1 Curso PLC Ing. Sierra

Contenido Introducción Objetivo Conceptos P.L.C Equipo Control Diag. Bloque Funcionamiento Configuración Hardware Software Programación Lenguajes Instrucciones Direccionar Instalación Componentes Puesta punto Mantenimiento Selección

SIERRA

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Controladores Lógicos Programables Introducción El curso ofrece los conocimientos básicos necesarios sobre los Controladores Lógicos Programables, haciendo referencia a los diferentes tipos y marcas solo como presentación sin ahondar en ellos. La información completa y detallada de cada uno de ellos se encuentra en los manuales de cada fabricante. En la actualidad la gran mayoría de las instalaciones industriales poseen dichos controladores, los cuales deberán ser atendidos por personal capacitado para su selección, programación , montaje y mantenimiento. Objetivo General Desarrollar conocimientos, habilidades y destrezas a nivel básico para identificar, ensamblar, configurar, programar e interconectar un Controlador Lógico Programable.

Controladores Lógicos Programables Conceptos básicos Controlador Lógico Programable El PLC es un equipo electronico ü digital de alto rango de flexibilidad, que puede ser programado de acuerdo con una secuencia lógica de actividades por realizar, capaz de controlar eficientemente y en tiempo real un determinado proceso industrial. ü

Toda máquina electronica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial, procesos industriales.

Controladores Lógicos Programables ... Controlador Lógico Programable ü Caja negra en la que existen terminales de entrada a los que conectarán pulsadores, fotoceldas, etc. Unos terminales salida a los que se conectarán bobinas, solenoides, etc. de forma que la actuación de las salidas están en función de señales de entrada que estén activadas en cada momento.

se de tal las

PLC-5 Allen Bradley

Controladores Lógicos Programables Antecedentes Año ü

Antes de 1968

Dispositivo ü

Sistemas con relés

Caracteristicas ü

Rígidos y robustos

ü ü

ü

1968

ü

1969

Se establecen las especificaciones del primer PLC

ü

Aparece el primer PLC

Dispositivos de estado sólido. ü Resistentes a ambientes industriales. ü Fácil de programar y mantener. ü Expandible. ü Reajustable. ü Reduce el tiempo de reparación o de parada de planta. ü

Cumple con las especificaciones originales.

Controladores Lógicos Programables Evolución

Desde que aparecen hasta nuestros días, su evolución se ha caracterizado por : • Inicialmente solo realizaban control ON/OFF • Incorporación de funciones de comparación • Incremento de su capacidad de memoria • Incorporación de capacidad de comunicación • Desarrollo de interfaces de entrada y salidas remotas • Desarrollo de software para su uso • Incorporación de funciones de control analógico • Incorporación de mecanismos de control de fallas.

Controladores Lógicos Programables Equipos de Control según su adaptabilidad Son aquellos equipos diseñados para realizar actividades, tanto especificas como múltiples de control, correspondientes a determinados procesos industriales. Se dividen en Control rigido y Control flexible. De control rígido Son aquellos equipos diseñados para realizar exclusivamente una actividad especifica de control correspondiente a un determinado proceso. Estos diseños pueden ser hechos con técnicas de relés o de circuitos impresos. Controlador A

Maquina o Proceso A

Controlador B

Maquina o Proceso B

Controladores Lógicos Programables ....de control rígido Ventajas ü

Facilidad de instalación. ü Procedimientos sencillos de mantenimiento. ü Facilidad de calibración. ü No requiere de personal altamente clasificado.

Desventajas ü ü ü ü ü ü ü

Menor tiempo de vida útil. Mayor volumen. Mayor consumo de energía. Mayor generación de ruido. Mayor costo a largo plazo. Rigidez propiamente dicha. Mayor frecuencia de mantenimiento.

De control flexible Son aquellos equipos diseñados para realizar multiples actividades de control industrial, de fácil adaptación a los requerimientos del usuario, entre estos se ubican los PLC ya que pueden cambiar su función de control cuando se modifica el programa por ejecutar.

Controladores Lógicos Programables ....de control flexible P.L.C A A B

. .

Maquina o Proceso A

Maquina o Proceso B

Selector del proceso por controlar

Ventajas ü

Desventajas

Espacio físico reducido (menor ü Instalación más compleja (técnivolumen). camente) ü Mayor economía a largo plazo ü Se requiere de personal capacitado con (menor costo). el conocimiento y la pericia para operar y programar el equipo. ü Mayor cobertura o alcance. ü Flexibilidad propiamente dicha. ü menor velocidad de respuesta. ü Menor consumo de energía. ü Mayor confiabilidad.

Controladores Lógicos Programables Clasificación de los P.L.C. Pueden ser clasificados desde diferentes puntos de vista: ü Según su presentación física. ü Según su capacidad de entradas y salidas.

Según su presentación física Compacta Presenta en un solo bloque todos sus fuentes de alimentación, CPU, memorias, entradas, salidas, etc.

Controladores Lógicos Programables ...según su presentación física Modular Se divide en módulos o partes del mismo que realizan funciones especificas, separan las E/S del resto del PLC, en un bloque compacto están reunidas la CPU, memorias y fuentes de alimentación y separadamente las Entradas y salidas.

Controladores Lógicos Programables Según su capacidad de entradas y salidas. Tipos Numero de E/S discretas

Micros

Pequeños

medianos

Grandes

Desde 16 hasta 64 por unidad básica.

Desde 24 hasta 255 I/O.

Desde 256 hasta 1023 I/O

Mas de 1024 I/O directas.

Capacidad de Desde 64 hasta 128 expansión

Desde 64 hasta 256 I/O.

Desde 256 hasta 2048 I/O

Mas de 8192

Numero de E/S análogas

Desde 8 hasta 128

Desde56 hasta 1023 I/O análogas

Desde 128 a 2048 y mas

Numero En su mayoría no máximo de usan chasis remoto chasis remoto

Desde 24 chasis remoto

Desde 6 hasta 48

Desde 14 a 128 y mas

Velocidad de 9600 Baudios comunicación entre remotas

Desde 9600 Baudios De 19,2 Kbaudio a a 128 Kbaudios 115 Kbaudio

De 115 Kbaudio a 1 Mbaudio

Módulo de propósito especial

Puerto paralelo, redes control de motores, lógica I/O, fuente AC/DC, interfaz red local (LAN), Basic, PID.

I-faz red ETHERNET vídeo gráfico, generación pulsos, posicionamiento CAD, lazos de control. Control de válvulas, fibra óptica.

Desde 2 hasta 32

Algunos modelos poseen: Generador de pulsos, multiplexado de I/O..

I-faz comunicación, ctl motores, ASCII, i-faz radio frecuencia bitácora eventos, despliegue numérico y alfanumérico, etc.

Controladores Lógicos Programables Otras clasificaciones, según programas e interfases. Tipos

Micros

Pequeños

medianos

Grandes

Lenguaje de alto nivel

Diagramas lógicos, Listado de estado, diagrama escalera diagramas lógicos, diagrama escalera

Los anteriores, Fortran, Lotus, Basic.

C, assembler y los manejados por PLCs medianos

Puerto serial

RS 232, RS422

RS 232, RS 423

RS 232, RS 422, RS 423

RS 232, RS 422, RS 423

Programado por : HH, CRT, PC

HH, PC

HH, CRT, PC

HH, VAX, PC

HH, CRT, PC, VAX

Carga de programas: Unidad de cinta, Disco

Floppy Disk

Cinta, Floppy Disk

Cinta, Floppy Disk, EEPROM

Cinta, Floppy Disk, EEPROM

LD, PL

LD, PL, I/O

LD, PL, I/O

Documentación: LD, PL Listado PL, Diagrama escalera LD, Cableado

Controladores Lógicos Programables Otras clasificaciones, según procesamiento y memorias. Tipos Cap. máxima memoria Memoria de aplicación

Micros

Pequeños

De 2 K hasta 32 K De 4 a 64 K Hasta 16 K

medianos

Grandes

De 16 a 64 K

128 K y mas

Hasta 32 K

Hasta 32 K

64 K y mas

Tipo barrido 1K memoria

< 10 ms

5 ms

4 ms

0,75 ms

Control PID

No

No

Si

Si

Operaciones matemáticas

Matemáticas, Lógicas

Matemáticas, trigonometricas, lógicas matrices.

Matemáticas, punto flotante, trigonométricas

Anteriores y operaciones de doble precisión

Direccionamiento indirecto, saltos, corrimiento de bits, transmisión de data

PID de relación, integración, filtro, funciones, carga y descarga FIFO, generación función

Control a lazo cerrado, diagnostico de archivos, almacenamiento de banderas, resta.

Instrucciones de Entradas de pulso, alto nivel saltos secuenciales, incorporadas pulsos, PID, rampas

Controladores Lógicos Programables Soporte (chasis) para P.L.C. Es una estructura físicamente rígida diseñada para sostener los diferentes módulos de un PLC.

Composición Los chasis están compuestos por ranuras (slot’s) donde se instalan las tarjetas y se fijan mecánicamente, generalmente en forma vertical. El chasis posee una tarjeta de interconexión con conectores tipo peine situados en la parte posterior. El diseño puede cambiar dependiendo de cada fabricante.

Controladores Lógicos Programables Diagrama de bloque de un P.L.C. Es una gráfica en donde aparecen los bloques que constituyen un P.L.C y las interrelaciones entre ellos.

s re o d a t u c A

s e r o d a t p a C

Consola de programación

Dispositivos periféricos

Controladores Lógicos Programables I. Módulos de entrada: Son los módulos a los cuales se conectan los elementos captadores de señales del proceso. Funciones

ü

Proporcionan terminales de conexión para los cables que enlazan los dispositivos captadores provenientes del campo o proceso con el P.L.C. ü Ofrecen una indicación visual del estado de las entradas. ü Acondicionan los niveles de tensión y/o corriente provenientes del proceso, compatibles con los niveles requeridos por el P.L.C. ü Mantienen aislados los circuitos de campo o proceso, de los circuitos internos del P.L.C.

Controladores Lógicos Programables ...módulos de entrada Tipos

Discreta

Aceptan solamente dos niveles de tensión (alto, bajo), que pueden ser tanto alterna como continua. Entre estos, se pueden mencionar: de 24 VDC, de 30 VDC y de 115 VAC.

Analógica Aceptan como entrada un rango de valores entre dos limites, tanto en tensión como en corriente. Entre estos, se pueden mencionar: de 4 a 20 mA, de 1 a 5 VDC, de 0 a 10 VDC, de 10 a 50 mVDC (termocuplas) y de registros.

Controladores Lógicos Programables II. Módulos de salida: Son los módulos a los cuales se conectan los elementos actuadores del proceso. Cumplen funciones similares a los módulos de entrada. Funciones

ü

Proporcionan terminales de salida para conectar los cables que van hacia los dispositivos actuadores ubicados en el campo o proceso. ü Ofrecen una indicación visual del estado de las salidas. ü Acondicionan los niveles de tensión y/o corriente provenientes del P.L.C. En los niveles requeridos por los actuadores utilizados en el campo o proceso. ü Aíslan eléctricamente los circuitos electrónicos pertenecientes al P.L.C de los niveles de voltaje empleados por los dispositivos actuadores, ubicados en el campo o proceso.

Controladores Lógicos Programables ...módulos de salida Tipos

Discreta

Estos módulos generan dos niveles de tensión (alto, bajo), que pueden ser tanto alterna como continua. Entre estos, se pueden mencionar: de 24 VDC de 115 VAC. Las salidas se dan a relé o a transistor. La salida a transistor se utiliza cuando los actuadores son a C.C, las de relés suelen utilizarse para actuadores a C.A

Analógica Producen una salida que comprende un rango de valores entre dos limites. Entre estos, se pueden mencionar: de 4 a 20 mA, de 1 a 5 VDC, de 0 a 10 VDC y de registros. en las analógicas es necesario un convertidor digital analógico (D/A).

Controladores Lógicos Programables Funciones de los módulos Entrada / Salida Módulo

Función ü

Digital

Permite la conexión entre los elementos de campo que utilicen o generen señales digitales y el CPU del PLC. ü Permitir al controlador medir presiones, posiciones, proximidad, temperatura, movimiento o cualquier elemento que utilice dos estados como señal de información. comandos a diferentes dispositivos que tengan ü Enviar comportamiento digital (dos estados). ü

Analógico

Realizar la transformación de las señales (temperatura de un liquido, presión de un tanque, etc.) continuas del proceso, en variables numéricas manejadas por el controlador y viceversa ü

Especial

Ejecutar funciones particulares o sofisticadas, a fin de garantizar el manejo de un gran numero de situaciones. Ejemplo. Módulos de comunicación, de termocuplas, módulos para el control PID, arrancadores de motor, contadores de alta velocidad, entre otros.

Controladores Lógicos Programables III. CPU: Es la Unidad Central de Procesamiento. Funciones

ü

Comandar y gobernar las actividades del sistema, esta unidad constituye el cerebro del PLC. ü Supervisión y control del tiempo del ciclo (watchdog), tabla de datos, alimentación, batería, etc. ü Autotest en conexión y en la ejecución del programa. Generación del ciclo base de tiempo. ü Inicio del ciclo de exploración del programa. ü Comunicación periféricos/unidad de programación.

Componentes

ü ü ü ü ü

Unidades de procesamiento aritmético lógico. Procesamiento de datos. Unidades de comunicación de datos. Unidades de control de entradas y/o salidas. Memoria principal.

Controladores Lógicos Programables ...CPU La CPU está constituida por: procesador, memoria y circuitos auxiliares asociados Area de la CPU Area de Memorias

µP

Programa y memoria del sistema (ROM)

Memoria de datos RAM

Memoria de trabajo o usuario RAM

Otros elementos analog/dig.

Bus CPU

Area de Fuente de alimentación

De red de alimentación

Interfaz de unidad de programación

A unidad de Programación

interfaces

Interfaces de periféricos

A Periféricos

Interfaces de entradas / salidas

Area de

Entradas

De campo

E/S

Salidas

A campo

A Bus externo

Controladores Lógicos Programables ...CPU Componentes de un P.L.C e interacción entre ellos.

Controladores Lógicos Programables ...CPU Encargada de convertir los niveles de voltaje de Fuente de alimentación línea a los niveles lógicos requeridos por los circuitos electrónicos del P.L.C, los más usados son: 24VAC, 120VAC, 220VAC y 24VDC Batería

µP

Suministra la alimentación requerida por las memorias RAM para conservar la información contenida en estas en caso que el PLC quede desenergizado, son comúnmente de Litio y su nivel de salida es aprox. 3,7 Voltios. Dispositivo electrónico integrado con gran capacidad de cálculo y control, capaces de manejar datos, realizar operaciones log./aritmético y ejecutar rutinas de mantenimiento acciones previamente programadas por el fabricante. 4, 8, 16 y 32 bits.

Controladores Lógicos Programables ...CPU Memoria

Es un dispositivo electrónico integrado, capaz de almacenar información de tipo digital (datos) de manera ordenada en cada una de sus localidades.

Unidad de memoria

Es donde se almacena la información y los programas que procesará el P.L.C, es modificada por el usuario, existen varios tipos.

...tipos

RAM (Random accesss memory),Memoria donde se realizan los procedimientos de lectura y escritura. Se pierde al faltarle la corriente. ROM (Read only memory), Las instrucciones o datos contenidas en ella las graba el fabricante y el usuario no puede alterar su contenido, solo se puede leer. Se mantiene ante la falta de corriente.

Controladores Lógicos Programables ...CPU ...estructura

...utilización

Los chips de memoria están organizados en octetos, y a su vez estos en palabras. Cada palabra = 16 bits = 2 bytes Cada posición de memoria suele contener 16 bits de información. Cada palabra o registro define una instrucción. La cantidad de palabras de que dispone una memoria se expresa en Kb. Kb = 1024 Bytes. Se utilizarán el tipo, según la función asignada ü Memoria de usuario: Tipo RAM, leída por µP es utilizada por el usuario para grabar el programa. ü Memoria de Tabla de datos: Tipo RAM, en ella se encuentra la imagen de los estados I/O. ü Memoria y programa del sistema: memoria del sistema (RAM) y la firmware (ROM).

Controladores Lógicos Programables IV. Módulos de interfase de comunicación: Son circuitos que permiten la comunicación de la CPU con el exterior llevando la información acerca del estado de las entradas y transmitiendo las ordenes de activación de las salidas. Enlaces tipo RS-232 o RS422 comunicación mediante código ASCII. Actividades

Estos módulos permiten realizar varias actividades por separado: ü Comunicación entre una PC y el PLC. ü Comunicación entre PLC y remota (RTU). ü Comunicación entre PLC’s. ü Comunicación entre un PLC maestro y un chasis de entradas/salida. ü Comunicación entre PLC e impresora.

Controladores Lógicos Programables ...módulos de interfase de comunicación Dispositivos La programación se realiza utilizando una unidad programadora manual, una computadora portátil o De dependiendo de factores como programación persona, disponibilidad, utilización del PLC, etc. Entre las funciones que son capaces de ejecutar: ü

Programación. ü Grabación de Programas. ü Visualización y verificación dinámica del proceso. ü Modos de servicio.

Controladores Lógicos Programables ...módulos de interfase de comunicación Periféricos

Son equipos auxiliares y físicamente independientes del PLC entre los cuales podemos mencionar: ü

Impresoras, permiten obtener en papel el listado de instrucciones, programas de usuario, entre otros. ü Unidades de disquetes o memoria, permite grabar los programas en unidades disquetes o memorias EEPROM. ü Monitores. ü Lectores de códigos de barra. ü Display y teclados. ü Unidades de pruebas.

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Controladores Lógicos Programables

Ciclo de funcionamiento de un P.L.C. Es el conjunto de actividades que realiza el P.L.C en forma secuencial y repetitiva, que tiene la finalidad de asegurar el perfecto funcionamiento de cada parte física y la correcta interpretación y ejecución de las instrucciones del programa. Encendido

Transferencia de los datos de la imagen de salida a módulos

Comunicación PLC con otros elementos del sistema

Supervisión y chequeo

Ejecución del programa y actualizción de la imagen de salida

Barrido de entradas (scan) y actualización de la imagen de entradas

Obtención de la configuración


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...ciclo de funcionamiento de un P.L.C. Proceso Desde que se enciende el PLC hasta que se normaliza, el general PLC ejecuta lo siguiente: ü Obtiene información básica fabricante – usuario. ü Supervisa y chequea internamente su sistema. regisü Procede a explorar (scanning) sus entradas trando los estados de estas en la tabla imagen de entradas y las salidas con los valores de la tabla imagen de salida. ü Procede a ejecutar las instrucciones del programa, modificando o actualizando la tabla de datos (salidas). ü Al finalizar transfiere los resultados de la tabla imagen a los módulos de salida. ü Chequea la comunicación con los otros elementos del sistema, interfaz hombre-maquina, remotas, etc. ü Comienza a repetir las operaciones.

Imagen o estado de las entradas

Entradas

Elab. Instrucciones del programa

Ejec. Estado de las salidas 0 ó 1

Salidas


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...ciclo de funcionamiento de un P.L.C. Principios de operación Se basa en la ejecución cíclica del programa de control que se encuentra almacenado en su memoria.

Lee las entradas

Actualiza salidas

Ejecuta el programa de control y activa las bobinas internas ON/OFF

El proceso secuencial de leer entradas, ejecutar el programa y actualizar salidas se conoce como Scanning . El Scan Time, es el tiempo requerido por el PLC para realizar un ciclo completo de operación. Este ciclo tiene una duración de tiempo especifico que va a depender de la cantidad de instrucciones que abarca el programa, Los ciclos se realizan en 10, 5, 2 y 1 mseg/Kbytes de programa, en algunos equipos es configurable.

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Controladores Lógicos Programables Configurar un P.L.C.

Definición Es el proceso de suministrarle la información referente a los módulos a utilizar, la posición de estos en el chasis, tipo de comunicación y en general toda actividad necesaria para que el P.L.C trabaje correctamente. Pasos Generalmente, se deben realizar los siguientes pasos: ü Definir el tipo de P.L.C (modelo, serie, memoria, protocolos, etc.) ü Definir cantidad y cualidad de entradas y salidas. ü Seleccionar los slot’s del chasis que contendrán tarjetas I/O. ü Darle una respectiva dirección a cada I/O siguiendo una secuencia lógica. ü Definir el tipo de tarjeta de comunicación (de ser necesario).

Controladores Lógicos Programables ...configurar un P.L.C. Configuración del “Hardware” Es el proceso de preparar cada uno de los elementos del sistema para que interactuen en la forma deseada. Configuración del “Software” Es dar las pautas en cuanto a canales de comunicación, memoria, tipos de archivos, fijar parametros no fisicos necesarios para que el sistema funcione. Tipos de configuración Local

En la configuración local los módulos I/O se encuentran en el mismo chasis del procesador.

Remota En la configuración remota los módulos I/O se encuentran en chasis distintos al del procesador. Local / remota

Es una combinación de las dos anteriores.

Controladores Lógicos Programables Configuración de un P.L.C-5 Allen Bradley.

Configuración del “Hardware” Configuración del chasis El chasis del PLC-5 se configura por medio de un grupo de 8 DipSwitch y un puente ubicado en el backplane a nivel del primer slot. La función de los Dip-Switch depende de si én el chasis hay un módulo procesador o un adaptador. El jumper en elchasis se usa para seleccionar la ubicación de la fuente de alimentación que se va a emplear (dentro o fuera del chasis).













Controladores Lógicos Programables Configuración del Procesador En la familia P.L.C-5 existen Dip-Switch para la configuración de los procesadores. En algunos modelos los Dip-Switch configuran los mismos parámetros tal es el caso de los modelos P.L.C-5/10, 5/12, 5/15 y 5/25 que utilizan los Dip-Switch SW1, SW2 y SW3 y los modelos 5/11, 5/20, 5/30, 5/40, 5/40L, 5/60 y 5/60L que utilizan los Dip-Switch SW1, SW2.










Controladores Lógicos Programables Configuración del “Software” La configuración del Software se divide en tres partes: Configuración del “Software del terminal de programación. Se seleccionan las opciones del sistema, opciones de color de la presentación en pantalla, ruta de directorios, configuraciones para impresora y estado de arranque del terminal. Configuración fuera de línea (off-line). En esta configuración se crea o se selecciona un archivo en la memoria del terminal de programación para su edición fuera de línea. En el se indica: nombre del archivo, modelo y serie del procesador y si posee o no memoria extendida. Estos programas podrán ser cargados posteriormente al P.L.C. Configuración en línea (on-line). En esta configuración se especifica el modo de comunicación entre el terminal de programación y el procesador.

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Controladores Lógicos Programables Programar un P.L.C.

Definición Consiste en proporcionarle, a tráves de una interfaz de programación la secuencia lógica de actividades que ese equipo tiene que cumplir para ejercer control de una manera apropiada. Modos de trabajo del interfaz de programación. Fuera de línea (off-line) Sin ejecutar el programa que se está editando. Se puede escribir, corregir el programa, etc. realizar un programa sin necesidad de que la interfaz de programación esté conectada al P.L.C. En línea (on-line) La interfaz de programación debe estar conectada al P.L.C de esta forma el usuario se comunica directamente con el, el programa en el P.L.C está en reposo.

Controladores Lógicos Programables Lenguajes de programación.

Mnemónico. Lista de instrucciones, booleanos, abreviaturas mnemotécnicas, AWL. Plano de funciones. Bloques funcionales, logigrama, FUP. Grafcet. Diagrama funcional, diagrama de etapas o fases. Organigrama. Diagrama de flujo. Diagrama de escalera. Diagrama de contactos, plano de contactos, esquema de contactos, KOP.

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. Organigrama. También llamado diagrama de flujo y flujograma, es un sistema de representación que se basa en una serie de figuras geométricas, utilizadas como símbolos, unidas por líneas y que tienen como misión mostrar gráficamente un proceso o un problema, analizar las partes y darles solución. Los símbolos utilizados son los siguientes: Inicio y fin del organigrama

Información o Datos

Decisión

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. Líneas orientadas

Grafcet. Gráfico de orden etapa transición, es un método por el cual se describen en una forma gráfica perfectamente inteligible las especificaciones de cualquier automatismo, el ejemplo siguiente nos da una idea simplificada de este sistema.

1

Inicialización o etapa inicial

Transición o condición asociada

Etapa

2

Acción asociada a la etapa 2 (salida) Transición o condición asociada

Etapa

3

Acción asociada a la etapa 3 (salida) Transición o condición asociada

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. X1

Plano de funciones. Su semejanza con los símbolos lógicos o puertas lógicas hace interesante este lenguaje por la facilidad en su representación para los conocedores de la electrónica lógica.

X2

X4

Y1

X5

X3

Y1

El esquema en plano de funciones del ejemplo anterior es el siguiente: X1

&

X2

> X4 X5 Y1

&

& =

Y1

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. Plano de funciones. Es un lenguaje en el cual cada instrucción se basa en las definiciones del álgebra Boole o álgebra lógica. A continuación algunos nemónicos con indicación de lo que representan:

STR: Operación inicio contacto abierto. STR NOT: Operación inicio contacto cerrado. AND (Y): Contacto serie abierto. OR (O): Contacto paralelo abierto. AND NOT: Cont. serie cerrado. OR NOT: Contacto paralelo cerrado. OUT: Bobina de relé de salida. TMR: Temporizador. CNT: Contador. MCS: Conexión de una función a un grupo de salidas. SFR: Registro de desplazamiento.

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. Diagrama de escalera. Es una técnica de programación utilizada en el desarrollo de algoritmos de control de sistemas o procesos basados en PLC.

La representación de los diagramas de escalera está compuesto fundamentalmente por un área que contiene las condiciones que son evaluadas y por otra, la salida asociada a dichas condiciones

Controladores Lógicos Programables ...lenguajes de programación. Diagrama de escalera. Inicialmente utilizaba instrucciones básicas, pero con el paso de los años, se le han incorporado funciones mas complejas y poderosas obteniendose un lenguaje avanzado de programación. Básicas. ü Contactos ü Bobinas ü Temporizadores ü Contactores ü Bobinas de retención ü Suma, resta, multiplicación

Avanzadas. ü Raíces cuadradas ü Mover registros ü Diagnosticar bloques ü Secuenciadores ü Funciones PID ü Manejo de redes

Controladores Lógicos Programables Juego de instrucciones para P.L.C Allen Bradley.

Instrucciones tipo relé. Se usan para controlar el estado de bits en la tabla de datos como por ejemplo los bits de entrada o los bits de palabras de control del temporizador. Las instrucciones tipo relé permiten:

Controladores Lógicos Programables Instrucciones tipo relé

Normalmente abierto


Normalmente cerrado




Controladores Lógicos Programables Juego de instrucciones para P.L.C Allen Bradley.

Instrucciones tipo Temporizadores y contadores. Estas permiten el control de las operaciones en base a tiempo o a número de eventos, las instrucciones disponibles son:

Controladores Lógicos Programables Instrucciones tipo temporizadores y contadores

Controladores Lógicos Programables ...instrucciones tipo temporizadores y contadores







Controladores Lógicos Programables Direccionamiento de un P.L.C Allen Bradley Consiste en asignar la dirección a los diferentes módulos según reglas establecidas.

Slot: Corresponde a la ubicación física, ranura donde se instala una tarjeta. Grupo (E/S): Unidad de direccionamiento que corresponde a una palabra de la tabla de imagen de entrada (16 bits) y una palabra de la tabla de imagen de salida (16 bits), máximo 16 entradas y 16 salidas Rack: Unidad de direccionamiento que corresponde a 8 palabras de la tabla de imagen de entrada y salida, un rack contiene 8 grupos de E/S.(0-7)

Controladores Lógicos Programables Direccionamiento de un P.L.C Allen Bradley

Usualmente utilizado con módulos I/O de 8 puntos










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Controladores Lógicos Programables Condiciones ambientales del entorno físico.

Normalmente y salvo indicación expresa del fabricante, el entorno donde se ubique el P.L.C deberá reunir las condiciones minimas: ü Ausencia de vibraciones, polvo, etc. ü No exposición directa a los rayos solares o fuente calorífica intensa, temperatura por encima de 50/60 °C. ü No elegir lugares donde la temperatura descienda por debajo de 5 °C o se puedan producir condensaciones. ü Evitar situarlo junto a líneas de alta tensión. ü Por seguridad, ambiente exento de gases inflamables. ü No situarlo en ambientes donde la humedad relativa se encuentre por debajo 20 % o por encima del 90 %. ü Ausencia de gases corrosivos.

Controladores Lógicos Programables Distribución de componentes.

El PLC debe ser colocado en un armario metálico, tomando en cuenta ventilación, en el armario se deben ubicar los elementos necesarios como son: ü Interruptor de alimentación. ü Relés, Contactores, etc. ü Fuentes de alimentación. ü Regleta de borneras. ü Canaletas de cableado. ü Las protecciones correspondientes. Generalmente se sitúan verticalmente sobre carril DIN o placa perforada.

Controladores Lógicos Programables Cableado de un P.L.C

Para un correcto cableado hay que tener en cuenta las siguientes reglas mínimas: ü Separar los cables que conducen C.C de los de C.A para evitar interferencias. ü Separar los cables de entrada de los de salida. ü Separar los conductores de las E/S analógicas de las digitales. ü Colocar los cables de potencia que alimentan Contactores, fuentes de alimentación, etc. en canaletas distintas de los cables de E/S. ü En cuanto al cableado externo, los cables de alimentación y los de E/S se recomienda una separación de 30 cmts mínimo si descorren paralelos.

Controladores Lógicos Programables Alimentación de un P.L.C

La alimentación de un P.L.C es un factor importante, se debe tener en cuenta las siguientes reglas: ü Una tensión estable del valor indicado por el fabricante y exenta en lo posible de picos. ü Unas protecciones contra sobrecarga y cortocircuitos por medio de interruptores, fusibles, etc. así como contra derivaciones a tierra. ü Una tierra del valor adecuado y debidamente señalizada mediante conductor amarillo-verde. Si la instalación no la posee se deberá habilitar una de 3 a 5 Ohm (W). ü Un circuito que nos permita conectar y desconectar en el momento preciso el circuito o parte del mismo.

Controladores Lógicos Programables Puesta a punto y en servicio.

Es la supervisión total del sistema y la realización de todas aquellas tareas que sean necesarias para dejarlo en condiciones de iniciar su funcionamiento. A) Sin tensión. Verificación del hardware. ü La correcta conexión de todos los componentes del sistema, incluidas las alimentaciones, de acuerdo a los esquemas correspondientes. ü La firme sujeción de todos los cables a las regletas, a la CPU, E/S, fuentes de alimentación etc. ü La exacta identificación de todos los cables con letras o números. ü La correcta conexión del cable de tierra.

Controladores Lógicos Programables ...puesta a punto y en servicio. B) Con tensión. Verificación del sistema automático. ü Con el PLC en modo STOP, alimentar el sistema, pero no las cargas. la no indicación de error de los leds ü Comprobar correspondientes a la CPU. ü Comprobar el correcto funcionamiento del sistema de parada/arranque de las E/S y en forma general. ü Con el PLC en modo RUN, verificar que las salidas responden de acuerdo al programa al activar las entradas. las cargas y realizar la prueba real de ü Alimentar funcionamiento general del sistema.

Controladores Lógicos Programables Mantenimiento de un P.L.C

El PLC necesita de una rutina de mantenimiento preventivo o inspección periódica que puede variar desde semanalmente hasta anual dependiendo de la complejidad del sistema. La confiabilidad de estos sistemas es alta, pero se debe reducir la posibilidad de una falla por las consecuencias que esta pudiera traer. Se debe tener un Check list por cada equipo donde incluya: ü Inspección visual de elementos, cables, tornillos, leds. ü Condiciones ambientales, valores de temperatura, humedad, polvo, vibraciones. ü Medidas de tensión de alimentación.

Controladores Lógicos Programables ...mantenimiento de un P.L.C Otra labor de mantenimiento es la localización y corrección de fallas o mantenimiento correctivo, estas deben ser solucionadas a la mayor brevedad para evitar el impacto sobre la operatibilidad de la planta. La detección de fallas se determinan generalmente por: ü Lista de mensajes de error correspondiente a los leds indicadores de la CPU. ü Por las indicaciones que aparecen en el display de la consola de programación. Generalmente los fabricantes incluyen en los manuales los Troubleshooting necesarios para la solución de fallas.

Controladores Lógicos Programables Factores a considerar para la selección de un P.L.C 1. Requerimiento de ü Especificar el tipo, cantidad y la posición de los dispositivos entrada / salida de entrada y salida. ü Considerar el tipo de señales. ü Considerar la potencia de las señales. ü Analizar las características de la interface (centralizadas o remotas) a fin de ajustarla a los requerimientos de los equipos. 2. Requerimiento de memoria 3. Requerimiento de programación 4. Periféricos

ü

Especificar el tipo y la capacidad de memoria, la cual dependerá de las características de operación del sistema y del programa. ü ü ü ü ü ü

Especificar el tipo a utilizar para la programación. Indicar el tipo de método de programación. Considerar la existencia de interfaces hombre-maquina. Verificar si habrá acceso a teclados por parte del operador. Confirmar si se generará reportes para gerencia o alarmas. Verificar si se dispondrá de conexiones a redes de datos.

Controladores Lógicos Programables Como seleccionar un P.L.C Pasos

Aspecto a considerar

1. Estudie el proceso a ser controlado Control distribuido ü Control centralizado. ü Control individual

2. Determine el tipo de control que se va a implementar

ü

3. Determine las interfaces de E/S requeridas

ü Numero

4. Determine el software y el tipo de funciones

ü

5. Considere el tipo de memorias

ü

y especificaciones de entradas y salidas analógicas ü Requerimientos de módulos remotos. ü Necesidad de módulos especiales y futuras expansiones. ü ü

Escalera, booleana y otros. Instrucciones básicas (timers, contadores, etc.) Instrucciones especiales (PID, curvas, etc.)

Volátiles. ü No Volátiles (EPROM, EEPROM). ü Combinaciones de memoria.

Controladores Lógicos Programables ...como seleccionar un P.L.C Pasos 6. Estime la capacidad de las memorias

Aspecto a considerar ü

Aproximación basada en memoria por instrucción. ü Capacidad adicional de las futuras expansiones.

7. Evalúe el tiempo scan del procesador 8. Defina los requerimientos de programación y almacenamiento

ü

9. Defina los periféricos requeridos

ü

10. Determine restricciones físicas o ambientales

Computadoras. ü Discos de almacenamiento. ü Programadores manuales Monitores gráficos. ü Interfaces con el operador. ü Impresoras. ü

Espacio disponible para el sistema. ü Condiciones ambientales.

Controladores Lógicos Programables Ventajas de un P.L.C

Las condiciones favorables que presenta un PLC son las siguientes: ü Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos. ü Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar cableado ni añadir aparatos. ü Mínimo espacio de ocupación. ü Menor costo de mano de obra de instalación. ü Economía de mantenimiento. ü Posibilidad de gobernar varias maquinas con un PLC. ü Menor tiempo para la puesta en funcionamiento. ü El PLC se puede utilizar para cualquier maquina o proceso diferente al especificado originalmente

Controladores Lógicos Programables Desventajas de un P.L.C ü

Como desventaja podríamos mencionar la necesidad de un programador o personal especializado, por lo que habría que adiestrar técnicos en tal sentido. ü Otro factor importante es el costo inicial, que puede o no ser un inconveniente, según la aplicación. Dado que el PLC cubre ventajosamente un amplio espacio entre la lógica cableada y el microprocesador, es preciso que el Ing. de proyectos lo conozca tanto en amplitud como en sus limitaciones. Por tanto, aunque el costo inicial debe ser tenido en cuenta a la hora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar todos los demás factores para asegurarnos de una decisión acertada.

1 Curso PLC Ing. Sierra

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