ASCENSOR DOBLE

OBJETIVO GENERAL:

Programar y simular, mediante el programa MICROWIN STEP 7, un sistema de 2 ascensores con una lógica similar a la encontrada en varios edificios, con el fin de acercarnos lo más posible a una situación real.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Programar 2 ascensores que accedan a 4pisos cada uno, mediante unos pulsadores que simularán los interruptores internos correspondientes a cada uno.
• Programar 4 pulsadores adicionales que simularan el llamado a los ascensores desde cada uno de los pisos en el pasillo. 
• Definir una lógica que combine el movimiento de los ascensores en función de los diversos pulsadores.
• Simular el sistema físico mediante el programa PC-SIMU.

 

DESCRIPCIÓN GENERAL

Desarrollar la programación de un PLC, mediante el programa MICROWIN STEP 7, a un sistema de 2 ascensores que cumplan con diversas tareas funcionales y sincronizadas reales, para luego simularlo en una plataforma SCADA elaborada en el programa PC-SIMU y enlazado mediante el entorno de S7-200.

ALGO SOBRE ASCENSORES

Un ascensor o elevador es un sistema de transporte vertical diseñado para movilizar personas o bienes entre diferentes niveles. Puede ser utilizado ya sea para ascender o descender en un edificio o una construcción subterránea. Se conforma con partes mecánicas, eléctricas y electrónicas que funcionan conjuntamente para lograr un medio seguro de movilidad. (Wikipedia)

La primera referencia de un elevador se reportó en 236 A.C a manos de Arquímedes. Años más tarde, los ascensores se mencionaron como cabinas sostenidas con cuerda de cáñamo y accionadas a mano o por animales. Sin embargo, no fue hasta 1852 que se dio el primer paso firme cuando Elisha Otis inventó el primer freno de seguridad para ascensores e instaló el primer ascensor a vapor en un edificio de 5 plantas con este mecanismo de seguridad en el año de 1857. En 1872, C. W. Baldwin, inventó el elevador hidráulico de engranajes, los cuales retiraron de circulación a los de vapor, sin embargo, no fue hasta 1874 cuando empezaron a producirse. (ELCOMERCIO.es)

Hasta 1904, los elevadores hidráulicos fueron el sistema dominante en los edificios altos. No obstante, a finales de la década de 1880 comenzaron a instalarse los primeros ascensores eléctricos de engranajes, los cuales eran solo aptos para edificios de poca altura debido a su extremada lentitud. En el año 1904, la empresa Otis Elevator Co. instaló sus primeras máquinas con tracción eléctrica sin engranajes, las cuales inmediatamente convirtieron a los hidráulicos en obsoletos. Estos ascensores, rápidos y con límites de altura muy elevados, revolucionaron la construcción de los rascacielos y permitieron la llegada en los años 20 de rascacielos de más de 100 plantas de altura como el mítico Empire State Building. Su funcionamiento era tan óptimo que en el año 1948 seguían siendo considerados el estándar. (ELCOMERCIO.es)

Con la “madurez” de la mecánica y el auge de la eléctrica, se hizo posible varios avances en la automatización de los elevadores. Uno de ellos fue la inclusión en 1957 del sistema de abertura y cierre de las puertas de forma automática. Actualmente, con el gran desarrollo en la computación y la electrónica, se tienen otras funcionalidades tales como la variación en la velocidad, mejor sistema de seguridad a base de sensores, identificación de sobrepeso, etc.

TIPOS DE ASCENSORES 

• Ascensor de Tracción Eléctrico: Compuesto por una cabina y un contrapeso, a los cuales se les da un movimiento vertical mediante un motor eléctrico. Dentro de este se distinguen:
• Una velocidad: Su nivel de parada es muy impreciso y varía mucho con la carga, incluso es distinto para subida y bajada. 
• Dos velocidades: Poseen motores trifásicos de polos conmutables, que funcionan a una velocidad rápida y otra lenta según la conexión de los polos. Consumen demasiada energía y son algo ruidosos.
• Variadores de frecuencia: La aceleración en la arrancada y la deceleración antes de que actúe el freno se llevan a cabo mediante un variador de frecuencia acoplado al cuadro de maniobra.

• Ascensor Hidráulico u Oleodinámico: El accionamiento se logra mediante un motor eléctrico acoplado a una bomba, que impulsa aceite a presión por unas válvulas de maniobra y seguridad, desde un depósito a un cilindro, cuyo pistón sostiene y empuja la cabina, para ascender. En el descenso se deja vaciar el pistón del aceite mediante una válvula con gran pérdida de carga para que se haga suavemente. 
• Solamente consume energía en el ascenso, esta es cuatro veces superior a la que consume el ascensor electro-mecánico.
• Son los más seguros y más lentos.

• Ascensores Twin (gemelos): Sistema de dos cabinas viajando independientemente en un mismo hueco de ascensor. El corazón del sistema es un control de selección de destino, capaz de asignar de manera inteligente a cada ascensor las llamadas de los distintos pisos. Cuando un usuario llama a un ascensor desde el pasillo, antes de que el pasajero entre en el ascensor, recoge la información de la planta en la que está y de la planta a la que se dirige y le asigna el ascensor más adecuado para su trayecto. (Wikipedia)

MANIOBRA

• Colectiva Descendente: Las botoneras colocadas en los pasillos de los pisos poseen un solo botón.
• En subida: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos marcados desde la cabina, pero no atiende ninguna llamada de piso, salvo la del piso más alto por encima del último registrado por los pasajeros. 
• En bajada: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos registrados en la cabina y también atiende los pedidos de llamada de los pisos, que supone son de bajada, hasta llegar al piso inferior que tenga un pedido de atención. 

• Colectiva ascendente-descendente: Las botoneras colocadas en los pasillos de los pisos poseen dos botones, uno para pedidos de subida y otro para bajada.
• En subida: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos marcados desde la cabina y también en los pedidos de piso marcados como subida, pero no los de bajada. 
• En bajada: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos registrados en la cabina y también atiende los pedidos de llamada de los pisos en bajada pero no los de subida, hasta llegar al piso inferior que tenga un pedido de atención. (Wikipedia)

 
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS

• Cabina: Es el elemento portante del sistema de ascensores. Está formada por dos partes: el bastidor o chasis y la caja o cabina. En sus extremos inferior o superior, según necesidades; se encuentra el sistema de paracaídas, ya sea instantáneo o progresivo.
• Grupo tractor en los ascensores electro-dinámicos: Están formados normalmente por un motor acoplado a un reductor de velocidad, en cuyo eje de salida va montada la polea acanalada que arrastra los cables por adherencia.
• Maniobras de control: El control de los sistemas de ascensores funciona mediante sistemas electrónicos, encargados de hacer funcionar la dirección de movimiento de la cabina y de seleccionar los pisos en los que esta deba detenerse (dispositivos de seguridad, contactos en las puertas exteriores, puertas de cabina, contacto de rotura de cables, etc).
• Dispositivos de seguridad:
• Enclavamiento electromecánico de las puertas: En el acceso a los pisos, que hace imposible la apertura de todas las puertas de acceso excepto la del piso en que se halla detenida la cabina.
• Paracaídas de rotura o desequilibrio de cables de tracción: Cuando se da la caída de la cabina o sobrepasa la velocidad nominal, las guías son mordidas por las cuñas o rodillos y se produce la detención de la cabina.
• Limitador de velocidad. 
• Finales de carrera: Interrumpen la alimentación cuando la cabina rebasa los extremos en ascenso o en descenso.
• Dispositivo de parada de emergencia: Interrumpe la maniobra, corta la alimentación del grupo tractor y actúa el freno. Permite la detención del ascensor dejando sin efecto los mandos de cabina y pisos. Normalmente deja bajar la cabina en la parada más baja. 
• Timbre de alarma: Para que lo utilicen los pasajeros en caso de emergencia. En ocasiones está conectado a una línea de teléfono desde la que se puede solicitar asistencia en caso de quedar atrapado.
• Luz de emergencia: Ilumina la cabina en caso de que el alumbrado normal sea interrumpido. Sistema de Pesacargas: Evitar que el ascensor mueva más peso del máximo permitido, evitando así el desgaste excesivo del grupo tractor y los frenos. (Wikipedia)

BIBLIOGRAFÍA

ELCOMERCIO.es. Breve historia del ascensor. [En línea]. Nov. 2008. [Consulta: Abr. 15 de 2011]. Disponible en: <http://maikelnai.elcomercio.es/2008/11/19/breve-historia-del-ascensor/>

WIKIPEDIA, La enciclopedia libre. Ascensor. [En línea]. [Consulta: Abr. 15 de 2011]. Disponible en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Ascensor>

PROGRAMANDO LOS ASCENSORES

De forma general, cada ascensor, independientemente, se diseñó en base a la siguiente máquina de estados:

 

“Start” y “Stop” son pulsadores que determinan el inicio y la detención del sistema (ascensor). “Stop” puede considerarse una parada de emergencia solo que no detiene al ascensor en donde se encuentre, sino que lo lleva a la planta baja.

“Piso actual” y “Piso pedido” se determinan por pulsadores que simularán los botones que se encuentran ubicados dentro del ascensor y determinan el piso donde se quiera dirigir. Cada piso tiene un sensor que identifica que la cabina llego al final de su recorrido.

ESTADO SEGURO

El estado “Seguro” se encarga de ubicar el ascensor en el primer piso y determina el punto de inicio del sistema. Se accede a él desde cualquiera de los estados al momento de presionar el pulsador de STOP.

ESTADO QUIETO

El estado “Quieto” indica que el ascensor se encuentra en el piso al que se quiere llegar. Se accede a él de dos formas:

• Presionando el botón START siempre y cuando se encuentre en el estado “Seguro”.
• Cuando el ascensor esté subiendo o bajando, compara el pulsador presionado con el sensor del piso en el que se encuentra la cabina, si son iguales, el sistema entra en este estado.

ESTADO SUBIR

El estado “Subir” indica que se ha activado un pulsador en un piso superior al que se encuentra actualmente.

ESTADO BAJAR

El estado “Bajar” indica que se ha activado un pulsador en un piso inferior al que se encuentra actualmente.

ESTADO PUERTA

El estado “Puerta” se activa siempre que se encuentre en el estado quieto, excluyendo el primer ciclo cuando se debe presionar START. El control al abrir y cerrar la puerta, se realiza mediante los sensores finales de carrera de la cabina. La secuencia sería la siguiente:

• Al entrar al estado “Quieto”, se empieza a abrir la puerta. Al empezar éste ciclo, la cabina no podrá realizar la acción de subir o bajar.
• La activación del sensor de final de carrera que indica la puerta abierta, activa un temporizador (TON) que al terminar manda la señal para que se cierre la puerta. 
• Al activarse el sensor de final de carrera que indica la puerta cerrada, habilita la cabina para que continúe su funcionamiento.

FUNCIONES ADICIONALES

Son funciones que cumplen los 2 ascensores conjuntamente dependiendo cierta lógica, con el fin de evitar movimientos innecesarios o, en analogía con la realidad, gasto excesivo de energía. Algunas de estas funciones son:

• Cuando los 2 ascensores se encuentren en un mismo piso, y lo llamen desde cualquier otro por medio de los pulsadores ubicados en el pasillo, solo acudirá uno de ellos.
• Cuando los 2 ascensores estén en pisos diferentes y los llamen desde el pasillo en un piso distinto a los que se encuentran actualmente, acudirá el que esté más cerca. 
• Cuando uno de los ascensores esté en movimiento y el otro quieto y se haga un llamado desde el pasillo, acudirá el ascensor que esté quieto. Si el llamado se hace desde el mismo piso al que se dirige el ascensor en movimiento, el ascensor quieto no acudirá.
• Cuando los 2 ascensores estén en movimiento y se haga un llamado desde el pasillo, este piso se guardará en memoria para cuando uno de ellos pare, lo atienda. Mediante LED’s se visualizará que pisos están en memoria.

En ésta medida, el sistema cuenta con:

• 4 pulsadores internos para cada ascensor.
• 4 pulsadores externos para el pasillo. 
• 2 ascensores de 4 pisos y sus respectivos sensores. 
• 1 pulsador de START y 1 pulsador de STOP. 
• 4 LED’s que indican que pisos están en espera.

LIMITACIONES DEL PROYECTO

• A falta de pulsadores que identifiquen si el ascensor va a subir o bajar, los ascensores no son capaces de determinar un orden para acudir a los distintos llamados desde los pisos.
• No muestra algunos elementos de seguridad como por ejemplo los sensores en las puertas que determinan el cierre de estas frente a un obstáculo (más que todo fue por limitación en el simulador).
• No se muestra la acción del variador de velocidad (frecuencia).
• No muestra la acción del sistema de pesacarga que es fundamental en cualquier ascensor.