan sido cerradas, el sistema de control debera activarla senal Puertas Cerradas (PC) para que el conductor sepa que puede iniciar la marchacamino a la proxima estacion, y debera mantenerse activa hasta que el metro deje de estarparado en la estacion.

Se dispone de un unico temporizador de 5 segundos, el cual es gestionado mediante lassenales (AT, FT) para activar y avisar de fin de temporizacion, respectivamente.

Se pide: a) Indicar claramente las entradas y salidas del controlador. b) Disenar unaRed de Petri que controle el proceso para dos vagones.


Problema I.23


Se desea automatizar el funcionamiento de una mesa de mecanizado con dos puestosde trabajo y un brazo manipulador que se encarga de la alimentacion y descarga de piezasa la mesa. El esquema de la mesa de mecanizado puede verse en la figura I.23.a.

ROBOTPuesto de carga

Puesto de taladradoPuesto de avellanadoy descarga

G120

Figura I.23.a: Esquema de la mesa de mecanizado

El proceso de mecanizado consta de dos procesos que han de hacerse de forma se-cuencial en los dos puestos de trabajo (puesto de taladrado y de avellanado), el automatadebera tambien de gestionar la carga y descarga de piezas a la mesa por parted del robot(en los puestos de carga y de avellanado/descarga), ası como el giro de la misma parallevar las piezas de un puesto a otro.

El proceso de carga y los de mecanizado en cada puesto se realizaran de forma simul-tanea, la evacuacion de las piezas se hara una vez hayan terminado todos los procesos.Para ello el sistema cuenta con los siguientes elementos y senales:

• Pulsadores PM: Pone en marcha el sistema y PAR que inicia el proceso de parada.de mecanizado.

• Senales CAR (Indica al robot que deba cargar una pieza en la mesa) y FCAR(Elautomata la recibe del robot cuando ha terminado de cargar la pieza)

• Senal G120 (Gira la mesa) y sensor FG120 (Indica cuando la mesa ha terminadode girar 120o)

• Sensores TA (Taladro arriba) y TB (Taladro abajo)

• Senales ST (Subir taladro), BT (Bajar taladro) y MT (poner en marcha el taladro)

• Sensores AA (Avellanadora arriba) y AB (Avellanadora abajo)

• Senales SA (Subir Avellanadora), BA (Bajar Avellanadora) y MA (poner en mar-cha la Avellanadora)


• Senales DESCAR (Indica al robot que deba descargar una pieza de la mesa) yFDESCAR(El automata la recibe del robot cuando ha terminado de descargar lapieza).

El sistema consta de tres modos de funcionamiento diferenciados:

1. Puesta en marcha: El sistema de mecanizado se pondra en marcha cuando sepulse el pulsador PM. A partir de ese momento se realizara la puesta en marcha delsistema que consiste en el siguiente proceso:

• Carga de pieza en la mesa en el puesto de carga: Se realizara enviando al robotla senal CAR y habra acabado cuando se reciba la senal FCAR del robot.

• Una vez cargada la pieza se girara la mesa 120o mediante la senal G120 paraque la pieza cargada quede debajo de puesto de taladrado. El giro debe terminarcuando se activa la senal FG120.

• Ahora debe producirse el proceso de carga de otra pieza en el puesto de cargay el de taladro de la pieza que esta en el puesto de taladrado.

• Una vez terminados los procesos de carga y taladrado la mesa debe volver agirar 120o y pasar al siguiente modo de funcionamiento.

2. Funcionamiento normal: Durante este modo de funcionamiento el sistema debe:

• Realizar de manera simultanea la carga, el taladrado y el avellandado de lapiezas que hay en cada puesto de trabajo.

• Una vez terminados los tres procesos se sacara la pieza desde el puesto deavellanado/descarga enviando la senal DESCAR al robot (acaba cuando serecibe la senal FDESCAR)

• volver a girar 120 para que haya una pieza en cada punto de trabajo.

Este proceso debe repetirse hasta que despues de la descarga de pieza se detecteque se ha activado la senal PAR, momento en el que debe comenzar el proceso deparada.

En resumen, durante el funcionamiento normal cada pieza debe ser cargada en elpuesto de carga, taladrada, avellanada y ser descargada desde el puesto de avellanadoy descarga, finalizando ası su proceso de mecanizado.

3. Parada: En el proceso de parada el sistema debe de sacar todas las piezas de lamesa a traves del puesto de avellanado independientemente de si estan mecanizadaso no, de manera que la mesa quede libre de piezas. En ese momento el sistemavolvera al estado inicial.

El proceso de taladrado consiste en: poner en marcha el taladro con la senal MT,bajar el taladro hasta TB, mantenerlos durante 10 segundos, volver a subirlo, pararlo yesperar otros 10 segundos hasta que se enfrıe la pieza.


Analogamente, el proceso de avellanado consiste en poner en marcha la avellanadoracon la senal MA, bajarla hasta AB, mantenerla durante 10 segundos, volver a subirla,pararla y esperar otros 10 segundos hasta que se enfrıe la pieza.

NOTAS:

• El proceso de carga y descarga por parte del robot no esta gobernado por el automata,este solo indica cuando debe comenzar y retoma el control del proceso cuando hayaterminado.

• Se dispone de un temporizador de 10 segundos con senales AT (activa temporizacion)y FT (Fin de temporizacion).

Se pide:

1. Indicar claramente las senales de entrada y salida del automata que controle elproceso.

2. Realizar la Red de Petri que automatice el proceso de mecanizado.

Problema I.24


Se desea controlar de manera automatica los niveles de los tanques de la figura actuandosobre sus valvulas. Cuando se pulsa uno de los botones (T1T2 o T2T1), el sistema activalos elementos para la transferencia de fluido de la salida en la base de un contenedor haciala entrada superior del otro, hasta que se pulse parar, se llene el contenedor destino o se

vacıe el contenedor origen. Los sensores de nivel se ponen a 1 cuando el fluido esta por

encima del sensor.

Tanque 1 Tanque 2

LTH1

LTL1

VLL1 VLL2

VV1 VV2

BOMBA

T1T2 T2T1 PARAR

LTH2

LTL2

Figura I.24.a: Sistema de dos tanques.


Para ello se dispone de los siguientes elementos y senales

• LTH1 y LTH2 Sensores de nivel superior de los tanques 1 y 2 respectivamente.

• LTL1 y LTL2 Sensores de nivel inferior de los tanques 1 y 2 respectivamente.

• VLL1 y VLL2 Senales que gobiernan las valvulas de llenado de tanques 1 y 2respectivamente ( Senal a 1 = Valvula abierta)

• VV1 y VV2 Senales que gobiernan las valvulas de vaciado de tanques 1 y 2 respec-tivamente ( Senal a 1 = Valvula abierta)

• BOMBA Senal que gobierna la bomba que se encarga de mover el lıquido entreambos tanques (BOMBA a 1 = bomba en marcha).

• T1T2 y T2T1 Pulsadores que indican al proceso el paso de fluido del tanque 1 al2 o viceversa, respectivamente.

• PARAR Pulsador de paro del proceso

Se pide:

1. Indicar claramente las senales de entrada y salida del automata que controle elproceso.

2. Realizar la Red de Petri que automatice el proceso.

Problema I.25


Se desea automatizar la gestion de entrada y salida de vehıculos a un aparcamientoque admite dos tipos de vehıculos: abonados y publico en general. Los abonados tienenuna tarjeta que los identifica y les garantiza aparcamiento en caso de falta de espacio paraaparcar.

El programa debe gestionar los accesos al parking del siguiente modo. Cada vez queun vehıculo solicita entrar, se comprueba si hay espacio en el parking (contador). Si elparking esta a no mas del 50% de su capacidad, cualquier vehıculo que lo solicite entrara,pero si esta por encima del 50%, solo los vehıculos abonados tendran permiso de entrada.

El automatismo debe gestionar el funcionamiento del semaforo de entrada al parkingası como de las barreras de entrada y salida del mismo. Para ello se dispone de lassiguientes senales:


• SE: Celula fotoelectrica (sensor) que indica que hay un coche esperando para entrar.

• AB: Indica si el vehıculo que esta esperando para entrar esta abonado (AB=1) ono (AB=0).

• SPE: Celula fotoelectrica colocada en la barrera de entrada que se usa para sabersi el coche esta pasando bajo la barrera.

• SS: Celula fotoelectrica (sensor) que indica que hay un coche esperando para salir.

• SPS: Celula fotoelectrica colocada en la barrera de salida que se usa para saber siel coche esta pasando bajo la barrera.

• SEMAFORO: Pone el semaforo de entrada en verde SEMAFORO=1 o en rojoSEMAFORO=0.

• BE: Senal para subir la barrera de entrada. Debe de permanecer activada mientras labarrera este levantada. Si no esta activada, se supone que la barrera estara bajando obajada. No se consideran necesarios sensores de barrera totalmente subida o bajada.

• BS: Igual que BE pero para la salida.


• Cuando se detecte un coche en la entrada, el automatismo debe:

– decidir si el coche puede entrar (viendo si es abonado o no y dependiendo delnumero de coches que haya dentro).

– Si el coche no es admisible el semaforo debe permanecer en rojo y la barrerade entrada bajada.

– Si el coche si puede entrar el automatismo debe poner el semaforo en verde,levantar la barrera e incrementar el contador de coches.

En el momento en que el coche que este entrando active el sensor SPE elsemaforo debe ponerse en rojo. Cuando hayan pasado dos segundos desde queha pasado totalmente el coche por la barrera debe bajarse la misma.

• Cuando se detecta un coche en la salida el proceso debe ser similar al de entrada,pero sin el semaforo.

– Debe decrementar el contador, levantar la barrera y mantenerla levantada hastaque hayan pasado 2 segundos desde que el coche ha pasado totalmente por ella.

– En caso de que otro coche pase por la barrera durante esos dos segundos elcontador debe decrementarse de nuevo y la barrera debe estar levantada hasta2 segundos despues de que pase el nuevo coche.

• Se dispone de dos temporizadores de 2 segundos con senales AT1, FT1 y AT2,FT2.


• Se dispone de un contador con senales IC (incrementa contador), DC (decrementacontador), C0 (contador=0), C50 (contador≥ 50%) y C100 (contador =100 %).

• Los procesos de entrada y salida pueden realizarse simultaneamente.

Se pide realizar la Red de Petri correspondiente al automatismo indicado.

problemas automatismos lÓgicos

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