89000141 Control de Maquinas Con Plc

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

CONTROL DE MÁQUINAS CON PLC

FASCÍCULO DE APRENDIZAJE

Técnico de Nivel Operativo

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO CUIRSO

CONTROL DE MÁQUINAS CON PLC

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo del Programa de Capacitación Continua a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido CONTROL DE MÁQUINAS CON PLC Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página……76…… Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: …………04.06.09……….

Registro de derecho de autor: 9060-2003

CONTROL DE MÁQUINAS CON PLC´s

INDICE

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Fundamentos de los Controladores Programables Introducción Concepto del PLC El PLC como alternativa en l a Automatización Industrial Ventajas del PLC Campos de aplicación de los Controladores Programables Marcas d e PLC más difundidas en nuestro medio 2 Dispositivos y aparatos en un sistema de control Sensores Controlador Actuador Elementos u órganos de trabajo 3 El PLC en los tableros de control Sistema de control convencional Sistema de control con PLC 4 Hardware de los Controladores Programables Estructura del PLC Tipos de controladores programables 5 Controladores programables compactos 6 Controladores programables modulares Características del PLC de hardware modular Componentes del PLC modular 7 Instalación del PLC Instalación del PLC en los tableros Instalación del PLC modular 8 Organización de la Memoria del Procesador Tipos de Archivos Archivos de Programa Archivos de datos Direccionamiento de Archivos de Datos 9 Elementos de programación del PLC Medios de programación Lenguajes de programación El software de programación El ciclo de operación 10 Programación del PLC Allen-Bradley tipo Modular SLC500 Direccionamiento de E/S 11 Instrucciones tipo Bit Instrucciones: XIC,. XIO, OTE, OTL, OTU, OSR 12 Instrucciones de Temporizadores Instrucciones: TON, TOF, RTO 13 Instrucciones de Contadores Instrucciones: CTU, CTD 14 Instrucciones de Comparación Instrucciones: EQU, NEQ, LES, LEQ, GRT, GEQ, MEQ, LIM 3


CONTROL DE MAQUINAS CON PLC 1. FUNDAMENTOS DE LOS CONTROLADORES PROGRAMABLES

INTRODUCCION Las tecnologías de la automatización exigen soluciones cada vez más complejas. Por consiguiente, los equipos capaces de resolver tales cometidos y problemas también han de ser cada vez más complejos, tanto en su planificación y operación como en su mantenimiento

Fig. Nº 1.- Automatización con PLC La mayor parte de los procesos que tienen como finalidad la creación de un producto, requieren la ejecución de una secuencia de operaciones. Esto es particularmente cierto en el caso de fabricación de piezas discretas. La secuencia de las operaciones puede realizarse manualmente o con ayuda de algún tipo de controlador. Hasta fines de la década de los sesenta, este secuenciamiento se realizaba mediante un banco de relés conectados de modo que realicen esa única tarea. A causa de ello, en gran número de industrias se tenía conocimiento acerca de ese tipo de lógica. Sin embargo puesto que esa lógica tiene serios inconvenientes, como la dificultad para el análisis y diagnóstico de fallas y para la modificación, entre otros, se hizo evidente la necesidad de un sistema más estandarizado y confiable. Estos hechos junto con la aparición y extensión de las funciones lógicas implemen-

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tadas mediante tecnologías de la microelectrónica dieron como resultado el desarrollo del controlador programable (PLC). CONCEPTO DEL PLC Las siglas PLC proviene de Programmable Logic Controller, que traducido al español significa Controlador Lógico Programable. En la actualidad el término Lógico ya no es utilizado debido a que el PLC no sólo se le aplica en el control de señales digitales sino también en el procesamiento de señales analógicas, en el campo del control de los procesos industriales. Por esta razón el PLC es denominado actualmente Controlador Programable. El PLC puede ser definido como un equipo electrónico digital basado en un microprocesador, con memoria programable para almacenar instrucciones que cumplan funciones especificas, tales como lógica secuencial, de tiempo, de contaje, cálculo, etc. y desarrollado para el control de máquinas y procesos industriales. En Europa el controlador programable es denominado Autómata Programable.

Fig. Nº 2.- Controladores Programables

EL PLC COMO ALTERNATIVA EN LA AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

En el mercado local hay un sinnúmero de productos foráneos que, en general, son de calidad media o superior y los costos son bastante reducidos. En cambio los productos nacionales, generalmente tienen costos más elevados y la calidad muchas veces no es tan buena. Una de las razones 5


por la cual otros países pueden lograr precios competitivos, es la incorporación de tecnología de punta en sus procesos productivos, sus sistemas de control están realizados a base de PLCs y otros equipos programables. Es por eso que el PLC se ha convertido en una de las alternativas más eficientes en la automatización de la industria moderna. En la mayoría de nuestras industrias se ha percibido tal necesidad de lograr mejores niveles de productividad y competitividad. Por lo que hoy en día en muchas plantas industriales existe la intención de modernizar los sistemas de control de las máquinas y de los procesos industriales y/o de adquirir nuevas máquinas con avanzados sistemas de control, para poder mejorar la productividad y competir en mejores condiciones con la industria de los países de mayor desarrollo que el nuestro.

VENTAJAS DEL PLC La implementación de sistemas automáticos con PLCs presenta muchas ventajas de tipo técnico y económico, frente a alternativas tradicionales. Entre ellas podemos mencionar: • • • • • • • • •

Confiabilidad Menor tamaño Más económico Versatilidad Ahorro de energía Facilidad de instalación Rapidez en el diagnóstico de fallas Compatibilidad con elementos sensores y actuadores Factibilidad de intervenir en redes de supervisión

Confiabilidad Los avanzados métodos de fabricación de equipos electrónicos y el riguroso control de calidad que el fabricante realiza, hace que los PLCs sean equipos altamente confiables y no presentan fallas constructivas con frecuencia, a menos que se trate de erradas conexiones e instalaciones, como por ejemplo, las conexiones de sensores o elementos de maniobra en los módulos de entrada/salida.

Menor tamaño El volumen o espacio ocupado por un PLC en un tablero de control es mucho menor que un tablero de control implementado con dispositivos y aparatos discretos convencionales, tales como relés de control, temporizadores, contadores, programadores, secuenciadores, etc. Más económico Un PLC puede sustituir a cualquier dispositivo de control convencional o de tipo electromecánico tal como relés, temporizadores, contadores, programadores, etc. El costo que implica invertir en la adquisición de estos dispositivos supera el costo del PLC; es más, hay también ahorro en la ausencia del cableado, en el menor tamaño del tablero, etc. 6


Versatilidad Cuando se requiera realizar modificaciones en un sistema de control convencional, resulta muy engorroso, toda vez que es necesario adicionar o cambiar nuevos componentes, instalarlos, realizar el cableado, etc.; en cambio en un sistema con PLC las modificaciones sólo se traducen en cambios realizados en el programa. Además, el tiempo invertido para ambas situaciones es sustancialmente diferente

Ahorro de energía Con respecto a los tableros convencionales en el que se usan elementos electromecánicos, el consumo de energía es mucho menor debido a que la electrónica utilizada en la fabricación de los PLCs es de bajo consumo.

Facilidad de instalación El montaje del controlador programable en el tablero o gabinete se hace mediante tornillos de fijación cuyo número depende del tamaño del PLC. En otros casos, dependiendo de la marca, va montado sobre rieles estándar tipo omega. La instalación de un PLC, entonces, se reduce prácticamente a la instalación de los sensores a la bornera de los canales de entradas y de los actuadores a la bornera de los canales de salida y en ambos casos se tratan de circuitos sencillos y universales.

Rapidez en el diagnóstico de fallas Las fallas son detectadas rápida y fácilmente mediante alguna de las siguientes alternativas: • A través de los LEDs indicadores de estado del procesador; • Por medio de los LEDs indicadores de estado de los módulos de entrada/salida • Mediante el software de programación con el ingreso al modo dinámico del programa y/o el acceso a la memoria de errores de la CPU.

Compatibilidad con elementos sensores y actuadores La tendencia actual en la fabricación de equipos y sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs dispositivos sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia. Factibilidad de intervenir en redes de supervisión El desarrollo de las tecnologías de comunicación han hecho posible que los controladores programables puedan integrarse a redes industriales para comunicarse entre ellos y con otros equipos inteligentes, como por ejemplo, computadoras, para propósitos de supervisión y control de los procesos industriales. 7


Campos de Aplicación de los Controladores Programables Un PLC puede utilizarse en el control, mando y supervisión, prácticamente, de cualquier máquina o proceso, gracias a la gran cantidad de memoria y la alta velocidad de procesamiento de sus procesadores. Entre los campos de aplicación actuales se pueden enumerar los siguientes: • • • • • • • • • • • • •

Máquinas de montaje Distribución de energía Máquinas-herramientas Control de nivel de llenado Líneas de embotellamiento Fundiciones y refinerías industriales Control de temperatura Equipos de transporte Estaciones de bombeo Instalaciones de tratamiento de agua Industria del cemento Industria alimentaria En general: control de procesos industriales y la automatización de plantas

Marcas de PLCs más difundidas en nuestro medio En nuestro medio existe una variedad de marcas de controladores programables, muchos de ellos han venido montados en los tableros de control de máquinas y otros han sido adquiridos, de representantes en nuestro país, para la modernización de los tableros de control. Podemos citar, algunas de ellas: Allen-Bradley (USA) Siemens (Alemania) Telemecanique (Francia) Omron (Japón) Modicon (Suecia) General Electric (USA) Toshiba (Japón) Mitsubishi (Japón)

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La siguiente tabla muestra algunas características de algunos modelos de PLCs Controladores Programables Compactos

Marca

Procedencia

Allen-Bradley

USA

Siemens

Alemania

Telemecanique

Francia

Omron

Japón

Modicon

Suecia

Modelo Micrologix 1000 SLC500 S5-90U S5-95U TSX 0721 2408 n TSX 17-20 2044E CPM1-30CDR-A SRM1 TSX Nano 110-CPU 612 03

Capacidad RAM 437 palabras 1 K instruc. 4 Kbyte 8 Kbyte 24 Kb 1 Kpalabras 2 Kpalabras 256 palabras 2 Kpalabras

Máximo Nº E/S discretas 25 40 14 32 24 20 30 16 24 28

Incluye E/S Análogas Sí

Sí Sí Sí Sí Sí

Controladores Programables Modulares

Marca

Procedencia

Allen-Bradley

USA

Siemens

Alemania

Telemecanique

Francia

Omron

Japon

Modicon

Suecia

Modelo SLC500 5/04 PLC-3 PLC-5/250 S7300 CPU315-2 S7 400 CPU 416-1 TPMX P107 420 TSX P47 415 C200HX CVM1 CPU21 A500

Capacidad Máximo Nº Incluye E/S RAM E/S discretas Análogas 16 Kpalabras 480 Sí 256 Kb 2048 Sí 380Kpor proc 4096 Sí 16 Kpalabras 1024 Sí 512 Kb 262144 Sí 704 Kb 2048 224 Kb 1024 102 Kpalabras 1184 Sí 24 Kpalabras 2048 Sí 64 Kb 5088

A350

48 Kb

2048

2.- REVISION DE DISPOSITIVOS Y APARATOS EN UN SISTEMA DE CONTROL

En un sistema de control que puede ser de máquinas o de procesos, se tienen básicamente los siguientes aparatos o dispositivos de control: • Sensores • Controladores

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• Actuadores • Elementos u órganos de trabajo

Sensores Llamados también detectores o captadores son los dispositivos que se encargan de medir o detectar una variable o parámetro, físico o químico, desde la máquina o proceso controlado. Los sensores pueden ser: • Discretos (o digitales), aquellos cuya salida sólo tienen dos estados. Por ejemplo: pulsadores, fines de carrera, termostato, presostato, etc. • Analógicos, aquellos cuya salida toma diferentes valores de salida para diferentes valores de la variable de entrada. Por ejemplo: termocupla, RTD, etc.

Fig Nº3.- Sensores industriales

Controlador Aparato que ejecuta las acciones de control, frecuentemente recibe información desde los sensores, compara el valor real de la variable medida con el valor deseado (set point) y en base a las posibles diferencias entre ellas se genera una señal correctiva que emite hacia los actuadores para corregir dicho error.

Actuadores Son los dispositivos que funcionan como interfaces, ubicados entre el controlador y los órganos de trabajo. Mediante el uso de los actuadores, los controladores pueden manejar cargas que requieran elevada potencia para funcionar. Por ejemplo un motor trifásico de 50 kW.

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Los actuadores pueden ser: • Discretos. Por ejemplo: contactor, electroválvulas, etc. • Analógicos. Por ejemplo: válvula de control automático Elementos u órganos de trabajo Son los elementos que ejecutan el trabajo, físico o mecánico, en las máquinas de producción. Por ejemplo : • Motores, que pueden ser: eléctricos, neumáticos o hidráulicos • Cilindros o pistones, que pueden ser neumáticos o hidráulicos

3. EL PLC EN LOS TABLEROS DE CONTROL

Sistema de Control Convencional Los tableros de control, especialmente los de control de máquinas, de tipo convencional se basan en el uso de diferentes elementos electromecánicos de control, tales como: relés de control, temporizadores, programadores, etc. Para efecto de comparación en la figura siguiente se muestra un sistema de control convencional que utiliza dispositivos electromecánicos para su operación

Sensores

Lógica de Relés

Actuadores

Máquina o Proceso Controlado

Fig. Nº 4.- Sistema de Control Convencional

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Los sensores recogen señales desde la máquina o proceso controlado y las envían al tablero de control. De acuerdo a la lógica del diseño del circuito de control se define la activación o desactivación de los elementos de trabajo que se controlan mediante este tablero de control por medio de los dispositivos de salida El bloque del tablero de control consiste de un panel o tablero que incluye relés, temporizadores, programadores, etc. interconectados para energizar o desenergizar dispositivos de salida en respuesta a los estados de los dispositivos de entrada y de acuerdo con la lógica diseñada para este circuito. La lógica cableada controla la acción de los actuadores, los cuales a su vez manejan las variables de la máquina o proceso. El bloque de los dispositivos de salida, representa a los actuadores y que consisten en contactores, solenoides, electroválvulas, arrancadores de motores, etc. utilizados para gobernar a los elementos de trabajo a fin de controlar la máquina o proceso.

Sistema de Control con PLC

En este sistema de control, que es similar al anterior, se observa que el bloque de lógica de relés ha sido reemplazado por un PLC. El PLC desarrolla las mismas o más funciones que los controladores tradicionales. En lugar de relés, se tiene un PLC en el panel de control, y la lógica de control se consigue desarrollando un programa para el PLC. En vez de una lógica cableada se tiene una lógica programada, la cual otorga a estos sistemas una gran flexibilidad, pues las modificaciones al circuito de control implican sólo modificaciones al programa. Los dispositivos de entrada y los de salida siguen siendo necesarios, tanto los sensores como los elementos de maniobra persisten. El PLC es un aparato o equipo de control que reemplaza a todo elemento de control, mas no así a los elementos utilizados en los circuitos de fuerza, tales como contactores, electroválvulas, etc.

Sensores

PLC

Actuadores

Máquina o Proceso Controlado Fig. Nº 5.- Sistema de Control con PLC

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El PLC cuenta con una memoria RAM que le permite almacenar el programa. Este programa al ser ejecutado puede hacer que una máquina o un proceso pueda ser controlado con todas las ventajas que se consigue con la electrónica.

4. HARDWARE DE LOS CONTROLADORES PROGRAMABLES

Estructura del PLC

Interface de Entrada

Procesador CPU

Interface de Salida

Actuadores

Sensores

Un PLC tiene la misma estructura que cualquier otro sistema programable, es una especie de computadora dedicada. Básicamente esta compuesto por los siguientes componentes de acuerdo al siguiente diagrama.

Fuente de Alimentación

Fig. Nº 6.- Diagrama de bloques de un PLC

El Procesador Llamado también CPU, es el cerebro del sistema, es el responsable de la ejecución del programa desarrollado por el usuario. La CPU realiza el procesamiento de las informaciones de entrada, la toma de decisiones y la transferencia de la información. En el procesador se distinguen, a su vez, tres grandes componentes: • El microprocesador • La memoria • La interface de comunicaciones

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Interface de Entrada

Transforma las señales de entrada proporcionadas por los sensores, que pueden ser de niveles de tensiones diversos y tipo de corriente también diferentes, a niveles compatibles con el procesador.

Interface de salida Permite que las señales del procesador puedan tener la capacidad de activar o energizar a los actuadores mediante un contacto que existe en cada canal de salida y desde una fuente de tensión externa.

Fuente de alimentación Se encarga de convertir la energía eléctrica disponible (tensión alterna en la mayoría de casos) a los niveles de tensión continua necesarios para la operación de los circuitos del procesador y de las interfaces de salida y entrada.

Tipos de Controladores Programables Los controladores programables (PLCs), al margen de la marca o procedencia, pueden clasificarse de varias formas, por ejemplo: Por su hardware Por su tamaño

Clasificación por su Hardware Controladores compactos Controladores modulares

Controladores compactos Se denominan a aquellos PLCs fabricados en una sola pieza, es decir que sus componentes básicos se encuentran integrados en una sola unidad. En esta unidad se encuentran su procesador, sus interfaces E/S y su fuente de alimentación.

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Fig. Nº 7.- Algunos ejemplos de Controladores Programables Compactos

Controladores modulares Se denominan así a los PLCs que tienen sus componentes separados, por bloques y donde cada bloque recibe el nombre de módulo. Entonces, en general, un PLC modular tendrá como mínimo 4 módulos: módulo del procesador, módulo de entrada, módulo de salida y módulo de la fuente. Los módulos se encuentran soportados en un chasis o rack diseñados para ello, o en un riel del tipo omega. La mayoría de los PLCs modulares soportan hasta 30 o 32 módulos de expansión.

Fig. Nº 8.- Algunos ejemplos de Controladores Programables Modulares

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Clasificación por su tamaño Los PLCs también pueden ser clasificados por su tamaño, a saber: Micro Controladores Mini Controladores Controladores Main Frame

Los Micro Controladores Son los PLCs más pequeños que los diversos fabricantes han colocado en el mercado. Por su tamaño, bajo costo y su cada vez más compleja y completa característica de funcionamiento hacen que su difusión y uso sea cada vez mayor. Son utilizados en la automatización de pequeñas máquinas o sistemas que no tengan necesidad de grandes cantidades de entradas y salidas. Por ejemplo: mando de arrancadores de motores, mando de bombas, máquinas de embolsado, viviendas inteligentes, etc.

Fig. Nº 9.- Algunos ejemplos de Micro Controladores Programables

Mini Controladores Se denominan así a los PLCs de tamaño comprendidos entre los micro controladores y de Main Frame. Existen en versión compactos y modulares La capacidad de manejo de canales E/S es mucho mayor que la de los micro controladores, en promedio se encuentra entre 256 hasta 1024 E/S discretas Se le utilizan en automatismos de mayor complejidad, tanto en el campo de las máquinas como el de procesos industriales. Esto último porque cuentan con módulos analógicos que le permiten procesar señales analógicas.

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Fig. Nº 10.- Algunos ejemplos de Mini Controladores Programables

Controladores Main Frame

Son los de mayor tamaño, su capacidad y potencialidad en el manejo y procesamiento de la información es fantástica. Generalmente estos equipos se utilizan para automatizar un conjunto de máquinas o plantas completas.

Fig. Nº 11.- Algunos ejemplos de Controladores Programables Main Frame

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5. CONTROLADORES PROGRAMABLES COMPACTOS

Características del PLC de Hardware fijo o compacto Dado que este tipo de PLC reúne todos los componentes en una sola unidad, ellos tienen un número fijo de canales de entrada/salida, generalmente del tipo digital o discretas. Sin embargo, muchos de ellos soportan un número determinado de módulos de expansión, sobre todo los mini PLCs. Algunos fabricantes han diseñado un tipo de PLC al que se le pueden adicionar tantos módulos de expansión como uno del tipo modular, es decir entre 30 y 32 módulos de expansión, erigiéndose como una especie de PLC híbrido, llamado también PLC compacto-modular. Otros, han diseñado sus micro PLCs con la posibilidad de interconectarse entre ellos, y funcionar como un solo sistema para poder ampliar la cantidad de entradas/salidas.

Fig. Nº12.- Controladores Programables Compactos

Las ventajas de un PLC compacto con respecto a uno modular son las siguientes: Son más económicos Por su construcción compacta son de reducido tamaño Algunas marcas incluyen entradas/salidas analógicas Son de fácil selección Son de fácil instalación Su programación es sencilla

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6. CONTROLADORES PROGRAMABLES MODULARES

Características del PLC de Hardware modular Como un PLC modular está formado por módulos hay que realizar la selección adecuada de estos módulos para lograr una configuración de acuerdo a nuestros requerimientos. Aparte de los módulos básicos que se han mencionado, existe una variedad de módulos adicionales que hacen mejorar las prestaciones de este tipo de PLC Algunas de las ventajas del PLC modular pueden ser: Su configuración puede variar de acuerdo a las reales necesidades del usuario. En caso de ampliaciones y requerimientos de conectar mayor número de sensores y/o actuadores, es posible adicionar sólo más módulos de entrada/salida, sin necesidad de cambiar el procesador. En caso de fallas en los módulos de E/S, es posible aislar el problema y reemplazar sólo el módulo defectuoso.

Fig. Nº13.- Controladores Programables Modulares

Componentes del PLC modular El rack o chasis La Fuente de alimentación El procesador o CPU Módulos de Entrada/Salida Módulos de entrada/salida discretas Módulos de entrada discreta 19


Módulos de salida discreta Módulos discretos combinados Módulos de entrada/salida analógicas Módulo de entrada analógica Módulo de salida analógica Módulos analógicos combinados Módulos especiales Módulos para termocuplas Módulos para RTDs Módulos de contaje rápido Módulos de regulación PID

El rack o chasis Es una especie de gabinete que tiene la función de soportar los diferentes módulos que conforman el PLC. Incluye un bus común y conectores por cada slot o ranura (espacio que ocupa un módulo) ubicados en la parte posterior del rack. Estos conectores del rack se interconectan con el conector que tiene cada módulo para que a través de ciertos pines del conector, el módulo reciba la tensión de alimentación y a través de otros pines del conector se comunique con el procesador.

Fig. Nº 14.- Algunos ejemplos de Racks para PLCs

La Fuente de alimentación La fuente de un PLC modular ocupa generalmente el primer lugar (slot o ranura) de la izquierda del rack o chasis del PLC. Las fuentes se encuentran protegidas contra sobrecargas mediante fusibles, los cuales son de fácil reemplazo en caso necesario. La alimentación de las fuentes, por lo general, se diseñan para los siguientes niveles: 24VDC, 110VAC y 220VAC Las tensiones de salida producida por la fuente con la finalidad de alimentar los módulos que conforman el PLC, varían de acuerdo al fabricante. Algunas marcas muy conocidas tienen fuentes que producen: 5VDC y 24VDC

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Fig. Nº 15.- Algunos ejemplos de Fuentes de alimentación

Dentro de una familia de PLCs modulares de una determinada marca, se fabrican varias fuentes, las cuales varían, especialmente en la tensión de alimentación y en la potencia que suministra. Por ejemplo el cuadro siguiente muestra las especificaciones de las fuentes de alimentación para la familia SLC-500 de la marca Allen-Bradley.

Descripción Tensión de línea

Nº de Catálogo 1746-P1

85-132/170-265 VAC 85-132/170-265 VAC 47-63 Hz 47-63 Hz

Potencia de con135 VA sumo Corriente entrada max al momento 20 A del arranque Capacidad de 2 A a 5VDC corriente interna 0,46 A a 24VDC Capacidad de corriente de 0,2 A alimentación de usuario de 24VDC Límites temperatura ambiental de operación Humedad




19,2-28,8 VDC

85-132/170-265 VAC 47-63 Hz

180 VA

90 VA

240 VA

20 A

20 A

45 A

5 A a 5VDC 0,96 A a 24VDC

3,6 A a 5VDC 0,87 A a 24VDC

10.0 A a 5 VDC 2.88 A a 24 VDC

0,2 A

-

1A

0 ºC a 60 ºC (32 ºF a 140 ºF) 5-95 % (sin condensación)

Tabla Nº1.- Especificaciones de las Fuentes de Alimentación para la familia SLC-500 de Allen-Bradley

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Selección de la Fuente de Alimentación. La selección de una fuente está en función de la cantidad y tipo de módulos que va a alimentar, por ejemplo, si se tratara del caso del PLC que se muestra en la siguiente figura, vamos a seleccionar una fuente para el rack 1 y otra fuente para el rack 2 se dejará como un ejercicio.

Fig. Nº 16.- Sistema de control con 2 PLCs

La siguiente tabla muestra las especificaciones para el rack 1:

Nº Slot

0 1 2 3

Descripción

Módulo Procesador Módulo Entrada Módulo de salida 1 Módulo de salida 2 Hand Helt Terminal Acoplador de enlace Corriente total

Consumo 5VDC(A)

0,35 0,05 0,135 0,37 0,905

Consumo 24VDC(A)

0,105 0,085 0,190

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La tabla de especificaciones del segundo rack

Nº Slot 0 1 2 3 4 5 6

Descripción Módulo Procesador Módulos Entrada 1 Módulos Entrada 2 Módulo de salida 1 Módulo de salida 2 Módulo de salida 3 Módulo de combinación Acoplador de enlace Interface de comunicación Corriente total

Consumo 5VDC(A) 0,35 0,085 0,085 0,17 0,17 0,17 0,37 -

Consumo 24VDC(A) 0,105 0,18 0,18 0,18 0,085 -

Para la selección de las fuentes se deben utilizar unas hojas de trabajo y se consideran los datos de corrientes máximas, tal como se muestra a continuación que está realizada en base a la familia SLC500 de Allen-Bradley

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La siguiente es la Hoja de Trabajo para seleccionar la fuente de alimentación para el rack 1

HOJA DE TRABAJO DE SELECCIÓN DE LA FUENTE DE ALIMENTACION Procedimiento 1.

Para cada slot del rack que contiene un módulo, indique el número de catálogo del módulo y sus corrientes máximas de 5V y 24V. Además, incluya el consumo de potencia de los dispositivos periféricos que puedan haberse conectado al procesador y se alimenten de la fuente. El consumo de potencia de este dispositivo está incluido en el consumo de potencia del procesador

Nº Slot

Nº Catálogo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 Dispositivo periférico

Corriente max 5V (A) 0,35 0,05 0,135 0,37

Fuente de alimentación requerida

Corriente Max 24V (A)

0,085

2. Adicione los consumos de potencia de todos los dispositivos del sistema

Corriente Total 3. Compare la corriente

0,905

0,190

total requerida para el rack con la capacidad de corriente interna de las fuentes de alimentación. Para seleccionar la fuente de alimentación correcta para el rack, asegúrese de que el consumo de potencia para el rack sea menor que la capacidad de corriente interna para la fuente de alimentación, tanto para la carga de 5V como para la de 24V

Capacidad de corriente interna 5V 24V

Nº de Catalogo 1746-P1 Nº de Catalogo 1746-P2 Nº de Catalogo 1746-P3

2ª 5ª 3,6ª

0,46A 0,96A 0,87A

Para este rack se necesita la siguiente fuente de alimentación

1746- P1

Se debe tener en cuenta la expansión futura del sistema cuando se considere la selección de la fuente de alimentación

Se puede observar que la fuente de alimentación 1746-P1 es suficiente para el rack 1. La capacidad de corriente interna de esta fuente de alimentación es de 2A en 5VDC y de 0,46A en 24VDC

El procesador o CPU La CPU al igual que las computadoras, se pueden clasificar en función de la velocidad de procesamiento de información, a la capacidad de su memoria y las funciones que pueden realizar. 24


El tiempo que tarda para la lectura de un programa depende del número y del tipo de instrucciones. Por lo general es del orden de los milisegundos. Esto quiere decir que cualquier modificación de estado de una entrada produce casi instantáneamente una señal de salida. Los fabricantes, dentro de sus especificaciones técnicas dan a conocer, la velocidad de procesamiento en unidades de ms/Kbyte (milisegundos por kiloByte.

Fig. Nº 17.- Algunos ejemplos Procesadores

La tabla siguiente muestra las características más importantes de los procesadores SLC500 de Allen-Bradley

Especificaciones

5/01

5/02

5/03

5/04

Memoria de programa

1 o 4K instruccio

4 K instrucciones

12 Kpalabras

12 a 60K palabras

Capacidad de E/S máx

256 discretas

480 discretas

960 discretas

960 discretas

Chasis/ranuras máx.

3/30

3/30

3/30

3/30

Tiempo de escán máx.

8 ms/K

4,8 ms/K

1 ms/K

0,9 ms/K

Ejecución de bit (XIC)

4 ms

2,4 ms

0,44 ms

0,37 ms

Programación

APS, RSLogix 500 y HHT

APS, RSLogix 500 y HHT

APS, RSLo- APS, RSLogix500 y gix HHT 500 y HHT

Módulos de Entrada/Salida

Los módulos de E/S se pueden clasificar de la siguiente manera: De acuerdo al tipo de señal que procesan:

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Módulo de E/S discretas

Módulo de E/S analógicas Módulos combinados o de combinación De acuerdo a la densidad de canales por módulo: De 4, 8, 16, 32 y otros valores de canales E/S

Fig. Nº 18.- Algunos ejemplos de Módulos de E/S

Módulos de entrada/salida discretas Los módulos de E/S discretas están diseñados para cumplir la función de interface entre la CPU y los dispositivos de campo del sistema de control. A través de estos módulos es posible intercambiar información ya sea para la adquisición de datos, si es de entrada, o para el mando de una máquina o proceso controlado, si es de salida.

Módulos de entrada discreta Funcionan como interfaces entre los sensores y el procesador del PLC. El tipo de sensor debe ser del tipo de salida digital o discreta, es decir que la señal de salida solo puede tener dos estados lógicos: activado o desactivado (dígitos 0 o 1). Por ejemplo: pulsadores, selectores, fines de carrera, termostatos, sensores de proximidad, etc. Los niveles de tensión de operación de los módulos E/S pueden ser: TTL, 24VDC, 110VAC y 220VAC Los módulos de entradas discretas están diseñados para cumplir las siguientes funciones principales:

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Adquisición de datos, que le entregan los sensores Acondicionamiento de las variadas señales que le entrega el sensor a niveles adecuados para el procesador Señalización del estado de las entradas mediante LEDs indicadores de estado ubicados generalmente en la parte superior del frontal del módulo Aislamiento galvánico entre los circuitos de sensores y el del microprocesador mediante el uso de elementos optoacopladores.

Fig. Nº 19.- Circuito de interface de entrada discreta en DC

Fig. Nº 20.- Circuito de interface de entrada discreta en AC

Módulos de salida discreta Funcionan como interface entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos de accionamiento o actuadores, los cuales deben ser discretos, es decir que deben tener solo dos estados lógicos posibles. Por ejemplo contactores, electroválvulas, lámparas, etc. Los módulos de salidas discretas están diseñados para cumplir las siguientes funciones principales: Transmisión de la señal de activación o desactivación hacia los actuadores. 27


Acondicionamiento de la señal que proviene de la CPU, para lograr el cierre o apertura de un contacto ubicado en cada canal de salida. El cierre del contacto permite aplicar la tensión desde una fuente externa al actuador. Los módulos de salida discreta se fabrican para operar con las tensiones nominales: TTL, 24VDC, 110VAC o 220VAC. Igualmente, de acuerdo al tipo de contacto que tienen en cada canal, el módulo puede ser: De salida por contacto de relé De salida por triac De salida por transistor

Fig. Nº 21.- Circuito de interface de salida discreta en AC (tipo relé)

Fig. Nº 22.- Circuito de interface de salida discreta en AC (tipo triac)

Fig. Nº 23.- Circuito de interface de salida discreta en DC (tipo transistor) 28


Módulos discretos combinados Son aquellos módulos que tienen simultáneamente un número de canales de entrada y de salida. Sus características son las mismas que los individuales

Módulos de entrada/salida analógicas Estos módulos están diseñados para procesar señales analógicas tanto de entrada, provenientes de sensores analógicos, como de salida, dirigidos hacia actuadores analógicos. Los módulos analógicos o análogos permiten el procesamiento de señales de variables o parámetros físicos o químicos, tales como: temperatura, presión, nivel, caudal, pH, etc. Las señales que reciben o envían pueden ser de corriente o tensión. Sin embargo estas señales tienen un rango estandarizado y son las que se emplean en el campo de la instrumentación y el control de procesos industriales. Los rangos más utilizados son: Señal de corriente: Señal de tensión:

0-20mA, 4-20mA, -10 a +10mA 0-5V, 1-5V, 0-10V

Módulo de entrada analógica Son los módulos que permiten recibir señales de corriente o tensión de rango estandarizado que provienen de sensores análogos, procesados previamente por los transmisores. Como el PLC es un equipo digital, estas señales analógicas deben ser digitalizadas para que puedan ser compatibles con el procesador Los módulos de entradas analógicas están constituidos por un conversor análogo-digital (ADC) y un multiplexador.

Módulo de salida analógica Estos módulos se utilizan para enviar la señal correctiva al actuador en los sistemas de control de procesos. Como la señal que envía el procesador es digital, debe ser convertida a una señal analógica mediante un conversor digital-análogo (DAC). Esta señal, que puede ser de corriente o tensión, podrá accionar directa o indirectamente, por ejemplo, una válvula de control para manipular el flujo o caudal de un fluido.

Módulos analógicos combinados Son módulos que incluyen canales de entrada y de salida analógicas y donde las características que tienen son las mismas que en los casos de módulos de E/S análogos específicos. 29


Módulos de E/S Especiales Los fabricantes también han desarrollado unos módulos adicionales para sus sistemas de PLCs. Entre los más comunes tenemos: Módulos para termocuplas Módulos para RTDs Módulos de contaje rápido Módulos de regulación PID Módulos de comunicaciones

Módulos para termocuplas Son módulos con capacidad de recibir señales directamente de termocuplas, sin necesidad de que la señal sea procesada por un transmisor; es decir que los canales de entrada de estos módulos están diseñados para recibir señales de milivotios en forma directa. Como la relación de la señal de mV/ºC de una termocupla, varía de acuerdo a su tipo, estos módulos son configurables para todos los tipos, por ejemplo para termocuplas tipo: J, K, R, S, T, etc.

Módulos para RTDs Al igual que el módulo anterior, este módulo está diseñado para recibir señales directamente de Termorresistencias (RTDs) y ya no es necesario que sea convertida a una señal de corriente o tensión como en otros casos. Igualmente son configurables para todos los tipos de RTDs, tales como Pt50, Pt100, etc.

Módulos de contaje rápido Son módulos que contienen un número determinado de entradas con contadores de alta velocidad o alta frecuencia de hasta 2MHz o más.

Módulos de regulación PID Estos módulos están diseñados para ejecutar tareas de control automático de procesos, aplicables a lazos de control de temperatura, presión, caudal, nivel, velocidad, pH, etc. Estos módulos son autónomos en su alimentación, cuentan también con memoria de programa propia y microprocesador. Su funcionamiento se basa en un algoritmo de control PID

30


7. INSTALACION DEL PLC

Instalación del PLC en los tableros La instalación de un PLC no reviste mayor dificultad. A continuación se dan las pautas necesarias para ejecutar esta acción. Recomendaciones para la instalación del sistema Como ayuda para instalar un controlador programable de la manera más segura posible, se han establecido algunas recomendaciones específicas que deben seguirse.

Instalación típica de los PLCs en el tablero La siguiente figura consta de algunos componentes que constituyen una instalación típica.

Relé de Control Maestro

Dispositivo de desconexión

Transformador de Aislamiento

Bornera Controlador Programable Tablero o Gabinete

Fig. Nº 24.- Instalación típica de un tablero de control con PLC

Espacio para los controladores La siguiente figura muestra esquemas para el espaciamiento mínimo recomendado para permitir el enfriamiento por convección dentro del tablero. El aire de enfriamiento en el tablero debe mantenerse dentro de los límites de 0ºC a +60ºC (32ºF a +140ºF).

31


C Espacio recomendado A: de 15 a 20 cm B: 10 cm mínimo C: 15 cm mínimo D: de 7 a 10 cm

A B

D

B

C

Fig. Nº 25.- Espaciamiento recomendado en la instalación de tableros con PLCs

Nota importante: Tenga cuidado con los trozos de metal cuando perfore los agujeros para la instalación del controlador. No perfore agujeros encima de un controlador SLC 500 instalado.

Pautas para la conexión a tierra

Fig. Nº 26.- Detalles de la conexión a tierra del controlador 32


En los sistemas de control de estado sólido, la conexión a tierra ayuda a limitar los efectos del ruido debido a interferencias electromagnéticas (EMI). La conexión a tierra para el controlador y su gabinete es proporcionada por el conductor de conexión a tierra del equipo. Las conexiones a tierra deben ir desde el chasis y fuente de alimentación en cada controlador y unidad de expansión hasta el bus de tierra. Las conexiones exactas serán diferentes en las diversas aplicaciones. Una fuente autorizada en requisitos de conexión a tierra para la mayoría de las instalaciones es el Código Eléctrico Nacional. Además de la conexión a tierra requerida para el controlador y su gabinete, también se debe proporcionar una apropiada conexión a tierra para todos los dispositivos controlados en su aplicación. Se debe tener cuidado de proporcionar a cada dispositivo una unión a tierra apropiada.

Consideraciones de seguridad Las consideraciones de seguridad son un elemento importante en la instalación correcta de un sistema. El pensar activamente en la seguridad de las personas, así como en los equipos, es de máxima importancia. A continuación se presentan varias áreas referentes al aspecto de la seguridad Desconexión de la alimentación principal El interruptor de desconexión de la alimentación principal debe estar ubicado donde los operadores y personal de mantenimiento puedan tener un acceso fácil y rápido a él. Lo ideal es instalar el interruptor de desconexión en la parte exterior del gabinete o tablero, de manera que se tenga acceso a él sin abrir el tablero. Además de desconectar la energía eléctrica, todas las otras fuentes de energía (neumática e hidráulica) deben desactivarse antes de trabajar en una máquina o proceso controlado por un PLC.

Circuitos de seguridad Los circuitos instalados en la máquina por razones de seguridad, como los finales de carrera de seguridad, pulsadores de parada e interbloqueos, siempre deben ser cableados directamente al relé de control maestro. Estos dispositivos deben cablearse en serie, de manera que cuando cualquier dispositivo se abre, el relé de control maestro es desactivado, y por lo tanto se interrumpe la energía a la máquina. Jamás altere estos circuitos para cambiar su función. Esto podría resultar en lesiones personales graves o daño a la máquina.

Mantenimiento preventivo • Los circuitos impresos del controlador deben estar protegidos contra polvo, aceite, humedad y otros contaminantes. Para proteger estos circuitos impresos, el controlador debe instalarse en un tablero apropiado para el entorno.

33


El interior del tablero debe mantenerse limpio y la puerta del tablero debe mantenerse cerrada siempre que sea posible. • Inspeccione con regularidad las conexiones de su terminal para asegurarse de su impermeabilidad. • Las conexiones flojas pueden causar un funcionamiento incorrecto del controlador o dañar los componentes del sistema. • Cuidado, inspeccione las conexiones con la energía de entrada desconectada para asegurar su seguridad personal y proteger el equipo contra daño.

Instalación del PLC modular Instalación de la fuente de alimentación La fuente de alimentación casi siempre va instalado en la parte izquierda del chasis o rack del PLC fijándose mediante tornillos. A través de cables se alimenta a los módulos del PLC; otros modelos cuentan con conectores especiales para una alimentación automática a los módulos que conforman el PLC Instalación de la CPU El procesador es generalmente ubicado en el primer slot, ranura o puesto de enchufe. Si el sistema de PLC tiene más de un rack, el procesador debe ser colocado en el primer slot del primer rack. En la parte posterior del chasis o rack existe un bus y también conectores para que cada módulo insertado en su respectiva ranura quede interconectado al bus. Por medio del conector recibe la alimentación desde la fuente y también se realiza la comunicación con los módulos de E/S y demás módulos que conforman el PLC.

Instalación de los módulos de E/S

Nº de slot (o puesto de enchufe)

0

1 I

3

2 O

5

3 I

8

4

5

6

O

I

O

6

0 21

Fuente de Alimentación Procesador Módulos de E/S Fig. Nº 27.- Configuración del PLC Modular 34


Los módulos de E/S discretas, se colocan en el racko o chasis en posiciones determinadas por el usuario; no existe un orden o secuencia de ubicación de estos módulos. En cambio, los módulos análogos deben ser ubicados cerca al procesador para su operación correcta. En muchos casos y dependiendo de la marca de PLC, la instalación de los módulos de E/S consiste en sólo insertar dichos módulos en su respectiva ranura. La fijación se realiza mediante unas lengüetas ubicadas en la parte superior e inferior del módulo, los cuales se aseguran en unas ranuras especiales del rack

Conexionado de los sensores y actuadores Todos los sensores y actuadores discretos se conectan al bloque de canales de entrada y al bloque de canales de salida respectivamente, siguiendo un mismo patrón de conexionado, tal como se muestra en el diagrama siguiente

I

O

VAC/VD

VDC/V

Fig. Nº 28.- Diagrama de conexionado de sensores y actuadores

8. ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DEL PROCESADOR

La memoria del procesador está dividido en dos partes: • •

Archivos de programa Archivos de Datos

ARCHIVOS DE PROGRAMA ARCHIVO 0 : ARCHIVO 1 : ARCHIVO 2 : ARCHIVO 3 - 255 :

Funciones del sistema utilizado para almacenar datos como el “password”, identificación del programa y otros asociados al sistema (uso interno). Archivo reservado. Contiene el programa principal. Archivos utilizados como subrutinas que son accesados desde el programa principal.

35


ARCHIVOS DE DATOS Estos archivos contienen la información de estado asociados con las E/S externos y las otras instrucciones usadas en los archivos del programa principal y subrutinas. Además estos archivos almacenan información concerniente a la operación del procesador.

Archivo de Datos residente en la memoria del procesador

Nº Arch 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 255

Designación Output Image Input Image Status Bit Timer Counter Control Integer Reserved Especial bit, timer, counter, control, o integer assigned as heeded

TIPOS DE ARCHIVOS DE DATOS Para propósito de direccionamiento, cada tipo de archivo es identificado por una letra y un número de archivo. Los archivos del 0 al 7 son creados por defecto, si se necesitan archivos de almacenamiento adicionales, estos deberán crearse especificando el identificador apropiado y número de archivo desde el 10 al 255.

Tipo de archivo Salida Entrada Status Bit Temporizador Contador Control Entero

Identificador O I S B T C R N

Número de archivo 0 1 2 3 4 5 6 7

36


Nota: Los archivos B, T, C, R y N son definidos por el usuario.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVOS DE DATOS Los archivos de datos contienen elementos como se muestra a continuación, algunos archivos de datos contienen elementos de una palabra y otros tienen elementos de 3 palabras. El direccionamiento se realiza a nivel de elementos, palabras y bits. Los archivos de salida y entrada tienen elementos de 1 palabra, con cada uno de los elementos especificado por el slot y número de archivo:

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Elemento O : 0.0 O : 0.1 O : 0.2

Los elementos en archivos de Temporizadores, Contadores y Control consisten en 3 palabras: 15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

3

2

1

0

Palabra 0 1 2

Archivos de Status, Bits y Enteros tienen elementos de 1 palabra : 15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

A continuación se muestran el direccionamiento de elemento, palabra, y bit:

N7:5

T4:2.ACC

B3:15

Dirección de elemento

Dirección de palabra

Dirección de bit

ESTRUCTURA DEL DIRECCIONAMIENTO El direccionamiento se realiza con caracteres alfanuméricos separados por delimitadores. El formato de dirección varía, dependiendo del tipo de archivo-

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ARCHIVOS 0 Y 1 DE SALIDAS Y ENTRADAS Los bits en el archivo 0 son utilizados para representar salidas externas. Los bits en el archivo 1 son usados para representar entradas externas. Generalmente una palabra de 16 bits en estos archivos representa a un slot (ranura) en el chasis (rack) del PLC y el número de bit corresponde al número de terminal (borne) de entrada o salida. DIRECCIONAMIENTO DEL E/S PARA PLC MODULAR En el PLC modular, el slot 0 está reservado para el módulo del procesador (CPU). El slot 0 es válido como slot de E/S. A continuación se muestra una configuración de controlador modular consistente de un chasis de 7 slots interconectado con otro de 10 slots. El slot 0 contiene al procesador. Los slots del 1 al 10 contienen módulos de E/S. Los slots restantes están reservados para futuros módulos de E/S (expansión).

0 Power CPU Suppl y

1

2

3

4

5

6

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

I/O

7 Power I/O Supply

8

9

10

I/O

I/O

I/O

PLC modular usando rack de 7 slots interconectado con un rack de 10 slots

La figura indica el número de entradas y salidas en cada uno de los slots y también muestra cómo estas entradas y salidas están asignadas en el archivo de datos. Para estos archivos, el tamaño del elemento es siempre una palabra.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVOS 0 Y 1 (E/S) La tabla siguiente explica el formato para el direccionamiento de entrada/salida. Formato

O:c.s/b

I:c.s/b

Significado O

Salida

I

Entrada

:

Delimitador de elemento

e

Número de slot en decimal

.

Delimitador de palabra. Requerido sólo si el número de palabra es necesario.

s

Número de palabra. Requerido si el número de E/S excede a 16 por slot (rango 0 a 355)

/

Delimitador de bits.

b

Número de terminal (rango de 0 a 15)

38


Ejemplos: O:3/15 O:5/0 O:10/11 I:7/8 I:2.1/3

Salida 15, slot 3 Salida 0, slot 5 Salida 11, slot 10 Entrada 8 slot 7 Entrada 3, slot 2, palabra 1

Dirección de palabra: O:5 O:5,1 I:8

Salida palabra 0, slot 5 Salida palabra 1, slot 5 Entrada palabra 0, slot 8.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO 2 (STATUS) El archivo de datos de status del procesador 5/02 contiene 32 palabras. Este archivo almacena información concerniente a la operación del procesador. La mayoría de ellos pueden ser leídos y manipulados por el programa usuario, aunque hay algunos que son exclusivamente de lectura.

La tabla que sigue explica el formato para el Archivo de Status (2). Formato

S:e/b

Significado S

Archivo de Status

:

Delimitador de elementos

/

Número de elemento.Rango 0 30. Tiene un elemento de 1 palabra. 16 bits por elemento. Delimitador de bit.

b

Número de bit. Rango 0-15

e

Ejemplos: S:1/15 S:3

Elemento 1. Bit 15. Este es un bit de ¨primera pasada¨ que puede utilizarse para inicializar las instrucciones en su programa. Elemento 3

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DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO TIPO BIT (3) El archivo tipo bit es usado principalmente para instrucciones de lógica de relé, registros de desplazamiento y secuenciadores. El máximo tamaño del archivo es 256 elementos de 1 palabra de (de 16 bits) y un total de 4095 bits. Se puede direccionar especificando el número de elementos (0-255) y el bit (0-15) o pensando es un gran archivo de bits numerados desde el 0 al 4095.

Significado

Formato

B

Archivo tipo bit

f

Número de archivo. El número 3 es el archivo por defecto. Pero un número entre 10-255 puede ser usado.

:

Delimitador de elemento.

e

Número de elemento. Rango: 0-255. Cada elemento es una palabra de 16 bits.

/

Delimitador de bit.

b

Número de bit. Localización dentro del elemento. Rango 0-15

Bf:e/b

Bf/b

Ejemplos: B3:3/14 B3:252/00 B3:9 B3/62 B3/4032

Bit 14 elemento 3 Bit 0 elemento 252 Bit 0-15, elemento 9 Bit 62 Bit 4032

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO DE TEMPORIZADORES (4) Los temporizadores son elementos de 3 palabras: • • •

La palabra 0 es la palabra de control La palabra 1 almacena el valor de preset (PRE) La palabra 2 almacena el valor acumulado (ACC) 15 14 13 EN TT D N

12

11

10

9

8

7 6 5 Internal Use

Preset Value (PRE) Accumulated Value (ACC)

4

3

2

1

0

Palabra 0 1 2

40


Bits Direccionables: EN: TT: DN:

Palabras Direccionables:

(Enable) bit 15. (Timmer timing) bit 14. (Done) bit 13.

PRE: Palabra 1. ACC: Palabra 2

Los bits de uso interno no son direccionables. El formato de direccionamiento es el siguiente:

Formato

Elemento:

Significado T

Temporizador.

f


:


e

Número de elemento. Rango: 0-255,

Tf:e

Bits, palabras: Tf:e.s/b

cada elemento posee 3 palabras. .

Delimitador de palabra.

s

Número de palabra.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit.

Ejemplos: T4:0 T4:0/15 ó T4:0/EN T4:0/13 ó T4:0/DN T4:0.1 ó T4:0.PRE T4:0.2 ó T4:0 ACC T4:0.1/0 T4:0.2/0

Temporizador 0, archivo 4 Bit de habilitación de temporizador 0. Bit DONE de temporizador 0. Valor de Preset de temporizador 0. Valor acumulado de temporizador 0. Bit 0 del valor de Preset. Bit 0 del valor acumulado.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO DE CONTADORES (5) Los contadores son elementos de 3 palabras: La palabra 0 es la palabra de control La palabra 1 almacena el valor de preset (PRE) La palabra 2 almacena el valor acumulado (ACC)

41


Esto se muestra a continuación: 15 14 13 12 11 10 CU CD DN OV UN UA

9

8

7

6

5 4 3 Internal Use

2

1

Preset Value (PRE) Accumulated Value (ACC) Bits Direccionables:


CU: CD: DN: OV: UN: UA:


(Counter Up), bit 15. (Counter Down), bit 14 (Done) bit 13 (Overflow), bit 12. (Underflow), bit 11. (Valor acumulado).

0

Palabra 0 1 2

NOTA: Los bits de "uso interno" no son direccionables.

El formato de direccionamiento es el siguiente: Formato

Significado C

Contador.

f


:


Bits, palabras:

e

Número de elemento. Rango: 0-255, cada elemento posee 3 palabras.

Cf:e.s/b

.


s

Número de palabra.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit.

Elemento: Cf:e

Ejemplos: C5:0 C5:0/15 C5:0/13 C5:0/11 C5:0.1 C5:0.2 C5:0.1/0 C5:0.2/0

ó ó ó ó ó

Contador 0, archivo 5. C5:0/CU Bit de habilitación de Contador ascendente0. C5:0/DN Bit Done . C5:0/UN Bit underflow. C5:0/PRE Valor de Preset de Contador 0. C5:0/ACC Valor acumulado de Contador 0. Bit 0 del valor de Preset. Bit 0 del valor acumulado.

42


DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO DE CONTROL (6) Son elementos de 3 palabras, usados con instrucciones de registro de desplazamiento y secuenciadores, los cuales son: • La palabra 0 es la palabra de status. • La palabra 1 indica la longitud del dato almacena. • La palabra 2 indica la posición. Esto se ilustra a continuación. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 EN EU DN EM ER UL IN FD Internal Use Length of Bit array of file Bit Pointer or Position Bits Direccionables: EN: EU: DN: EM: ER: UL: IN: FD:

1

0

Palabra 0 1 2


(Enable) bit 15. Unload Enable, bit 14. (Done) bit 13. Stack Empty, bit 12. Error, bit 11. Unload, (sólo registradores). Inhibit. Found (sólo Secuenciadores).

LEN: POS:

Lenght. Position.

Los bits de "uso interno" no son direccionables. El formato de direccionamiento es el siguiente:

Formato

Elemento: Rf:e

Significado R

Archivo de control.

f

Número de archivo. Por defecto es el número 6. Pero un número entre 10-255 puede ser usado.

:


e

Número de elemento. Rango: 0-255. Cada elemento posee 3 palabras.

.


s

Número de palabra.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit.

Bits, palabras: Bf:e.s/b

43


Ejemplos: R6:2 Elemento 2, archivo de control 6. R6:2/15 ó R6:2/EN Bit de habilitación. R6:2/11 ó R6:2/ER Bit de error. R6:2.1 ó R6:2.LEN Valor de longitud. R6:2.1/0 Bit 0 del valor de longitud.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO DE CONTROL (6) Son elementos de 1 palabra, son direccionables a nivel de elemento y bit. Este archivo es utilizado para almacenar valores enteros en el rango -32768 a +32767. Esto se ilustra a continuación.

Elementos N7:0 N7:10 N7:20 . . . N7:240 N7:250

0 0 0 0

1 0 0 0

2 0 0 0

0 0

0 0

0 0

3 0 0 0 . . . 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

0 0

0 0

0

0

0

9 0 495 0 . . . 66

La base de datos almacena los datos en decimal por defecto, puede cambiarse a binario, hexadecimal, BCD o ASCII. El formato de direccionamiento es el siguiente:

Formato

Nf:e/b

Significado N

Archivo Entero.

f

Número de archivo. Por defecto es el número 7. Pero un número entre 10-255 puede ser usado.

:


e

Número de elemento. Rango: 0-255. Cada elemento posee 3 palabras.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit. Rango de 0-15

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Ejemplos: N7:2 N7:2/8 N10:36

Elemento 2, archivo entero 7. Bit 8 en elemento 2, Archivo entero 7. Elemento 36, archivo entero 10 (Archivo 10 designado como archivo entero por el usuario).

9. FUNDAMENTOS DE PROGRAMACIÓN DEL PLC

Medios de programación Para la programación de los PLCs existen como alternativas, los siguientes medios: Programadores portátiles Computadoras PC Computadoras industriales Estos terminales de programación tienen, entre otras, las siguientes funciones: Elaborar programas para PLCs en un determinado lenguaje y descargarlo a la RAM del PLC o a cualquier otra unidad de almacenamiento de información. Leer y/o borrar el programa almacenado en la memoria RAM del procesador de PLC y/o de la memoria EPROM. Permitir la comprobación y detección de errores del programa. Permitir la simulación de la ejecución de las instrucciones y del programa a través de las acciones de forzado de las E/S. Visualizar en tiempo real y dinámicamente el estado lógico de las instrucciones que conforman el programa.

Programadores portátiles Llamados también Hand Helt Terminal, son pequeñas consolas portátiles, constituidos básicamente por un teclado y una pantalla LCD que sirve para visualizar los símbolos/instrucciones que conforman el lenguaje de programación utilizado por la unidad de programación. Esta unidad incorpora un software de programación, generalmente con lenguaje de bajo nivel.

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Fig. Nº 29.- Ejemplos de terminales portátiles de programación Computadoras PC Se trata del uso de una computadora del tipo PC común y corriente, sin ningún requerimiento de hardware especial, al cual debe cargársele con el software de programación que el fabricante de PLCs pone a disposición de los usuarios. Igualmente se pueden usar las computadoras portátiles del tipo Lap-top o Note-book, siempre que se instale el software de programación de PLCs. En algunos casos, para interconectar el PLC a la PC, se requiere de una interface de comunicación y en otros casos, el PLC incorpora su propia interface. Entonces, para la comunicación con el PLC sólo se necesita un cable de conexión suministrado por el fabricante.

Fig. Nº 30.- Ejemplo de Computadoras PC y similares

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Computadoras industriales Son computadoras especiales, con una construcción y protección suficiente para ser capaz de funcionar sin ningún problema en ambientes muy ruidosos y hostiles como lo es una planta industrial.

Fig. Nº 31.- Ejemplo de computadora industrial

Una computadora PC requiere condiciones especiales para operar adecuadamente. Esta no puede operar en una planta industrial sin la adecuación necesaria del lugar de ubicación. Por ello, el costo de una computadora industrial en más alto que una convencional. Algunos modelos de computadoras industriales son modulares y consisten en un rack en el cual se insertan los módulos que conforman la computadora. Los puertos seriales y paralelos quedan ubicados en la parte frontal, para mayor funcionabilidad.

Lenguajes de Programación Actualmente existen varios lenguajes de programación de PLCs, los cuales son utilizados por los diversos fabricantes. En general, los lenguajes de programación más difundidos en nuestro medio son los siguientes: Lista de Instrucciones (IL) Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) Diagrama de contactos (LD) Carta de Funciones Secuenciales (SFC) Existe una norma internacional que trata de estandarizar los lenguajes de programación. Esta norma es la IEC 1131-3, y contempla dos tipos de lenguajes: Lenguajes textuales Lenguajes gráficos

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El lenguaje de Lista de instrucciones Es un lenguaje del tipo textual y consiste en una serie de instrucciones o sentencias de carácter booleano, utilizando para su representación caracteres alfanuméricos y abreviaturas mnemotécnicas. Es un lenguaje considerado como de bajo nivel y cuando el programa tiene gran cantidad de instrucciones, resulta tedioso y laborioso realizar la programación. Es utilizado en terminales portátiles de programación para PLCs pequeños Ejemplos de programación en lenguaje de lista de instrucciones

A I 0.1 AN I 0.2 = Q 1.0

L I 0,01 A I 0,02 = O 0,01

STR 001 AND 002 OUT 010

El lenguaje de Diagrama de Bloques de Funciones Es un lenguaje del tipo gráfico y utiliza una serie de símbolos de bloques lógicos, similares al utilizado en el campo de la electrónica digital, por ejemplo: puertas AND, OR, NAND, NOR, elementos de memoria Flip-Flops, etc.

Fig. Nº 32.- Ejemplo de programa en lenguaje de Bloque de Funciones

Lenguaje Diagrama de contactos Llamado también lenguaje escalera o lenguaje ladder, es también un lenguaje del tipo gráfico y utiliza para su representación símbolos eléctricos, similares a la antigua norma Nema de Estados Unidos. Entonces, un programa en lenguaje ladder se asemeja a un circuito eléctrico y por lo tanto es de muy fácil manejo para las personas que se encuentran en el campo de la electrotecnia,

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porque está compuesto por bobinas, contactos, bloques de temporizadores, contadores, de comparación, etc. El lenguaje ladder es el que ha tenido mayor aceptación y difusión por su facilidad de interpretación y utilización y es incorporado al software de programación por la mayoría de fabricantes a nivel mundial, habiéndose convertido en el lenguaje de programación estándar.

Fig. Nº 33.- Ejemplo de programa en lenguaje Ladder o tipo escalera

Lenguaje de Carta de Funciones Secuenciales Pertenece también al tipo de lenguaje gráfico, y es una representación de un análisis gráfico en donde se establecen las funciones de un sistema secuencial. Este lenguaje se caracteriza por consistir en una secuencia de etapas y transiciones. Las etapas representan las acciones a realizar y las transiciones las condiciones o requisitos que deben cumplirse para pasar a la siguiente etapa. Este lenguaje es bastante útil para desarrollar programas de automatización basados en la lógica secuencial; más no así cuando se trata de automatismos basados en la lógica combinacional. Ejemplos de este tipo de lenguaje de programación se tienen: • Grafcet de Telemecanique (Francia) • Graph 5 de Siemens (Alemania)

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Fig. Nº 34.- Ejemplo de programa en lenguaje de Bloque Secuenciales

El Software de Programación Para la programación de los controladores programables se utiliza un software del tipo de aplicación, con las mismas características, salvando las distancias, de otros software de uso común, tales como: como: Word, Excel, AutoCad, etc. Los diferentes fabricantes de PLCs han desarrollado su propio software de programación y han determinado el o los lenguajes de programación que usarán en dicho software El software de programación que se instala en una PC generalmente utiliza el lenguaje ladder, y puede o no incluir algún otro lenguaje de programación. A continuación se detallan algunos de los software de programación de PLCs más conocidos:

Marca Allen-Bradley Siemens Telemecanique Omron Modicon

Software RS Logix 500 RS Logix 1000 Step 5 Step 7-Micro PL7-07 PL7-3 SysWin PS Modsoft Lite Concept 984 PS

Familia de PLCs Micrologix, SLC 500 PLC-5 Simatic S5-90U, S5-95U, S5-100U Simatic S7-200 TSX 07 nano-PLC TSX 7 PLCs Multifunción Sysmac CPM1, CQM1 C200HS-CN220-EU Modicon 984-120 Modicon TSX Quantum

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El Software RS Logix 500 El Software RS Logix 500 es el software que permite programar los PLCs de marca Allen Bradley de las siguientes familias: − SLC 500, tanto los modulares como los compactos − Micrologix, la familia de microPLCs. Utiliza el lenguaje de programación en ladder y trabaja en el entorno de Windows. Contienen un set o juego de instrucciones.

El Set de Instrucciones Los software de programación de PLCs están compuestos por varios grupos o juegos de instrucciones. La mayoría de ellos incluyen los siguientes grupos: Instrucciones tipo relé Instrucciones de temporizadores Instrucciones de contadores Instrucciones de comparación Instrucciones matemáticas Instrucciones de control Instrucciones de archivo

El ciclo de operación El ciclo de operación del programa consta de dos fases: • Barrido del programa (Program scan) • Barrido de E/S (I/O Scan) La secuencia de operación es como sigue 1. El procesador lee el estado de las entradas y actualiza el archivo de memoria interna I1 2. El procesador inicia la ejecución del programa, actualizando memorias internas y el archivo de salida O0 hasta finalizar el programa. 3. El procesador transfiere la información del área de salida O0 hacia los módulos respectivos, para el control de actuadores en el campo. 4. Se vuelve al punto 1 Los puntos 1 y 3 corresponden al barrido (scan) de E/S y el punto 2 al barrido de programa. Ambos son independientes, lo que asegura que cualquier cambio que ocurra en un dispositivo externo durante el barrido de programa no será tomado en cuenta hasta el próximo barrido de E/S. De igual forma, los cambios asociados a las salidas externas durante la ejecución del barrido del programa sólo se manifestarán en el terreno durante el próximo barrido de E/S. La excepción la constituyen las instrucciones de interrupción inmediata de entrada y salida.

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10. PROGRAMACIÓN DEL PLC ALLEN-BRADLEY TIPO MODULAR SLC500 Para que una máquina con control por PLC pueda funcionar correctamente, no sólo se requiere realizar las instalaciones y conexiones físicas, sino que es imprescindible la elaboración de un programa. Este programa estará almacenado en la RAM del procesador. La ejecución de este programa es lo que producirá el accionamiento del sistema controlado. La elaboración de un programa para PLC implica crear el archivo donde se ingresará la serie de instrucciones que conformará el programa en el lenguaje correspondiente. Cada instrucción necesita ser direccionada. Una instrucción es una orden o sentencia que significa la operación que se debe ejecutar

Direccionamiento Es la especificación del lugar donde se almacena la información digital. Las instrucciones necesitan ser direccionadas. Por ejemplo los canales de entrada o salida tienen una dirección que especifica el número de canal, el número de slot o puesto de enchufe en que se encuentra ubicado el módulo. Cuando se elabora un programa, se van indicando las diferentes instrucciones de mando donde en cada instrucción se indica la operación que se debe ejecutar. También se ingresa la dirección exacta del módulo y el canal o borne de las señales de E/S involucradas en el proceso.

Direccionamiento de las E/S El direccionamiento de las E/S de acuerdo a la marca Allen-Bradley se realiza mediante los siguientes formatos

Formato I O I:e.s/b O:e.s/b

e s b

Significado Entrada. Es constante Salida. Es constante Nº de slot o ranura donde está insertado el módulo Nº de palabra, requerido si el número de canales del módulo es mayor de 16 Nº de canal a direccionar

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Ejemplos de Direccionamiento Para tener idea en forma concreta presentamos un ejemplo de direccionamiento de un PLC que tiene la siguiente configuración:

Nº de slot (o puesto de enchufe)

0

1

Tipo de módulo

I

Nº de canal a direccionarse

3

2 O

5

3 I

8

4

5

6

O

I

O

6

0 21

Fig. Nº 35.- Configuración de PLC modular del ejercicio

Las direcciones de los tres primeros canales, cuyo número aparece en cada módulo, se escribirán de la siguiente manera, de acuerdo a los formatos de direccionamiento:

Allen-Bradley I:1/3 O:2/5 I:3/8

Ejercicio Las direcciones de los canales restantes se dejan para el participante.

Direccionamiento de los Bits Internos Los bits internos o marcas son variables de memoria que pueden ser utilizados en la elaboración de programas y que ser contactos o bobinas. Pero que a diferencia de los anteriores, cuando se direccionan como bits internos es porque no van a tener conexión alguna con dispositivos externos al PLC, tal como sensores o actuadores. Los bits internos se utilizan principalmente para instrucciones de lógica de relés, registradores de desplazamiento y secuenciadores.

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Direccionamiento de los Bits Internos

Formato Bf:e/b Bf/b

B f e b

Significado Bits interno Nº de archivo (por defecto es el número 3) Nº de elemento Nº de bit

Ejemplos de Direccionamiento

B3:0/3 B3:5 /7 B3:19/4

Ejercicio: Direccione los siguientes bits o marcas utilizando los formatos de Allen-Bradley y de Siemens: El bit 0 del elemento 0 : El bit 5 del elemento 10: El bit 7 del elemento 22: El bit 4 del elemento 6 :

11.- INSTRUCCIONES TIPO BIT (RELÉ)

Definición Son instrucciones usadas principalmente para programas de lógica de relés, registros de desplazamiento y secuenciadores.

Set de Instrucciones tipo Relé Las instrucciones tipo relé se usan también para monitorizar y controlar el estado de los bits en la tabla de datos, tal como los bits de entrada o los bits de palabra de control de un temporizador. Estas instrucciones operan en un solo bit de datos. Durante la operación, el procesador puede establecer o restablecer el bit en base a la continuidad lógica de los renglones de escalera. Se puede direccionar un bit las veces que el programa lo necesite.

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Los datos siguientes usan instrucciones de bits:

Los bits en estos archivos: Archivos de entrada y salida Archivo de estado Archivo de datos de bits Archivos de temporizador, contador y control Archivos de datos de enteros

Representan: Salidas y entradas externas Varias condiciones tal como se explica en el archivo de estado Lógica de relé interna de su programa Varios bits de control para la temporización, la habilitación, etc. Bits de datos según lo requiera su programa El máximo tamaño del archivo es 256 elementos de 1 palabra de (de 16 bits) y un total de 4095 bits.

Las instrucciones de bits más usadas son: XIC XIO OTE OTL OTU OSR

(Examine si está cerrado) (Examine si está abierto) (Energice salida) (Enganche salida) (Desenganche salida)

11.- La instrucción XIC (Examine si está cerrado)

Esta instrucción (también denominada "examina si On" o "normalmente abierto") funciona como un bit de entrada o almacenamiento. Si el bit de memoria correspondiente es un "1" (On), esta instrucción permitirá la continuidad del renglón y se activarán las salidas Nota

Otros factores podrían afectar la continuidad del renglón.

Si el bit de memoria correspondiente es un "0" (Off), esta instrucción no permitirá la continuidad del renglón (asume su estado normalmente abierto) y las salidas en el renglón serán desactivadas (otros factores pueden afectar la continuidad del renglón).

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Si se usa como un bit de entrada, su estado debe corresponder al estado de los dispositivos de entrada reales asociados con la tabla de imagen de entrada mediante las direcciones idénticas. Ayuda para direccionamiento Ejemplo: I:12/03 En la dirección del ejemplo, "I" indica la tabla de imagen de entrada; "12" representa la ranura doce (decimal); después de la diagonal "/" el "03" indica el bit tres. Las direcciones de entrada se especifican al nivel de bits.

La instrucción XIO (Examine si está abierto)

Esta instrucción (también denominada "examina si Off" o "normalmente cerrado") funciona como un bit de entrada o almacenamiento. Si el bit de memoria correspondiente es un "1" (On), esta instrucción no permitirá la continuidad del renglón y las salidas del renglón serán desactivadas (Nota Otros factores podrían afectar la continuidad del renglón). Si el bit de memoria correspondiente es un "0" (Off), esta instrucción asume su estado normal y permite la continuidad del renglón y las salidas del renglón serán activadas. Si se usa como un bit de entrada, su estado debe corresponder al estado de los dispositivos de entrada reales asociados con la tabla de imagen de entrada mediante las direcciones idénticas. Ayuda para direccionamiento Ejemplo: I:12/03 En la dirección del ejemplo, "I" indica la tabla de imagen de entrada; "12" representa la ranura doce (decimal); después de la diagonal "/" el "03" indica el bit tres. La instrucción OTE (Energice Salida)

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Esta instrucción establece el bit especificado cuando se alcanza la continuidad del renglón (el renglón se hace verdadero). Bajo condiciones normales de operación, si el bit establecido corresponde a un dispositivo de salida, el dispositivo de salida será activado cuando el renglón se haga verdadero. Las direcciones de salidas se especifican a nivel de bits. ¡ADVERTENCIA! Nunca use una dirección de salida en más de un lugar en su programa lógico. Siempre tenga presente la carga representada por una bobina de salida. Ayuda para direccionamiento En una dirección de salida, tal como O:4/03: "O" indica la tabla de imagen de salida "4" representa la ranura cuatro (decimal) "03" representa el bit tres

La Instrucción OTL (Enganche Salida)

Esta instrucción funciona muy parecido a la instrucción OTE con la excepción que una vez que se establece un bit con una instrucción OTL, se "enclava" en estado activado. Una vez que un bit OTL se ha establecido en "ON" (1 en la memoria) permanecerá en "ON" aún si la condición del renglón se hace falsa. El bit debe restablecerse con una instrucción OTU. A las instrucciones de enclavamiento y desenclavamiento se les debe asignar la misma dirección en su programa lógico. Las direcciones de salidas se especifican a nivel de bits. ¡ADVERTENCIA! Si ocurre una condición de error que detenga el procesamiento, la salida física será desactivada (OFF). Pero una vez que se borre la condición de error, el controlador continuará la operación con el OTL en el estado determinado por su valor de la tabla de datos. Nota: En caso de una pérdida de alimentación eléctrica, los dispositivos de salida controlada por OTL se activarán al retornar la alimentación eléctrica si el bit OTL estaba establecido cuando ocurrió la pérdida de alimentación eléctrica. Ayuda para direccionamiento En una dirección de salida, tal como O:12/03: "O" indica la tabla de imagen de salida "12" representa la ranura doce (decimal) "03" representa el bit tres

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Nota: El "12" representa la ranura 12 (La ranura 0 está reservada para el procesador.). Esta podría ser la última ranura disponible en un chasis de 13 ranuras (0-12), o podría ser la sexta ranura en un chasis #2 si están interconectados dos chasis de 7 ranuras.

La Instrucción OTU (Desenganche Salida)

Use esta instrucción de salida para desenclavar (restablecer) un bit enclavado (establecido) que fue establecido por una instrucción OTL. La dirección OTU debe ser idéntica a la dirección OTL que originalmente estableció el bit. ¡ADVERTENCIA! Si ocurre una condición de error que detiene el procesamiento, la salida física será desactivada (OFF). Pero una vez que se borre la condición de error, el controlador continuará la operación con el OTL en el estado determinado por su valor de la tabla de datos. Nota: En caso de una pérdida de alimentación eléctrica, los dispositivos de salida controlada por OTL se activarán al retornar la alimentación eléctrica si el bit OTL estaba establecido cuando ocurrió la pérdida de alimentación eléctrica. Ayuda para direccionamiento En una dirección de salida, tal como O:4/03: "O" indica la tabla de imagen de salida "4" representa la ranura cuatro (decimal) "03" representa el bit tres.

La Instrucción OSR ( Activar un bit para un escán solamente

)

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La instrucción OSR es una instrucción de entrada condicional que activa un evento para que ocurra una vez. Use la instrucción OSR cuando un evento debe comenzar en base a un cambio de estado del renglón de falso a verdadero, como activado por un botón pulsador. Un ejemplo sería el uso de la instrucción OSR para inmovilizar valores LED que se muestran rápidamente. Coloque la instrucción OSR en un renglón inmediatamente antes de la instrucción de salida. Luego haga referencia a la salida como un frente en su programa. La dirección que usted da a la instrucción de entrada OSR es donde se retiene el estado previo del renglón. Usted debe introducir una dirección de bit para la instrucción OSR. Use una dirección ya sea de archivo binario o archivo de enteros. La dirección de bit que usted usa debe ser única. No la use en ningún otro lugar en el programa. La dirección asignada a la instrucción OSR no es la dirección de única a que hace referencia el programa, ni indica el estado de la instrucción OSR. Esta dirección permite que la instrucción OSR recuerde el estado anterior del renglón. Operación Cuando las condiciones del renglón que precede a la instrucción OSR pasan de falsas a verdaderas, la instrucción OSR es verdadera durante un escán. Después que se completa un escán, la instrucción OSR se vuelve falsa, aun cuando las condiciones del renglón que la precede permanezcan verdaderas. La instrucción OSR vuelve a ser verdadera si hay una transición de falso a verdadero de las condiciones del renglón que la precede.

Aplicaciones Arranque Directo de Motor Trifásico

Diagrama eléctrico

Diagrama ladder

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4.2. Inversor de Giro de Motor Trifásico

Diagrama eléctrico

Dibujar el diagrama ladder

12.- INSTRUCCIONES DE TEMPORIZADORES

Definición Son instrucciones de salida que le permiten operaciones basadas en tiempo. Los temporizadores son elementos de 3 palabras: La palabra 0 es la palabra de Control La palabra 1 almacena el Valor Prestablecido (PRE) La palabra 2 almacena el Valor Acumulado (ACC) 15 14 13 EN TT DN

12

11

10

9

8

7 6 5 4 3 2 1 0 PALABRA Uso Interno ............................................. 0 Valor de Preset (PRE) 1 Valor Acumulado (ACC) 2

Bits Direccionables: EN: (Enable) Habilitado bit 15. TT: (Timmer timing) bit de temporización del temporizador 14 DN: (Done) bit efectuado 13.

Palabras Direccionables: PRE: Palabra 1 ACC: Palabra 2

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Los bits de uso interno no son direccionables. Descripción general de los términos de las instrucciones de temporizador Valor acumulado (ACC) Es el número de intervalos de la base de tiempo que la instrucción ha contado. Valor de Preset (PRE) El valor preseleccionado es el punto de ajuste que usted introduce en la instrucción de temporizador. Cuando el valor acumulado es igual a o mayor que el valor preseleccionado, se establece el bit de estado efectuado. Puede usar este bit para controlar un dispositivo de salida. Base de tiempo La base de tiempo determina la duración de cada intervalo de la base de tiempo. Precisión del temporizador Se refiere a la longitud de tiempo entre el momento en que se habilita una instrucción de temporizador y el momento en que se completa el intervalo temporizado. La inexactitud causada por el escán del programa puede ser mayor que la base de tiempo del temporizador. También debe considerar el tiempo necesario para activar el dispositivo de salida. Sugerencias para temporización Recuerde que la cantidad de tiempo que puede establecer como límite de tiempo de un temporizador, está limitada por el valor total que puede retener (32767) una dirección de preseleccionado (16 bits). Si la base de tiempo es 0.01 segundos, el tiempo preseleccionado se limita a 0.01 x 32767 = 327 segundos. El uso del bit de habilitación (EN) de un temporizador es una manera fácil de repetir su compleja lógica condicional en otro renglón en su programa de escalera.

Tipos Las instrucciones de temporización se muestran en la siguiente tabla: SI SE DESEA Retardar la activación de una salida Retardar la desactivación de una salida Temporizar un evento retentivamente Restablecer el valor acumulado y los bits de estado de un temporizador (No se usa con temporizadores (TOF.)

USE LA INSTRUCCIÓN TON TOF RTO RES

La Instrucción TON (Retardo a la conexión)

Descripción Utilice la instrucción TON para activar o desactivar una salida después que el temporizador ha estado activo durante un intervalo de tiempo prestablecido. Esta instrucción de salida comienza la temporización (a intervalos de un segundo o de una centésima de segundo) cuando el renglón es "verdadero." Espera la cantidad de tiempo especificado (según lo establecido en PRESET), mantiene control de los intervalos acumulados que ocurrieron (ACUM) y establece el bit DN (terminado) cuando el tiempo ACUM (acumulado) es igual al tiempo PRESET.

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Mientras las condiciones del renglón permanecen verdaderas, el temporizador ajusta el valor acumulado (ACC) en cada evaluación hasta que alcanza el valor prestablecido (PRE). El valor acumulado es restablecido cuando las condiciones del renglón pasan a ser falsas, sin importar si el temporizador ha sobrepasado el tiempo de espera. La Instrucción TOF (Retardo a la desconexión)

Descripción Utilice la instrucción TOF para activar o desactivar una salida después que su renglón ha estado inactivo durante un intervalo de tiempo predeterminado. Esta instrucción de salida comienza la temporización (a intervalos de un segundo o de una centésima de segundo) cuando el renglón es "falso". Espera la cantidad de tiempo especificado (según lo establecido en PRESEL), mantiene registro de los intervalos acumulados que han ocurrido (ACUM), y restablece el bit DN (efectuado) cuando el tiempo ACUM (acumulado) es igual al tiempo PRESEL. El valor acumulado es restablecido cuando las condiciones del renglón pasan a verdaderas sin importar si el temporizador ha sobrepasado el tiempo de espera.

La Instrucción RTO (TON con retención)

Descripción Una instrucción RTO funciona igual que una instrucción TON con la excepción de que una vez que ha comenzado a controlar el tiempo, mantiene la cuenta del tiempo aun cuando el renglón pase a ser falso, ocurra un fallo, el modo de Marcha remota o Prueba remota cambie a Programa remoto o se interrumpa el suministro de energía. Cuando retorna la continuidad del renglón (el renglón se vuelve a hacer verdadero), la instrucción RTO comienza la temporización desde el tiempo acumulado que fue retenido cuando se perdió la continuidad del renglón. Al retener su valor acumulado, los temporizadores retentivos miden el periodo

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Direccionamiento del Archivo de Temporizadores El formato de direccionamiento es el siguiente: Formato Elemento:

Significado T

Temporizador.

f


:


e

Número de elemento. Rango: 0-255,

.


s

Número de palabra.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit.

Tf:e palabras Tf:e.s Bits,: Tf:e.s/b

Ejemplos: T4:0 T4:0/15 ó T4:0/EN T4:0/13 ó T4:0/DN T4:0.1 ó T4:0.PRE T4:0.2 ó T4:0 ACC T4:0.1/0

Temporizador 0, archivo 4 Bit de habilitación de temporizador 0. Bit DN (Efectuado) de temporizador 0. Valor de Preset (Prestablecido) de temporizador 0. Valor acumulado de temporizador 0. Bit 0 del valor de Preset (Prestablecido). T4:0.2/0 Bit 0 del valor acumulado.

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Aplicaciones Diagrama escalera para el arranque estrella triángulo de un motor trifásico

Diagrama Espacio-Tiempo

Dibujar el diagrama eléctrico

Diagrama de conexiones del PLC

13.- INSTRUCCIONES DE CONTADORES Son instrucciones de salida que realizan operaciones de contaje de piezas discretas Se tenen las siguientes isntrucciones: CTU, CTD

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La Instrucción CTU (Contador Ascendente)

Descripción Esta instrucción de salida cuenta progresivamente cada transición de falso a verdadero de las condiciones que la preceden en el renglón y produce una salida cuando el valor acumulado llega al valor preseleccionado. Las transiciones del renglón pueden accionarse mediante un final de carrera o mediante partes que pasan por un detector. La capacidad del contador para detectar las transiciones de falso a verdadero depende de la velocidad (frecuencia) de la señal de entrada. La duración de activa e inactiva de la señal de entrada no debe ser más rápida que el tiempo de escán. Cada conteo se retiene cuando las condiciones del renglón vuelven a ser falsas, permitiendo que el conteo continúe más allá del valor preseleccionado. De esta manera usted puede basar una salida en el valor preseleccionado pero continuar contando para mantener inventario/piezas, etc. Nota Use una instrucción RES (restablecer) con la misma dirección que el contador, u otra instrucción en su programa para sobrescribir el valor. El estado On u Off de los bits de efectuado, overflow y underflow del contador es retentivo. El valor acumulado y los bits de control se restablecen cuando se habilita una instrucción RES. Los archivos de contador usan tres palabras por elemento. Bits de la instrucción: 12 = Bit OV (overflow de conteo progresivo) 13 = Bit DN (efectuado) 15 = Bit CU (habilitación conteo progresivo) Los bits CU siempre están establecidos antes de pasar al modo Marcha remota o Prueba remota. Introducción de parámetros Introduzca una dirección CONTADOR, valor PRESELECCIONADO y un valor ACUM. El valor preseleccionado es el punto que tiene que alcanzarse para establecer el bit DN (efectuado). El valor acumulado representa el estado actual de conteo. C5:1 representa número de archivo de contador cinco, número de elemento 1.

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La Instrucción CTD (Contador Descendente)

Descripción Esta instrucción de salida cuenta regresivamente cada transición de falso a verdadero de las condiciones que la preceden en el renglón y produce una salida cuando el valor acumulado llega al valor preseleccionado. Las transiciones del renglón pueden accionarse mediante un final de carrera o mediante partes que pasan por un detector. Cada conteo se retiene cuando las condiciones del renglón vuelven a ser falsas. El conteo se retiene hasta que es habilitada la instrucción RES (restablecimiento) con la misma dirección que el contador o si otra instrucción en su programa sobrescribe el valor. El valor acumulado se retiene después de que la instrucción CTU o CTD se vuelve falsa, y cuando se retira y se vuelve a restaurar la alimentación eléctrica al procesador. Además, el estado On u Off de los bits de efectuado, overflow, y underflow del contador es retentivo. El valor acumulado y los bits de control se restablecen cuando se habilita una instrucción RES. Los archivos de contador usan tres palabras por elemento. Bits de la instrucción: 11 = Bit UN (underflow de conteo regresivo) 13 = Bit DN (efectuado) 14 = Bit CD (habilitación de conteo regresivo) Los bits CD siempre están establecidos antes de pasar al modo Marcha remota o Prueba remota. Introducción de parámetros Introduzca una dirección CONTADOR, valor PRESELECCIONADO y un valor ACUM. El valor preseleccionado es el punto que tiene que alcanzarse para establecer el bit DN (efectuado). El valor acumulado representa el estado actual de conteo. C5:1 representa número de archivo de contador cinco, número de elemento 1.

DIRECCIONAMIENTO DE ARCHIVO DE CONTADORES (5) Los contadores son elementos de 3 palabras: La palabra 0 es la palabra de control La palabra 1 almacena el valor de preset (PRE) La palabra 2 almacena el valor acumulado (ACC)

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Esto se muestra a continuación: 15 14 13 12 11 10 CU CD DN OV UN UA

9

8

7

6

5 4 3 Internal Use

2

1

Preset Value (PRE) Accumulated Value (ACC) Bits Direccionables:


CU: CD: DN: OV: UN: UA:


(Counter Up), bit 15. (Counter Down), bit 14 (Done) bit 13 (Overflow), bit 12. (Underflow), bit 11. (Valor acumulado).

0

Palabra 0 1 2

NOTA: Los bits de "uso interno" no son direccionables.

El formato de direccionamiento es el siguiente: Formato

Significado C

Contador.

f


:


Bits, palabras:

e

Número de elemento. Rango: 0-255, cada elemento posee 3 palabras.

Cf:e.s/b

.


s

Número de palabra.

/

Delimitador de bit

b

Número de bit.

Elemento: Cf:e

Ejemplos: C5:0 C5:0/15 C5:0/13 C5:0/11 C5:0.1 C5:0.2 C5:0.1/0 C5:0.2/0

ó ó ó ó ó

Contador 0, archivo 5. C5:0/CU Bit de habilitación de Contador ascendente0. C5:0/DN Bit Done . C5:0/UN Bit underflow. C5:0/PRE Valor de Preset de Contador 0. C5:0/ACC Valor acumulado de Contador 0. Bit 0 del valor de Preset. Bit 0 del valor acumulado.

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14.- INSTRUCCIONES DE COMPARACION Definición Son instrucciones de entrada usada principalmente para comparar valores de datos. Estas instrucciones poseen parámetros que deben ser direccionados correctamente, los cuales se estudiaran más adelante.

Tipos Existen varios tipos de instrucciones de comparación, los cuales pueden verse en la siguiente tabla: SI SE DESEA Probar si dos valores son iguales (=) Probar si un valor es diferente a un segundo valor (≠) Probar si un valor es menor que un segundo valor (<) Probar si un valor es menor que o igual a un segundo valor (<=) Probar si un valor es mayor que un segundo valor (>) Probar si un valor es mayor que o igual a un segundo valor (>=) Probar porciones de dos valores para ver si son iguales Probar si un valor está dentro del rango límite de otros dos valores

USE LA INSTRUCCIÓN EQU NEQ LES LEQ GRT GEQ MEQ LIM

La Instrucción EQU (Igualdad)

Descripción Esta instrucción de entrada es verdadera cuando la Fuente A = Fuente B. La instrucción EQU compara dos valores especificados por el usuario. Si los valores son iguales, permite continuidad del renglón. El renglón se hace verdadero y la salida es activada (siempre y cuando nada más afecte el estado del renglón). Introducción de parámetros Usted debe introducir una dirección de palabra para la Fuente A. Puede introducir una constante de programa o una dirección de palabra para la Fuente B. Los enteros negativos se almacenan en forma de complemento a dos. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones indexadas para los parámetros de la Fuente A y la Fuente B. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas para los parámetros de la Fuente A y la Fuente B.

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La Instrucción NEQ (Desigualdad)

Descripción Use la instrucción NEQ para probar si dos valores son diferentes. Si la Fuente A y la Fuente B son diferentes, la instrucción es lógicamente verdadera. Si los dos valores son iguales, la instrucción es lógicamente falsa. Introducción de parámetros Fuente A - debe ser una dirección de palabra. Fuente B - puede ser una dirección de palabra o una constante de programa. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones de palabra indexada para los parámetros de la fuente A y la fuente B. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas para los parámetros de la Fuente A y la Fuente B. Los enteros con signo se almacenan en forma de complemento a dos. La Instrucción LES (Menor que)

Descripción Esta instrucción de entrada condicional prueba si un valor (Fuente A) es menor que otro valor (Fuente B). Si el valor en la Fuente A es menor que el valor en la Fuente B, la instrucción es lógicamente verdadera. Si el valor en la Fuente A es mayor que o igual al valor en la Fuente B, la instrucción es lógicamente falsa. Introducción de parámetros Introduzca una dirección de palabra para la Fuente A. Introduzca una constante o una dirección de palabra para la Fuente B. Los enteros con signo se almacenan en forma de complemento a dos. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones indexadas para los parámetros fuente o destino. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas para los parámetros fuente.

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La Instrucción LEQ (Menor o igual que)

Descripción Esta instrucción de entrada condicional prueba si un valor (fuente A) es menor que o igual a otro valor (fuente B). Si el valor en la fuente A es menor que o igual al valor en la fuente B, la instrucción es lógicamente verdadera. Si el valor en la fuente A es mayor que el valor en la fuente B, la instrucción es lógicamente falsa. Introducción de parámetros Introduzca una dirección de palabra para la fuente A. Introduzca una constante o una dirección de palabra para la fuente B. Los enteros con signo se almacenan en forma de complemento a dos.

La Instrucción GRT (Mayor que)

Descripción Esta instrucción de entrada compara dos valores especificados por el usuario. Si el valor almacenado en la Fuente A es mayor que el valor almacenado en la Fuente B, permite la continuidad del renglón. El renglón se hará "verdadero" y la salida será activada (siempre y cuando ninguna otra instrucción afecte el estado del renglón). Si el valor en la Fuente A es menor que o igual al valor en la Fuente B, la instrucción es lógicamente falsa. Introducción de parámetros Usted debe introducir una dirección de palabra para la Fuente A. Puede introducir una constante de programa o una dirección de palabra para la Fuente B. Los enteros con signo se almacenan en forma de complemento a dos. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones indexadas para los parámetros fuente o destino. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas para los parámetros fuente o destino. Esta instrucción de entrada condicional prueba si un valor (fuente A) es menor que o igual a otro valor (fuente B). Si el valor en la fuente A es menor que o igual al valor en la fuente B, la instrucción es lógicamente verdadera. Si el valor en la fuente A es mayor que el valor en la fuente B, la instrucción es lógicamente falsa.

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La Instrucción GEQ (Mayor o igual que)

Descripción Esta instrucción de entrada compara dos valores especificados por el usuario. Si el valor almacenado en la Fuente A es mayor que o igual al valor almacenado en la Fuente B, permite la continuidad del renglón. El renglón se hará verdadero y la salida será activada (siempre y cuando ninguna otra instrucción afecte el estado del renglón). Si el valor en la Fuente A es menor que el valor en la Fuente B, la instrucción es lógicamente falsa.

Introducción de parámetros Usted debe introducir una dirección de palabra para la Fuente A. Puede introducir una constante de programa o una dirección de palabra para la Fuente B. Los enteros con signo se almacenan en forma de complemento a dos. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones indexadas para los parámetros fuente o destino. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas para los parámetros fuente o destino. La Instrucción MEQ (Igualdad con máscara)

Descripción Esta instrucción condicional compara datos de 16 bits de una dirección fuente con datos de 16 bits en una dirección de referencia mediante una máscara. Si los valores son iguales, la instrucción es verdadera. Esta instrucción permite que los datos tengan máscara mediante una palabra separada. Si está usando un procesador 5/02, 5/03, 5/04 o MicroLogix, puede usar direcciones indexadas en los parámetros que requieren direcciones. Si está usando un procesador 5/03 OS302 o un 5/04 OS401, puede usar direcciones indirectas.

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Introducción de parámetros Fuente - la dirección del valor que usted desea comparar. Máscara - la dirección de la máscara mediante la cual la instrucción transfiere los datos. La máscara puede ser un valor hexadecimal. Puede introducir el valor en binario, decimal o hexadecimal. RSLogix500 hará la conversión necesaria y mostrará el valor hexadecimal en pantalla. Haga clic aquí para obtener un ejemplo que muestre cómo introducir el valor de Máscara usando valores hexadecimales, binarios o decimales. Comparación - un valor entero o la dirección de la referencia. Si los 16 bits de datos en la dirección fuente son iguales a los 16 bits de datos en la dirección de comparación (menos los bits con máscara), la instrucción es verdadera. La instrucción se vuelve falsa tan pronto como detecta una desigualdad. Los bits en la palabra de máscara enmascaran los datos cuando se restablecen y pasan los datos cuando se establecen.

La Instrucción LIM (Límite)

Descripción Use la instrucción LIM para probar si los valores están dentro o fuera de un rango especificado, dependiendo de cómo usted establezca los límites. Introducción de parámetros Dependiendo de cómo usted define el parámetro Prueba, los parámetros Límite Bajo y Límite Alto pueden ser una dirección de palabra o una constante de programa. Vea a continuación. PRUEBA Constante Dirección de palabra

LÍMITE ALTO LÍMITE BAJO Dirección de palabra Dirección de palabra Constante o dirección de Constante o dirección de palabra palabra

Estado verdadero/falso de la instrucción Si el Límite Bajo tiene un valor igual a o menor que el Límite Alto, la instrucción es verdadera cuando el valor Prueba está entre los límites o es igual a cualquiera de los límites. Si el valor Prueba está fuera de los límites, la instrucción es falsa. Si el Límite Bajo tiene un valor mayor que el Límite Alto, la instrucción es falsa cuando el valor Prueba está entre los límites. Si el valor Prueba es igual a cualquiera de los límites o está fuera de los límites, la instrucción es verdadera.

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Direccionamiento Las instrucciones de comparación se direccionan especificando correctamente los parámetros introducidos tal como: Fuentes, Máscara, Comparación que pueden ser una constante de programa, dirección de palabra, asumiendo valores decimales, hexadecimales, etc.

Aplicaciones Diagrama de instalación y escalera para el control de bombas alternadas.

CONTROL DE BOMBAS ALTERNADAS

Diagrama de instalación

En el caso de Siemens se utiliza este otro formato de direccionamiento para las marcas o flags

Formato F x.y

F X y

Significado Operando marca Nº de byte Nº de bit

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PROPIEDAD INTELECTUAL DEL SENATI PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN Y VENTA SIN LA AUTORIZACIÓN CORRESPONDIENTE

CÓDIGO DE MATERIAL 0141

EDICIÓN JUNIO 2004

89000141 Control de Maquinas Con Plc

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