CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES – PLC I Ficha 572639
ACTIVIDAD SEMANA 4 “Programación en diagrama de contactos, basados en una situación problema” VALOR: 100 puntos
PRESENTADO POR Sergio Bermúdez R.
TUTOR VIRTUAL Ingo. José Robinson Giraldo
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA CENTRO AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL – REGIONAL CALDAS BARRANQUILLA - AGOSTO DE 2013
TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN
3
OBJETIVOS
7
1. TEMAS A DESARROLLAR
8
1.1 PREGUNTA PROBLÉMICA
8
1.2 CONTROL DE NIVEL
8
1.2.1 Análisis
9
1.2.1.1 Diagrama de flujo del sistema de llenado
9
1.2.1.2 Tabla de verdad para el sistema dado
10
1.2.1.3 Ecuación booleana del sistema de llenado
11
1.2.1.4 Circuito lógico del sistema de llenado
11
1.2.1.5 Implementación de la función en Zelio soft
12
2.0 CONCLUSIONES
14
BIBLIOGRAFÍA
15
ANEXO ACOMPAÑANTE
16
INTRODUCCION
En esta cuarta semana se aborda el resultado de aprendizaje de simular con propiedad diagramas en lenguaje de contactos, que para el caso se muestra en Zelio Soft1. Para esto el aprendiz aplica todos los conocimientos que construyó con las tres unidades anteriores del curso. Los resultados se reflejan mediante el presente trabajo escrito que da respuesta a la única pregunta problémica propuesta: “En una planta de tratamiento residual, dentro de todos sus procesos se encuentra un sistema de llenado que está generando desperdicios y pérdidas de material. Se requiere de manera urgente un control de nivel para solucionar el problema, pero ningún operario en la compañía ha podido solucionar el problema” ¿Usted qué haría? La respuesta a la pregunta formulada se da a continuación de ella e incluye tabla de verdad, diagrama de flujo, ecuación booleana del sistema y circuito lógico. El producto entregable, texto más archivo .zm2, se envía al espacio destinado para su entrega en BB. Al final del trabajo se muestran las conclusiones y la bibliografía consultada.
Palabras claves: programación, ladder, simulador por software, ABP.
1
Zelio soft software es una marca registrada de Schneider Electric.
LISTA DE TABLA Pág. Tabla 1. Tabla de verdad para el sistema de llenado
11
LISTA DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Asignación de entradas y salidas del PLC
9
LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Diagrama físico del sistema de llenado
8
Figura 2. Figura 2. Diagrama de flujo para el sistema de llenado de tanque.
10
Figura 3. Diagrama de contactos para el sistema de llenado
11
Figura 4. Circuito lógico del sistema de llenado bajo
12
Figura 5. Circuito lógico del sistema de llenado alto
12
Figura 6. Implementación de la función en Zelio soft
13
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL - PROPONER una posible solución a la pregunta problémica del sistema de llenado formulada usando la programación gráfica para PLC como lo es Ladder.
OBJETIVO ESPECIFICO - APLICAR uno de los lenguajes de programación gráficos para PLC como lo es Ladder a un problema específico. - DIFERENCIAR las entradas y las salidas del sistema propuesto. - CONSTRUIR la tabla de verdad del sistema propuesto. - DEDUCIR la ecuación que gobierna el sistema propuesto.. - SIMULAR con software en un PC un diagrama de contactos dado. - ANALIZAR diagramas de contactos.
1
TEMAS A DESARROLLAR
1.2 PREGUNTA PROBLÉMICA “En una planta de tratamiento residual, dentro de todos sus procesos se encuentra un sistema de llenado que está generando desperdicios y pérdidas de material. Se requiere de manera urgente un control de nivel para solucionar el problema, pero ningún operario en la compañía ha podido solucionar el problema” ¿Usted qué haría? Colocaría un PLC con la siguiente programación como se muestra en el apartado 1.2. El programa en ladder que se muestra es un circuito de ciclo perpetuo. Una vez que ha sido echado a andar, continuará trabajando por sí solo sin intervención humana de ningún tipo mientras reciba suministro de corriente y mientras no falle alguno de los componentes. 1.2 CONTROL DE NIVEL Se desea controlar el nivel de agua contenida en un depósito como el de la figura 1. Figura 1. Diagrama físico del sistema de llenado.
Para manejar el depósito se dispone de un selector de mando. Se puede seleccionar: modo encendido (I0.0) o modo apagado (I0.1): Si se selecciona modo encendido, lo que se quiere es que el nivel se mantenga entre los dos sensores: • Cuando el agua llegue al nivel de abajo (I0.2) se quiere que se active la bomba (Q0.0). • Cuando el agua llegue al nivel de arriba (I0.3) se quiere que la bomba separe. Además, se tiene un bombillo (Q0.1) que se enciende únicamente cuando se alcance el nivel de arriba (I0.3). En el modo apagado la bomba no debe funcionar, así el nivel de bajo se encuentre activado. (Para ilustrar la situación puede dirigirse al interactivo y visualizar el comportamiento del esquema) 1.2.2 Análisis. Basándonos en el diagrama dado en la figura 1, las entradas son I0.0, I0.1, I0.2 I0.3. Las salidas son Q0.0 y Q0.1. Se tienen 3 variables por lo cual se tienen 23= 8 combinaciones posibles para activar la bomba y el bombillo. Véase figura 2 para diagrama de flujo para el sistema de llenado. Véase cuadro 1 para la asignación de entradas y salidas del PLC.
Cuadro 1. Asignación de entradas y salidas del PLC. Variable
Descripción
I0.12
Interruptor de encendido/apagado.
I0.2
Sensor de nivel inferior del tanque.
I0.3
Sensor de nivel superior en el tanque.
Q0.0
Motor de la bomba.
Q0.1
Bombillo indicador.
1.2.1.1 Diagrama de flujo del sistema de llenado Véase figura 2 para diagrama de flujo para el sistema de llenado de tanque.
2
El interruptor I0.0 e I0.1 pueden ser el mismo pues solo opera para encendido o apagado del sistema. Para el caso no se necesita retención, protecciones, inversiones o paro de emergencia
Figura 2. Diagrama de flujo para el sistema de llenado de tanque.
Inicio
No I0.1 On?
Fin Si
No
No
I0.2 On?
I0.3 On?
Si Encender Q0.0
Si Apagar Q0.0
Encender Q0.1
1.2.1.2 Tabla de verdad para el sistema dado. Véase tabla 1 para tabla de verdad para el sistema de llenado.
Tabla 1. Tabla de verdad para el sistema de llenado. .Entrada I0.1 0 0 0 0 1 1 1 1
Entrada I0.2 0 0 1 1 0 0 1 1
Entrada I0.3 0 1 0 1 0 1 0 1
~I0.3
I0.2 ˄~I0.3
Salida Q0.0
Salida Q0.1
1 0 1 0 1 0 1 0
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 0 0
1.2.1.3 Ecuación booleana del sistema de llenado. Véase figura 3 para diagrama de contactos para el sistema de llenado Figura 3. Diagrama de contactos para el sistema de llenado.
La ecuación tiene la forma de la serie A.(B + C), como al ser un producto lógico sólo será verdadero cuando A = 1 y (B + C ) = 1. El A representa el contacto de encendido o pagado del sistema I0.1 y la derivación (B + C) representa las combinaciones de los sensores de nivel de líquido (I0.2 ˄ ~I0.3) ˅ I0.3). La ecuación que gobierna el sistema es: Q0.0 = I0.1˄ ((I0.2 ˄ ~I0.3) ˅ I0.3)) 1.2.1.4 Circuito lógico del sistema de llenado. Véase figura 4 y 5 para circuito lógico del sistema de llenado.
Figura 4. Circuito lógico del sistema de llenado bajo.
Figura 5. Circuito lógico del sistema de llenado alto.
1.2.1.5 Implementación de la función en Zelio soft. Véase Figura 6 para implementación de la función en Zelio soft.
Figura 6. Implementación de la función en Zelio soft.
La salida Q1 se activa siempre que el contacto I1 está cerrado. La salida Q1 se desactiva siempre que el contacto I1 está abierto, I2 está abierto o el contacto I3 abierto. La salida Q2 se activa siempre que el contacto I1 está cerrado y el contacto I3 cerrado. Véase archivo .zm2 de la simulación en anexo a este trabajo.
2. CONCLUSIONES Para el presente trabajo se elaboran las siguientes conclusiones: Debido a la simplicidad de programación de los controladores lógicos programables (PLC’s) por medio del diagrama de escalera, el modelo de llenado de tanque propuesto en la figura 1 se puede implementar con relativa facilidad. Con este trabajo se pretende desarrollar en primer lugar un vistazo a la metodología de programación con ladder y cómo aproximarse al levantamiento de información para desarrollo de aplicaciones con controladores para que estos tomen en cuenta las características continuas y discretas de los procesos, así como asegurar su adecuado funcionamiento y estabilidad ante cambios inesperados. La programación en ladder se puede utilizar para sistemas industriales muy complejos, reduciendo su complejidad, bajando costos y haciendo eficiente el sistema. Se consultó la bibliografía y cibergrafía pertinente. Se aprendieron los elementos que componen el lenguaje gráfico ladder. Se alcanzaron los objetivos de la unidad 4.
BIBLIOGRAFÍA Mario Carlos Ginzburn. INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS DIGITALES Y CIRCUITOS INTEGRADOS. Barcelona. Reverte. 2002. 505 p. José María Angulo Usategui. ELECTRONICA DIGITAL MODERNA: TEORIA Y PRACTICA. Madrid. Thomson Paraninfo. (16ª ED.).1996. 816 p. Oriol Boix Aragonès, et al. AUTOMATISMOS ELECTRICOS PROGRAMABLES. Barcelona. Ediciones UPC. 1998. 82 p. Richard L Shell, Ernest L. Hall. MANUAL OF INDUSTRIAL AUTOMATION. New York. Marcel Dekker Inc.2000. 858. ISBN 0-8247-0373-1
ENLACES WEB http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_Ladder http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Diagrama%20Escalera.pdf http://profesores.usfq.edu.ec/laurents/IEE561/PLC_Progr.pdf http://www.schneider-electric.co.uk/sites/uk/en/products-services/automationcontrol/products-offer/software-tools/logic-relay-and-simple-plc-software/zelio-soft.page
ANEXO A. Análisis y diseño de un sistema Definición Es el conjunto de actividades que los analistas, diseñadores y usuarios realizan para desarrollar e implantar un sistema de información. El método del ciclo de vida para el desarrollo de sistemas consta de 6 fases:
1. Investigación Preliminar: La solicitud para recibir ayuda de un sistema de información puede originarse por varias razones: sin importar cuales sean estas, el proceso se inicia siempre con la petición de una persona. 2. Determinación de los requerimientos del sistema: El aspecto fundamental del análisis de sistemas es comprender todas las facetas importantes de la parte de la empresa que se encuentra bajo estudio. Los analistas, al trabajar con los empleados y administradores, deben estudiar los procesos de una empresa para dar respuesta a las preguntas. 3. Diseño del sistema: El diseño de un sistema de información produce los detalles que establecen la forma en la que el sistema cumplirá con los requerimientos identificados durante la fase de análisis. Los especialistas en sistemas se refieren, con frecuencia, a esta etapa como diseño lógico en contraste con la del desarrollo del software, a la que denominan diseño físico. 4. Desarrollo del software: Los encargados de desarrollar software pueden instalar software comprobando a terceros o escribir programas diseñados a la medida del solicitante. La elección depende del costo de cada alternativa, del tiempo disponible para escribir el software y de la disponibilidad de los programadores. 5. Prueba de sistemas: Durante la prueba de sistemas, el sistema se emplea de manera experimental para asegurarse de que el software no tenga fallas, es decir, que funciona de acuerdo con las especificaciones y en la forma en que los usuarios esperan que lo haga. 6. Implantación y evaluación: La implantación es el proceso de verificar e instalar nuevo equipo, entrenar a los usuarios, instalar la aplicación y construir todos los archivos de
datos necesarios para utilizarla. La evaluación de un sistema se lleva a cabo para identificar puntos débiles y fuertes. Metodología de Kendall “El ciclo de vida de vida del desarrollo de sistemas es un enfoque por fases para el análisis y el diseño cuya premisa principal consiste en que los sistemas se desarrollan mejor utilizando un ciclo especifico de actividades del analista y el usuario.” El ciclo de vida de un sistema consta de siete partes: FASE I: Identificación de problemas, oportunidades y objetivos Identificar los problemas de la organización, detallarlos, examinar, evaluar las oportunidades y objetivos. Las oportunidades son situaciones que el analista considera susceptibles de mejorar utilizando sistemas de información computarizados, lo cual le da mayor seguridad y eficacia a las organizaciones además de obtener una ventaja competitiva. FASE II: Determinación de los requerimientos de información Se esfuerza por comprender la información que necesitan los usuarios para llevar a cabo sus actividades.
FASE III: Análisis de las necesidades del sistema Evalúa las dos fases anteriores, usa herramientas y técnicas como el uso de diagramas de flujo de datos para graficar las entradas, los procesos y las salidas de las funciones del negocio en una forma gráfica estructurada. FASE IV: Diseño del sistema recomendado En esta fase el analista utiliza la información recopilada en las primeras fases para realizar el diseño lógico del sistema de información.
FASE V: Desarrollo y documentación del software
El analista trabaja de manera conjunta con los programadores para desarrollar cualquier software original necesario. La documentación indica a los usuarios cómo utilizar el sistema y qué hacer en caso de que surjan problemas derivados de este uso. FASE VI: Prueba y mantenimiento del sistema Antes de poner en funcionamiento el sistema es necesario probarlo es mucho menos costoso encontrar los problemas antes que el sistema se entregue a los usuarios. El mantenimiento del sistema de información y su documentación empiezan en esta fase y se llevan de manera rutinaria durante toda su vida útil.
FASE VII: Implementación y evaluación Se capacita a los usuarios en el manejo del sistema. Parte de la capacitación la imparten los fabricantes, pero la supervisión de ésta es responsabilidad del analista de sistemas. Se menciona la evaluación como la fase final del ciclo de vida del desarrollo de sistemas principalmente en áreas del debate. En realidad, la evaluación se lleva a cabo durante cada una de las fases.
