proyecto de grado aguilar dario

184 Pages·2015·7.51 MB·Spanish

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA,
AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

TESIS PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y
CONTROL

TEMA: INGENIERÍA CONCEPTUAL, BÁSICA Y DE DETALLE
PARA LA AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE RECARGA
DEL LANZADOR MÚLTIPLE TATRA

AUTOR: AGUILAR DARIO

DIRECTOR: ING. OROZCO LUIS MSc
CODIRECTOR: ING. SOTOMAYOR DANNY

SANGOLQUÍ
2015
ii
iii
iv
v

DEDICATORIA
La base de todo mi esfuerzo realizado, es inspirada día a día por mis
padres, que con su apoyo incondicional, han sido la guía tanto moral como
formativa en todo el transcurso de mi vida; Mi última dedicatoria a mi
adorado colegio que me enseñó a vivir con un pensamiento “Solo
venciéndote, vencerás”.
vi

AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por la existencia, a mi madre Cecilia por enseñarme a
vivir con honor, a mi padre Ramiro por enseñarme la importancia de la
disciplina y la humildad, a mi hermana Diana de quien aprendí su constante
competitividad, mi hermano Carlos quien me enseñó que el éxito no se
logra sin el sacrificio y espíritu de cuerpo, finalmente agradezco a la
primera persona en quien pienso cada mañana y quiero siempre, mi vida
Carol, quien siempre hace de mí una mejor persona.
vii

ÍNDICE DE CONTENIDOS
CERTIFICADO………………………………………………………………..ii
DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD………………………………..iii
AUTORIZACIÓN……………………………………………………………..iv
DEDICATORIA ........................................................................................v
AGRADECIMIENTO ............................................................................... vi
RESUMEN ........................................................................................... xix
ABSTRACT ........................................................................................... xx
1 CAPÍTULO I GENERALIDADES ..................................................... 1
1.1 Antecedentes ............................................................................ 1
1.2 Justificación e Importancia de la Modernización ...................... 3
1.3 Alcance de la Modernización del Sistema de Recarga del RM-
70 ............................................................................................. 3
1.4 Objetivo .................................................................................... 5
1.5 Requerimientos Funcionales – Automatización del Sistema de
Recarga del RM-70 .................................................................. 6
2 CAPÍTULO II INGENIERÍA CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE
RECARGA ...................................................................................... 7
2.1 Sistemas del vehículo de artillería TATRA ............................... 7
2.1.1. Sistema de posicionamiento del paquete guía ................... 9
2.1.2. Sistema de control de disparo .......................................... 17
2.1.3. Sistema de Recarga ......................................................... 21
2.2 Sistema de Recarga del vehículo RM-70 ............................... 23
2.2.1 Movimientos de la recargadora ........................................ 23
2.2.2 Espacio de trabajo de la recargadora ............................... 24
2.2.3 Elementos del sistema de recarga ................................... 27
2.3 Estado del sistema de recarga del vehículo ........................... 42
viii

3 CAPÍTULO III INGENIERÍA BÁSICA DEL SISTEMA DE RECARGA
MODERNIZADO ........................................................................... 44
3.1 Estrategia de control ............................................................... 45
3.2 Etapa de potencia para los actuadores del Sistema de Recarga
............................................................................................... 45
3.2.1 Motor DC de la recargadora ............................................. 47
3.2.2 Electroválvulas ................................................................. 49
3.2.3 Bomba hidráulica .............................................................. 50
3.3 Instrumentación para el sistema de recarga ........................... 51
3.3.1 Limitadores de posición y seguro de movimiento: ............ 52
3.3.2 Sensor para la alineación: ................................................ 53
3.3.3 Sensor de presión para el circuito hidráulico .................... 55
3.3.4 Nivel de aceite en el reservorio ........................................ 56
3.4 Control desde el tablero principal ........................................... 57
3.5 Control desde pantalla y diseño de la interfaz gráfica de
recarga ................................................................................... 60
3.6 Selección del controlador ....................................................... 64
3.7 Comunicación entre el controlador principal de recarga y el
implementado ......................................................................... 70
3.7.1 Comunicación bidireccional Controlador Recarga-
Movimiento: ...................................................................... 71
3.7.2 Comunicación unidireccional Controlador Recarga-Disparo:
71
3.7.3 Controlador principal – Controlador implementado .......... 72
3.7.4 Controlador principal – Pantalla –Control implementado .. 73
4 CAPÍTULO IV INGENIERÍA DE DETALLE DEL SISTEMA DE
RECARGA MODERNIZADO ........................................................ 76
ix

4.1 Detalle de la etapa de potencia .............................................. 76
4.1.1 Motor DC de la recargadora ............................................. 77
4.1.2 Electroválvulas ................................................................. 78
4.2 Detalle de la Instrumentación ................................................. 80
4.2.1 Limitadores de posición: ................................................... 80
4.2.2 Sensores inductivos para la alineación: ........................... 82
4.2.3 Manómetro para la bomba hidráulica ............................... 84
4.3 Detalle de los controladores ................................................... 86
4.4 Detalle del controlador respaldo ............................................. 89
4.5 Detalle del controlador principal e interfaz gráfica .................. 90
4.6 Detalle de la red de comunicación entre sistemas ................. 92
4.7 Detalle de los elementos de protección .................................. 94
5 CAPÍTULO V SIMULACIÓN Y RESULTADOS ............................. 97
5.1 Configuración de red previa a la simulación del proceso de
recarga ................................................................................... 97
5.1.1 PLC (Controladores) ......................................................... 97
5.1.2 Pantalla .......................................................................... 100
5.2 Simulación del proceso de recarga ...................................... 101
5.3 Evaluación de la Interfaz ...................................................... 109
5.4 Comparación del sistema modernizado versus el sistema
anterior ................................................................................. 113
6 CONCLUSIONES: ...................................................................... 115
7 RECOMENDACIONES: .............................................................. 116
8 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................... 117
9 ANEXO A Cálculos: .................................................................... 119
9.1 ANEXO A.0 Cálculo de la presión en el avance del émbolo: 119
x

9.2 ANEXO A.1 Efecto del diámetro del cilindro sobre la presión del
mismo: .................................................................................. 123
9.3 ANEXO A.2 Cálculo de la presión en el retroceso del émbolo:
............................................................................................. 124
9.4 ANEXO A.3 Cálculo de la potencia de operación de la bomba
hidráulica: ............................................................................. 124
9.5 ANEXO A.4 Propiedades de líquidos: .................................. 131
9.6 ANEXO A.5 Coeficiente de fricción de un fluido sobre una
tubería: ................................................................................. 132
9.7 ANEXO A.6 Cálculo de la potencia de operación del motor DC:
............................................................................................. 132
9.8 ANEXO A.7 Cálculo de la potencia de operación de las
electroválvulas: ..................................................................... 134
9.9 ANEXO A.8 Cálculo de la frecuencia de procesamiento de tres
tipos de PLCs: ...................................................................... 135
9.10 ANEXO A.9 Cálculo de la potencia de operación de los
servomotores de posicionamiento: ....................................... 140
9.11 ANEXO A.10 Cálculo del tiempo de ejecución del proceso (y
mando) modernizado ............................................................ 144
10 ANEXO B Código del programa (PLC): ...................................... 146
10.1 Subir ..................................................................................... 146
10.2 Bajar ..................................................................................... 148
10.3 Girar a -90° ........................................................................... 149
10.4 Girar a 0° .............................................................................. 150
10.5 Recargar ............................................................................... 151
10.6 Retroceder ............................................................................ 152
10.7 Limite pasos ......................................................................... 153
10.8 Recarga Automática ............................................................. 153