Control de Variables Analogicas Con PLC I

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

PROGRAMA:

CAPACITACIÓN CONTINUA Curso Electricista Industrial

FASCÍCULO DE APRENDIZAJE

CONTROL DE VARIABLES ANALÓGICAS CON PLC I

Técnico de Nivel Operativo

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO

CURSOS DE CAPACITACIÓN CONTINUA

Con la finalidad de facilitar la capacitación y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a CONTROL DE VARIABLES ANALÓGICAS CON PLC I. 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……50…… Página……50…… Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Saavedra Gamón Fecha: ………04.09.14……. ………04.09.14…….

Registro de derecho de autor:

CONTROL DE VARIABLES ANALOGICAS ANALOGICAS CON PLC I

INDICE

1. Presentación

2

2. Tarea 1 

Instalación de Módulos analógicos de un Controlador Lógico Programable PLC

3 - 20

3. Tarea 2 

Configuración de los módulos analógicos de un Controlador Lógigo Programable PLC

4. Hoja de Trabajo 5.- Medio Ambiente 

El orden y la limpieza benefician la salud

3. Bibliografía

CAPACITACION CONTINUA

21 - 46

47 48 49


PRESENTACION

El presente Manual de Aprendizaje corresponde al curso de Control de Variables Analógicas con PLC I del programa de capacitación capacitación continúa de la familia Ocupacional de Electrotecnia. E l curso de Control de Variables Analógicas con PLC I tiene como objetivo instalar, configurar y programar el PLC para el control de procesos industriales. El presente Manual de Aprendizaje esta estructurado por las siguientes tareas: 1. Instalación de los Módulos Analógicos de un Controlador Lógico Programable PLC 2. Configuración de Módulos Analógicos de un Controlador Lógico Programable PLC

También comprende la tecnología relacionada a aspectos de seguridad Medio ambiente y la bibliografía empleada.

Elaborado en la Zonal Año Instructor


: :

Lambayeque Cajamarca Norte 2004

:

Romelio Torres Mayang Mayanga a 2


TAREA 1 INSTALACION DE LOS MODULOS ANALOGICOS ANAL OGICOS DE UN CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE PLC

CAPACITACION CAPACIT ACION CONTINUA

3

L1

L2

I

MATERIALES / INSTRUMENTOS

OPERACIONES

N° 01



Reconocer los módulos de un PLC

02



Verificar instalación eléctrica de un PLC

03



Identificar cada módulo de un PLC

     

04



Montar módulos del PLC

 

05



Probar funcionamiento del PLC

   

01 01 PZA. CANT.

PLC MODICON TSX3721 Módulo TSX DMZ 28DR Módulo TSX AEZ 414 Módulo TSX ASZ 200 Módulo TSX DSZ 08R5 Tarjeta de comunicación Interruptor termomagnético Pulsadores Lámparas de señalización Destornilladores Multitester Cables

DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES Instalación de los módulos analógicos de un controlador lógico programable PLC

CAPACITACION CONTINUA PERU

MATERIAL HT TIEMPO: ESCALA:

OBSERVACIONES REF. HOJA:

1/1

2003

4

CONTROL DE VARIABLES ANALOGICAS CON PLC I

OPERACIÓN: Reconocimiento del modulo analógico PROCESO DE EJECUCIÓN 1. Paso: Identificar el módulo TSX AEZ 414 El módulo TSX AE 414 es una cadena de configuración multirango, con 4 entradas diferenciales. El módulo TSX AEZ 414 ofrece para cada una de sus entradas y según la elección que se haga en la configuración, la gama. termopar B, E, J, K, L, N, R, S, T, ó U,  termosonda PT 100 ó Ni 1000 en 2 ó 4 hilos,  nivel alto + /-10V,0 - 10V,0 - 5V (0-20mA con un  shunt externo). ó 1 - 5V (4 - 20mA) con un shunt externo). Hay que precisar que los shunt externos se entregan con el producto.

2. Paso: Identificar el módulo TSX ASZ 200 El módulo TSX ASZ 200 ofrece 2 salidas analógicas con punto común y para cada una de ellas, las siguientes escalas sin aporte de energía (sin alimentación externa): + / - 10V para una carga de al menos 1KW,  0 - 20 mA para una caraga máxima de 600 W,  4- 20 mA para una carga máxima de 600W. 


5


OPERACIÓN Verificar funcionamiento del modulo analógico Se verificar funcionamiento del modulo analógico

PROCESO DE EJECUCIÓN 1. Configurar la posición de los módulos 1.1 Seleccione la posición del módulo a configurar (haga cIic o las teclas flecha). 0

1

3

5

7

TSX 3710 Posición de módulo de tamaño estándar y de tamaño medio

C o m m

2

4

6

8

1.2 Seleccione el comando Edición/Agregar un módulo E/S o haga doble clic en la posición seleccionada (tecla INTRO). Un cuadro de diálogo se visualiza presentando por familia la lista de los módulos que pueden ser configurados en función de la posición seleccionada (módulo formato estándar o semiformato). 1.3 Seleccione la familia (haga clic o presione las teclas flecha), el módulo (la tecla TAB permite desplazarse entre las diferentes opciones) y haga clic en Aceptar para validar. OBSERVACIÓN: 

Si el módulo ocupa 2 posiciones (caso de todo módulo en formato estándar), el software efectúa la actualización automática de la configuración de posiciones.

2. Configurar cada módulo de entradas/salidas 2.1 Seleccione el módulo a configurar (haga clic o presione las teclas flecha). 2.2 Seleccione el comando Servicios/Abrir el módulo o haga doble clic en el módulo seleccionado (tecla INTRO). 2.3 Introduzca los parámetros y valide con el comando Edición/Validar (CTRL + W). Para introducir los diferentes parámetros, consulte los temas específicos correspondientes. Según si el comando Ver/Area Módulo está seleccionado o no, la visualización será diferente. 2.4 Cierre la ventana (CTRL+F4) y defina los parámetros del módulo siguiente. CAPACITACION CONTINUA

6


3. Gamas de entradas analógicas, TSX Micro Según el tipo de módulo, la asignación de una vía puede ser: eléctrica (± 10 V, 0..10 V, 0..5 V, 0..20 mA O 4..20 mA). termopar (DE TIPO B, E, J, K, L, N, R S, T, y U), termosonda (Pt100 o Ni1000)

1. Seleccione la vía que desea asignar. Vía 0 1

Símbolo

Gama +/-10 V +/-10 V

Filtro 0 0

2. Seleccione la gama de entrada para la vía

Escala %.. %..

+/-10 +/-10 0..10 V 0..5V ou 0..20mA 1..5V ou 4..20mA Ni1000 Pt100 Thermo B Thermo E

Si se trata de un módulo TSX AEZ 414 y si el usuario selecciona una gama termopar o termosonda, se proponen dos botones de control para definir la unidad de medición de la vía °C (Celsius) o °F (Fahrenheit)

4. Mostrar medidas de entradas analógicas, TSX Micro El usuario puede utilizar directamente la medida proporcionada a la aplicación. Las opciones son: utilizar la presentación normalizada 010000 (0 ± 10000 para la gama ± 10 V), definir los parámetros del formato de presentación User indicando los valores mínimo y máximo deseados.

Echelle Affichage -100%

-10000

100%

10000

Seleccionar el tipo de presentación Si se seleccionan los valores predeterminados (presentación normalizada), el área de visualización de los parámetros de vía indica % ... Si la escala se modifica en el área de visualización, el área de la escala de parámetros de la vía indica User. Los límites mínimo y máximo son enteros comprendidos entre 30000 y +30000.


7


OBSERVACIÓN: 

Si se trata de un módulo TSX AEZ 414 y si el usuario selecciona una gama termopar o termosonda, se proponen dos botones de control para definir la unidad de medición de la vía: °C (Celsius) o °F (Fahrenheit).



La escala de temperaturas puede ser la predeterminada de la termosonda o del termopar seleccionado, definida en décimos de grado (por ejemplo, de -600 a +1100 décimos de °C para una sonda Ni1000). En este caso, el área de visualización de los parámetros de vía indica 1110 °C 01110. °F, según la unidad seleccionada. Si la casilla Normalizada está activa, la presentación está normalizada 0..100%, con límites inferiores y superiores predeterminados (por ejemplo, de -600 a +1100 décimos de °C para una sonda Ni1000). En este caso, el área de visualización de los parámetros de vía indica User °c o 13) User °F. -Si el usuario modifica uno de estos límites, la presentación será la normalizada del usuario; el área de visualización de los parámetros de escala de los parámetros de la vía indicará igualmente User °C o User °F.

5. Direccionamiento de los objetos de los módulos de entradas/salidas en rack Los caracteres siguientes definen el direccionamiento de los principales objetos bits y palabras de los módulos de entradas y salidas:

TSX Micro %

Símbolo

I, Q, M o K

Tipo de objeto I = Entrada Q = Salida M = Información en lectura/ escritura K = Información de configuración

X, W, D o F

x.i

.r

Formato X = booleano W = palabras D = dobles palabras F = flotante

Posición (x)y numero de vía (i) del módulo TSX Micro

Rango r = 0 a 127 o ERR

EJEMPLO %IW4.3 = Entrada de módulo situado en la posición 4, vía 0 %IW8.0 = Entrada de módulo situado en la posición 8, vía 0 %Q2.Ø

%IW4.1 < = 5 %Q2.1

%IW4.1 >5


8


MONTAJE HORIZONTAL EN UNA FILA Se da cuando el montaje es del tipo horizontal y todos los módulos están distribuidos a un mismo nivel, es decir en una fila. Generalmente esta disposición es empleada cuando se tiene una configuración básica del PLC. CONTROLADOR CENTRAL

CPU

PS L1 L1

+

-

MONTAJE HORIZONTAL EN UNA FILA

MONTAJE HORIZONTAL EN VARIAS FILAS Se da cuando el montaje es del tipo horizontal y todos los módulos están distribuidos en diferentes niveles, es decir en varias filas. Generalmente esta disposición es empleada cuando el sistema a controlar es más compleja y requiere una cantidad mayor de E/S, módulos de procesamiento, etc. donde una fila no es suficiente para albergarlos. UNIDAD DE EXPANSIÓN

UNIDAD DE EXPANSIÓN

CPU

PS L1 L1

+

-

MONTAJE HORIZONTAL EN VARIAS FILAS CAPACITACION CONTINUA

9




CPU

PS L1 L1

+

-

BUS DE TIERRA

MONTAJE HORIZONTAL EN PLACA BASE Y EN VARIAS FILAS

1.- PROTECCIÓN ELÉCTRICA Como todo sistema o aparato eléctrico y/o electrónico, la protección representa una de las partes fundamentales en el proceso de instalación. Por consiguiente, es evidente que el PLC por ser una aparato electrónico básicamente no está inmune a sufrir eventuales contingencias durante su periodo de vida, es por ello la necesidad de protegerlo en sus diferentes partes especialmente en aquellas donde la probabilidad de ocurrencia es mayor que en otras , como es el caso de los módulos de salida. Es conveniente que en la medida que se proyecte todos los detalles de selección, configuración, montaje, cableado y protección de un PLC quede en esta última parte contemplado las recomendaciones dadas para atenuar todo tipo de interferencias, que tarde o temprano es perjudicial al PLC. Para ello es importante tener presente: Separación física entre equipos y líneas.   Puesta a tierra de todas las piezas metálicas inactivas.  Apantallamiento. Elementos supresoras de ruido y sobretensión, etc.  CAPACITACION CONTINUA

10


2.- MODO DE INSTALAR UN PLC CON O SIN SEPARACIÓN GALVÁNICA Generalmente cuando se realizaran las instalaciones diferencian dos tipos de circuitos independientes: 



eléctricas a un PLC, se

El circuito de alimentación al PLC, que alimenta a la CPU, elementos de bus, aparatos de programación, módulos periféricos, etc, y El circuito de alimentación de los captadores y actuadores denominados líneas de señal o circuitos de carga.

Estos dos circuitos pueden: Tener una masa común punto central de tierra (sin separación galvánica),  teniendo presente que las líneas de señal deben ser solamente en DC, y No tener ninguna conexión (separación galvánica) 

SIN SEPARACIÓN GALVÁNICA Se puede observar una instalación sin separación galvánica, donde a través de conductores que provienen de la CPU del controlador y de las líneas de señal se conectan en un punto central de tierra. Esta alternativa tiene la ventaja de utilizar módulos periféricos (DC) más económicos. Módulos de E/S

PS

Punta centra de tierra

CPU

E

E

S

L M Tierra

M

+

L

Fuente de alimentación de la carga

INSTALACIÓN ELÉCTRICA SIN SEPARACIÓN GALVÁNICA CAPACITACION CONTINUA

11


SEPARACIÓN GALVÁNICA Es aquella instalación eléctrica donde no existe ninguna conexión eléctrica entre la alimentación al PLC y las líneas de señal. Estas instalaciones se justifica: Para elevar la inmunidad frente a interferencias en líneas de señal en DC.  En caso de líneas de señal incompatible y   En líneas de señal en AC. La figura muestra este tipo de instalación con separación galvánica. Módulos de E/S PS

CPU

E

E

S

Punta centra de tierra

L M

Tierra

M

+

L

Fuente de alimentación de la carga

INSTALACIONES ELÉCTRICA CON SEPARACIÓN GALVÁNICA

3.- APANTALLAMIENTO El apantallamiento o blindaje es una forma de proteger a equipos o aparatos contra diferentes tipos de interferencias de naturaleza magnética, eléctrica o electromagnética. Veremos ahora el uso del apantallamiento en equipos y líneas.

APANTALLAMIENTO DE EQUIPOS Se logra cuando se instalan los equipos en gabinetes metálicas protegiéndolos contra señales perturbadoras que pueden existir fuera de ellos, por ejemplo Transformadores, motores, conductores de energía, etc. Las señales perturbadoras que ingresan a través de las líneas de señal provenientes de cables de energía, deberán derivarse a tierra pasando por el punto central ubicado en el carril normalizado.


12


En la siguiente figura también se muestra algunos tipos de supresores de sobretensión para proteger los contactos de salida del controlador especialmente del tipo relé, reduciendo el arco producido ante la apertura de dicho contacto comandado por el PLC. Es recomendable que el supresor conectado en paralelo, se conoce lo más cercano posible a la carga inductiva.

SUPRESORES DE SOBRETENSIÓN PARA CARGAS INDUCTIVAS EN AC

Dispositivo de salida

Varistor

Supresor de sobretención

Circuito RC

R C



SUPRESORES DE SOBRETENSIÓN PARA CARGAS INDUCTIVAS EN DC + Dispositivo de salida

Diodo -

MÉTODOS DE PROTECCIÓN POR SOBRETENSIÓN PARA CARGAS INDUCTIVAS EN A.CYD.C 4.- TRASFORMADOR DE AISLAMIENTO Si se determina que existen altas frecuencias de ruido en los equipos de distribución (transformadores de potencia, cables de energía, etc ) o alrededor (motores, arrancadores, etc) será necesario aislar el PLC del sistema de potencia en AC del cual se alimenta. En este caso se recomienda conectar un trasformador aislador, que a la vez de aislar las perturbaciones existentes en la red, sirve también como acondicionador de la tensión a la fuente de alimentación del PLC, donde por lo general es reducir; pudiendo en algunos casos tener la misma relación de tensión. Para seleccionar la potencia del transformador dado en (VA), se deberá determinar la potencia de las siguientes cargas parciales:  



Fuente de alimentación del PLC dado en (VA) Potencia de consumo de los dispositivos de campo de entrada: Número de entradas por tensión de cargas por corriente de carga. Potencia de consumo de otros módulos periféricos.


13


Luego realizar la sumatoria de potencias de cargas. Finalmente, agregar a este resultado el 25% como potencia adicional de reserva para suplir las variaciones de tensión y ampliaciones futuras. Interuptor automático Cables de energia

L1 L2 L3

Interuptor automático V1 V1 V2

Transformador aislador V2

Hacia la fuente de alimentación del PLC

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO PARA PLC

INTERRUPTOR DE PARADA DE EMERGENCIA Son todos aquellos interruptores que conectados convenientemente (serie) gobiernan un relé de control principal, y este a su vez, los circuitos de energía que alimentan a los dispositivos de campo de E/S. El circuito compuesto por interruptores de parada de emergencia y el relé de control principal, tienen como función fundamental, servir como un medio de seguridad para evitar causar daño o poner en peligro a las personas e instalaciones, además, dicho circuito tiene las siguientes características: 







siempre que cualquier dispositivo de parada de emergencia (interruptor de parada de emergencia, interruptor de posición de seguridad, etc ) es desconectado, la energía suministrada a los dispositivos de campo de E/S queda interrumpida por desconexión del relé de control principal, y por ende, desactivando todas las máquinas o aparatos eléctricos, siempre y cuando este no represente un peligro a las personas e instalaciones. Todos los dispositivos de parada de emergencia están conectadas en serie para un control desde diferentes puntos, y ubicados en lugares de fácil acceso para el operador. Cuando retorna la energía de la red ante cortes inesperados y al activar el circuito de control, no deberá arrancar automáticamente las máquinas por medida de seguridad, la inicialización deberá ser ejecutada por el operador y en forma manual. Cuando se gobierna la parada de emergencia desactivando E/S, una fuente de alimentación deberá energizar a la CPU para no interrumpir su funcionamiento


14




y poder evaluar por el programa la causa que originó la falla así mismo, observar los indicadores de diagnóstico. En el programa del usuario no debe figurar ningún componente del circuito de control (interruptores de parada de emergencia y relé), ya que estos dispositivos son trasparentes al sistema controlado por el PLC. L1 L2

220VAC

Interruptor principal

KA

Transformador 220 aislador 110

220VAC Hacia circuitos E/S

Parada de Emergencia

Interruptor de posición de seguridad

Fuente AC/DC

KA 110VAC

Arranque

KA

+

-

KA

KA

Relé de control principal

+ 24VDC Supensor

-

110VAC

Hacia circuitos E/S

Hacia fuente de alimentación

CIRCUITO ELÉCTRICO DEL CONTROL DE E/S MEDIANTE INTERRUPTORES DE PARADA DE EMERGENCIA Y RELÉ DE CONTROL PRINCIPAL

Hacia circuitos E/S

5.- PUESTA A TIERRA. Es imprescindible conectar a tierra equipos o aparatos que contengan como parte de su diseño, dispositivos en estado sólido (Semiconductores), debido a que cargas electrostáticas o señales eléctricas de interferencias producidas por diferentes índole puede perjudicar a estos equipos. Para ello es recomendable que se realicen conexiones a tierra del chasis o rack y la fuente de alimentación del PLC para cada controlador y sus unidades de expansión, así como también el gabinete si lo tuviera. En algunos casos, para una mejor puesta a tierra es necesario instalar un bus de tierra, que viene hacer una barra de cobre colectora de todas las tomas o puntos centrales de tierra, sea del controlador o también de otros dispositivos eléctricos o electrónicos que requieran protección. Todos los bus de tierra deberán de conectarse al pozo de tierra, exclusivo para el PLC, donde su valor aceptable de resistencia es del orden de 3 a 5 W. CAPACITACION CONTINUA

15

CONTROL DE VARIABLES ANALOGICAS CON PLC I L1 L2 L3 Min 1m Canaleta con líneas de señal

Gabinete Min 1m

PLC

Min 1m

Min 1m

M 3

Motor Asíncrono

Equipo generador de ruido

DISTANCIAS MÍNIMAS PERMITIDAS ENTRE PLC, LÍNEAS DE SEÑAL Y EQUIPOS GENERADORES DE RUIDO

6.- APANTALLAMIENTO DE LÍNEAS Son conductores especialmente diseñados para protegerse de interferencias inyectadas o inducidas por fuentes perturbadoras. Es necesario conectar dicha pantalla con el potencial del gabinete, o en la barra colectora de pantallas en ambos extremos para una eficaz protección de todas las frecuencias interferentes. Solamente para atenuar interferencias de bajos frecuencias se conectará por un solo extremo la pantalla, utilizandose cuando: No es posible tender líneas equipotenciales y,  Se trasmiten señales analógicas del nivel muy bajo (algunos mV o uA). 

RUIDOS EXCESIVOS Y SOBRETENSIONES TRANSITORIAS Existen diversas cargas en el ámbito industrial que son fuentes generadoras de ruido y de altas tensiones transitorias, así por ejemplo tenemos: Cargas inductivas  Contactadores  Solenoides   Arrancadores de motores. etc. Que si estos son activadores por dispositivos de contacto directo conectados en ser ie tales como: pulsadores o interruptores del tipo selector, es conveniente utilizar supresores cuando dichas cargas son utilizadas como dispositivos de campo de s alida o cuando se conectan al mismo circuito de alimentación del PLC, con ello se logra prolongar la vida de los contactos del interruptor. CAPACITACION CONTINUA

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En el caso de no prever medidas de seguridad puede ocurrir: Fallas en el procesador o su operación esporádica.  Defecto o pérdida del contenido de la memoria RAM  Defecto en los módulos de E/S, simulando estar fallados o reseteados por ellos  mismos. Para atenuar interferencias eléctricas generadas por ruidos excesivos o sobretensiones se sugiere seguir las siguientes recomendaciones. Instalaciones el PLC dentro de un gabinete.  Instalar sistemas de puesta a tierra.  Evitar fugas de corriente en los conductores.   Instalar supresores ubicados en los dispositivos generadores de ruido. Usar módulos de memoria EPROM o EEPROM, para que el procesador realice por  auto carga una rápida recuperación del programa. Como por ejemplo podemos citar del manual de instalación y operación de Allen Bradley (SLC 500TM Modular Hardware Style) la siguiente recomendación: cuando se conecte a un módulo de salida del tipo tirac en un PLC SLC 500 una carga inductiva, usar un varistor como supresor de ruidos seleccionado convenientemente. Mientras que para reducir los efectos de altas tensiones transitorias para el mismo tipo de módulo, usar supresores de sobretensión a partir de 120V en AC.

Módulo de salida AC

Varistor

0 1 2 3 4 5 6 7 COM

MODULO DE SALIDA CON UN DISPOSITIVO SUPRESOR EN UNA CARGA INDUCTIVA (CONTACTOR)


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A continuación se presenta una instalación de un PLC que ilustra en detalle casi todo lo expresado.

S

a i c n e g r e m e e d a d a r a P

1 L

n ó i c i s o p e d r o d t a p d i u r r r u e t g n e I s

R

C

4 2

S

4 2

S

0 1 1

E

0 1 1

S

0 2 2

S

0 2 2

A K

E U Q N A R R A

A K L O R T L N A P O I C C E N I D R E P L E R

2 L

S / E E D S O L U D Ó M

U P C

1 2 L L

S P

A K

0 2 2

C 1 A 2 L V L 0 2 2


0 1 1 0 0 2 1 2 1

C D / C A E T N E U F

18


CALCULO DEL MÁXIMO NÚMERO DE ENTRADA Y SALIDAS El número de entrada y salidas que debe tener el PLC que se va ha seleccionar esta en función de nuestros requerimientos según el cual determinamos los módulos más adecuados.

Cálculos de la Capacidad de Memoria La capacidad de la memoria esta en función a la cantidad de instrucciones que el programa contiene. Ejemplo: una memoria de 1 k, tendrá capacidad para almacenar. 1k (1024) instrucciones  La tabla siguiente las características más importantes de los procesadores SLC500 de Allen - Bradley.

ESPECIFICACIONES

5 / 01

Memoria de programa

1. 4 k instruc.

Capacidad de E/S máxima

256 discretas


5 / 02 4 k instrucciones 480 discretas

5 / 03

5 / 04

12 k

12 - 60 k

960 discretas

960 discretas

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CALCULO DE LA CORRIENTE DE CONSUMO PARA LA ELECCIÓN DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN. Selección de una Fuente de Alimentación La selección de la fuente esta en función de la cantidad y tipo de módulos que va a alimentar, por ejemplo si se trata de un PLC que tiene 7 Slots y la tabla siguiente muestra las especificaciones de los diferentes módulos.

Nº Slot

Descripción

Consumo 5VDC (A)

Consumo 24 VD (A)

0

Módulo Procesador

0,35

0,105

1

Módulo Entrada 1

0,0085

-

2

Módulo Entrada 2

0,085

-

3

Módulo de Salida 1

0,17

-

4

Módulo de Salida 2

0,17

0,18

5

Módulo de Salida 3

0,17

0,18

6

Módulo de combinación

0,37

-

Acoplador de enlace

-

0,085

Interfase de comunicación

-

-

Corriente total

Para la selección se consideran los datos de las corrientes máximas de los módulos según los catálogos, se debe tener en cuenta la expansión futura de el sistema. Según sumatoria de corrientes en nuestro caso tenemos, que para 5V es de 1,3232A y para 24V es 0,55A esto nos indica que debemos adquirir una fuente de alimentación de las siguientes características. 5V (2A) y 24V (1A)


20


TAREA 2 CONFIGURACION DE LOS MODULOS ANALOGICOS DE UN PLC


21

PUERTO SERIAL

01 02 03 04 05 06

MATERIALES / INSTRUMENTOS

OPERACIONES

N°      

Ingresar al sistema de programación Ingresar al archivo Crear archivos Guardar archivos Copiar archivos Salir del sistema

01 01 PZA. CANT.

DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES CONFIGURACION DE LOS MODULOS ANALOGICOS DE UN PLC

CAPACITACION CONTINUA PERU



Computadora



PLC modelo Modicon TSX3721

MATERIAL HT TIEMPO: ESCALA:

OBSERVACIONES REF. HOJA:

1/1

2003

22


OPERACIÓN Ingresar al sistemas de archivos. En esta operación se ingresa al programa PL7 y se configuran, el procesador y los módulos que tuviera instalados el PLC.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1. Abrir el programa PL7 MICRO Haciendo clik en Inicio / Programas / Modicon telemecanique / PL7 micro v3.1

OBSERVACIÓN 

También puede hacerse un acceso directo para la ejecución del programa.

2. Para ingresar a un archivo existente: Hacer clik en ARCHIVO / ABRIR


23


OPERACIÓN Crear archivos En esta operación se dara el procedimieto para crear un archivo.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1. Hacer CLIK EN ARCHIVO / NUEVO como muestra en la figura sgte.

OBSERVACIÓN: 

Aparecerá una pantalla donde nos pide seleccionar el tipo de procesador conque estamos trabajando.


24


2. Seleccionar el procesador TSX3721 V1.0 y en tarjetas de memoria: ninguna. Hacer clik en aceptar.

OBSERVACIÓN 

Aparecerá el navegador de aplicación también se puede accesar a este navegador haciendo clik en herramientas /navegador de aplicación la sgte. figura muestra el navegador de aplicación.


25


2. Seleccionar el procesador TSX3721 V1.0 y en tarjetas de memoria: ninguna. Hacer clik en aceptar.

OBSERVACIÓN 

Aparecerá el navegador de aplicación también se puede accesar a este navegador haciendo clik en herramientas /navegador de aplicación la sgte. figura muestra el navegador de aplicación.


26


3. Hacer doble clik en configuración y se seleccionar configuración HARDWARE

Aparecerá en la pantalla de configuración de HARDWARE donde nos muestra las posiciones del RACK de nuestro PLC. Ahora hay que configurar ubicado los módulos que tiene instalado el PLC.


27


4. Hacer doble clik en la posición ocupado por los módulos 1 y 2 y aparecerá una lista de módulos que pueden ir dentro de esta posición.

5. Seleccionamos el modulo que se a de colocar en esta posición en este caso se ha puesto el modulo TSXDMZ 28DRy aceptar.

Automáticamente la posición vacía se llena con el nombre del modulo puesto .

OBSERVACIÓN 

Cuando se instala el modulo la posición 1y 2 cambia de color.


28


6. Hacer doble clik en la posición 3 y aparecerá la lista de los módulos que pueden ir en esta posición en este caso seleccionamos el modulo todo o nada /TSXDSZ08R5 que se ha puesto en esta posición y aceptar.

OBSERVACIÓN 

Al hacer clik en aceptar la posición 3 cambia de color y aparece en este el modulo seleccionado como muestra la sgte figura.


29


7. Seleccione la posición 5 haciendo doble clik sobre esta, aparecerá la lista de módulos que pueden ir en esta posición de la lista seleccionar al modulo que ha sido instalado en nuestro caso: Fun. analógica/TSX ASZ200 y aceptar

Al hacer clik en aceptar aparece la fig. Mostrada y la posición 5 el modulo configurado y con otro color


30


8. Seleccione la posición 4 haciendo doble clik sobre esta, aparecera la listan de modulos que pueden ir en esta posición. De la lista seleccionar el modulo que ha sido instalado, en nuestro caso Fun. Analogica /TSX AEZ 414 y aceptar.

Al hacer clik en aceptar aparecerá la fig. Mostrada y la posición 4 muestra el modulo configurado y con otro color


31


9. Cerrar la ventana de configuración, aparecerá un mensaje ¿confirma la reconfiguración?, Hacer clik en yes.

El PLC quedo configurado correctamente y estamos listos para iniciar el proseso de programación.

10. En el navegador de Aplicación seleccionar Programa / Tarea MAST / Main, hacer doble clik en Main


32


11. Aparece una pantalla donde seleccionar la representación del lenguaje a utilizar en la programación; Ladder (LD) o lista de instrucciones (IL), seleccione LD y aceptar.

Aparece la pantalla de programación como muestra en la figura.


33


OPERACIÓN Salir de sistema En esta operación se saldrá del programa PL7

PROCESO DE EJECUCIÓN 1. Cerrar el programa PL7 MICRO El archivo prueba se habrá guardado y pora salir seleccionar Archivo / Salir, al hacer clik regresamos a la ventana de windows.


35


REPRESENTACIÓN DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN En la actualidad cada fabricante diseña su propio lenguaje de programación, lo que significa que existe un gran variedad comparable con la cantidad de PLCs que hay en el mercado. Las formas que adopta el lenguaje de programación usado para realizar programas se denomina representación del lenguaje de programación. Hasta el momento existen tres tipos de representaciones como las más difundidas a nivel mundial, las cuales cada fabricante la(s) emplea para su programación, estas son:   

Lista de instrucciones Plano de funciones y Diagrama contactos o plano de contactos.

Es obvio, que la gran diversidad de lenguajes de programación da lugar a que cada fabricante tenga su propia representación, originando cierta incomodidad al usuario cuando programa más de un PLC. Con el objetivo de uniformizar estas representaciones, se ha establecido una norma internacional IEC 1131 - 3 que se encarga de estandarizar los lenguajes de programación. Esta norma contempla dos tipos de lenguaje de programación:  Lenguajes gráficos  Lenguajes Textuales

LENGUAJES GRÁFICOS Se denomina lenguaje a la representación basada en símbolos gráficos, de tal forma que según la disposición en que se encuentran cada uno de estos símbolos y en conformidad a su sintaxis que lo gobierna, expresa una lógica de mando y control. Dentro de ellos tenemos:

Carta de funciones Secuenciales (SFC) o Grafcet El Grafcet es una representación de análisis gráfico donde se establecen las funciones de un sistema secuencial. Este lenguaje consiste en una secuencia de etapas y transiciones asociadas respectivamente con acciones y condiciones. Las etapas representan las acciones a realizar y las transiciones las condiciones que deben cumplirse para ir desarrollando acciones. La etapa - transición es un conjunto indisociable.


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ETAPA

5

6

10

MOTOR

ACCIÓN

TRANSICIÓN

7

REPRESENTACIÓN DE UN PROGRAMA EN GRAFCET

Plano de Funciones Es una representación gráfica orientada a las puertas lógicas AND, OR y sus combinaciones. Las funciones individuales se representa con un símbolo donde en su lado izquierdo se ubican las entradas y en el derecho las salidas. Los símbolos usados son iguales o semejantes a los que se utilizan en los esquemas de bloques en electrónica digital. ENTRADA 1 ENTRADA 1

&

ENTRADA 1

SALIDA 1

Representación de una puerta lógica (AND) utilizada en plano de funciones

Diagrama de Contactos o Plano de Funciones Es la representación gráfica que tiene cierta analogía a los esquemas de contactos según la norma Nema (USA). Su estructura obedece a la semejanza que existe con los circuitos de control con lógica cableada, es decir, utiliza la misma representación de los contactos normalmente abiertos y normalmente cerrado, con la diferencia que su interpretación es totalmente diferente. Además de los simples contactos que dispone, existe otros elementos que permiten realizar cálculos aritméticos, operaciones de comparación, implementar algoritmos de regulación, etc. Su gran difusión se debe por facilitar el trabajo a los usuarios.


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E1

E2

S1

( ) S1

REPRESENTACIÓN DE UN PROGRAMA EN DIAGRAMA DE CONTACTOS (LADDER)

LENGUAJE TEXTUALES Este tipo de lenguaje se refiere básicamente al conjunto de instrucciones compuestos de letras, códigos y números de acuerdo a una sintaxis establecida. Se considera un lenguaje de menor nivel que los gráficos y por lo general se utilizan para programar pequeños PLCs cuyos programas no son muy complejos, o para programar instrucciones no programables en modo gráfico. Son instrucciones del tipo Booleanas, utilizando para su representación letras y números. Dado que se usan abreviaturas nemotécnicas, no se requiere gran memoria para tareas de automatización. La desventaja radica en la magnitud del trabajo que es necesario para su programación, especialmente si el programa consta de unos cientos de instrucciones. En la tabla se tiene las representación de un programa en lista de instrucciones para diferentes marcas de PLC´s.

Siemens U E0.1 U E0.2 U E0.3 = A3.1


Telemecanique L 10.01 A 10.02 O 10.03 = O3.01

General Electric LD% I0001 AND% I0002 OR% I0003 OUT% Q0031

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1. MODOS DE PROGRAMACIÓN 1.1 Estructura del programa de aplicación Los programas de aplicación se estructuran de acuerdo al modo como se procesan los programas (tareas), estos pueden se de dos tipos:

1.1.1 Programación Lineal Se emplea para aplicaciones simples de automatización, su procesamiento es cíclico o secuencial y es suficiente programar las diferentes instrucciones en un solo bloque o sección de programación. Un procesamiento cíclico o secuencial, consiste en la lectura, interpretación y ejecución de instrucción, respetando el orden en que se han programado, salvo las instrucciones de salto. Después de la ejecución del programa se corre un ciclo de datos, esto significa el proceso durante el cual los datos trasfieren a los módulos de salida y vuelve a lazarse la ejecución del programa, lo que significa repetir todo el proceso desde el inicio. Los PLCs que realizan solamente este tipo de procesamiento, se caracterizan por su limitada capacidad para ejecutar un sólo programa a la vez. Estos tipos de PLCs son denominados también PLCs secuenciales, con capacidad además de ejecutar tareas de regulación de comunicación. Si embargo, esta forma de procesamiento dificulta notablemente el trabajo cuando se tiene que procesar diferentes funciones a la vez y en algunos casos es casi imposible estructurar los programas debido a las siguientes desventajas. 





incremento del tiempo de barrido. que es proporcional a la complejidad del programa. en extensos programas es muy tedioso su diagnóstico, modificación y puesta a punto. dificultad para la concepción del programa resultando muy complejo y difícil interpretarlo y analizarlo.


39




en muchos casos es indispensable el cumplimiento en tiempo real de funciones avanzadas tales como: medición analógica y regulación  servo posicionamiento  comunicación para el diálogo operador y control  funciones de monitoreo, etc. 

DIALOGO CON EL PROGRAMADOR

LECTURA DE ENTRADAS

INSTRUCCIONES 1 INSTRUCCIONES 2

ULTIMA DEMOSTRACIÓN

PROCESAMIENTO SECUENCIAL DE PROGRAMA

FIN

CONTROL DE MOVIMIENTO

MEDICIÓN Y REGULACIÓN

ACTUALIZACIÓN DE SALIDAS


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1.1.2 Programación Estructurada Cuando se desea programar tareas de automatización muy compleja donde utilizar una programación lineal resulta demasiado laboriosa es conveniente en este caso dividir el problema en partes de tal forma que interpretandolo y resolviendolo en forma parcial mediante bloques al final unir este conjunto e programas en un solo, resulta significativamente más fácil para el usuario. A esta filosofía de programación se el conoce con el nombre de Programación Estructurada, que consiste en la división del programa de aplicación en bloques que se caracterizan por una independencia funcional, donde cada bloque del programa realiza un tarea especifica claramente definida. La programación estructurada optimiza el tiempo de escaneo ya que no se ejecutan todos los bloques en cada ciclo de barrido, ejecutandose solo los que están en actividad en el momento dado. Las ventajas que se obtienen programando en forma estructurada son: 









La comprensión solución simulación y pruebas es mucho más fácil cuando un problema muy complejo es tratado por partes. El diagnóstico de fallas y por ende su solución es también más fácil, dado que una vez identificado el bloque del programa donde se encuentra la falla, su corrección resulta más rápido que si se afrontara el programa global. Los programas parciales pueden ejecutarse independientemente por equipos de programadores. Cada grupo elaborando bloques individuales: además se pueden usar reiteradamente durante el escaneo del programa o formar parte de otro programa de aplicación. Se emplea mejor la capacidad de la memoria dado que pueden llamarse los bloques de programas la veces que se requiera sin que se tenga que programar repetidas veces. Optimización del tiempo de barrido.

Por otro lado, dependiendo del tipo de procesador que disponga el PLC la programación estructurada puede aprovecharse con menor a mayor eficiencia.


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Este el caso, como se mencionó anteriormente de los PLC diseñados en base a microprocesadores del tipo monotarea donde la programación estructurada compuesta por una serie de bloques de programación se ejecuta en base al procesamiento secuencial o lineal de un bloque matriz que viene hacer el núcleo de la estructura.

0B1

PB1

FB30

FB50

PB2

PB3

DB2

FBm

FBn PB30

FB1

DB3

PBn BE NIVEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

NIVEL 5

PROFUNDIDAD DE ENCADENAMIENTO OB : MODULO DE ORGANIZACIÓN PB : MODULO DE PROGRAMA FB : MODULO FUNCIONAL DB : MODULO DE DATOS

Figura 2. Programación estructurada con procesador monotarea (diagrama de bloques según lenguaje de programación STEP5 - Simatic) CAPACITACION CONTINUA

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En la figura 2. se puede ver un ejemplo de una programación estructurada cuya distancia medida por el número de bloques a los que "salta" se le conoce como Profundidad de Encadenamiento Anidado. Con este tipo de microprocesador no se puede realizar en forma simultanea otras tareas como diálogo hombre - máquina procesamiento analógico, etc. Sin embargo, hoy en día se cuenta con procesadores de mayor velocidad de procesamiento, mayor memoria y características adicionales que le permiten ejecutar a los PLCs programas más rápidamente, estos son los procesadores multifunción con capacidad de ejecutar varios programas en forma simultánea tales como tareas de posicionamiento, medición analógica, tratamiento secuencial, diálogo, etc. Los PLCs multifunción desarrollados en base a microprocesadores multitareas se caracterizan por su mayor velocidad para atender diferentes programas a la vez y en tiempo real, además por su mayor capacidad de memoria para ejecutar varios programas simultaneamente sin originar conflictos.

1.2 Imágenes del Proceso Las imágenes del proceso son memorias internas no accesibles por el usuario y son de dos tipos:  Imagen de Proceso de Entradas (IPE)  Imagen de Proceso de Salidas (IPS) En la Imagen de Proceso de Entradas (IPS) se depositan todos los datos provenientes de los módulos de entrada y estos a su vez adquieren la información de los dispositivos de campo de entrada. Esta trasferencia se realiza de manera automática durante cada ciclo de operación donde dichos datos serán utilizados por el programa del usuario para asignarle a las instrucciones que los soliciten. Si durante el barrido del programa se modifican los estados de las entradas, estos nuevos datos no son considerados en forma inmediata por el programa en curso su actualización se realiza en el siguiente ciclo de operación; los nuevos estados de las señales son tomados de lal IPE. Por consiguiente, es importante señalar que las consultas de los estados de las señales de entrada realizadas por el programa, provienen de la IPE y no directamente de los módulos de entrada. Del mismo modo, los datos producidos como resultado de las instrucciones de asignación a las salidas, se depositan ne una parte de la memoria de imágenes, denominada Imagen de Proceso de Salida (IPS), que en forma automática una vez procesada la última instrucción, es trasferida a los módulos de salida, para así activar o desactivar los dispositivos de campo de salida.


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1.3 Tiempos de Operación del Procesador Durante cada ciclo de operación el procesador del PLC examina el estado de los dispositivos de campo de entrada ejecuta el programa del usuario y actualiza el estado de los dispositivos de campo de salida, este ciclo se repite muchas veces durante cada milisegundo. Además, cada ciclo de operación está dividido en dos etapas totalmente diferentes. A continuación se definirán acontecimientos durante el ciclo de operación del procesador, estos valores expresados en unidades de tiempo (milisegundos) dan como referencia la velocidad de procesamiento, variando de acuerdo al tamaño del PLC

1.3.1 Tiempos de Barrido de E/S El tiempo de barrido de E/S denominado también scan de E/S, es la parte del ciclo durante el cual se transfiere de la imagen de proceso de salidas los datos hacia los módulos de salidas, además del mismo modo, se actualizan los datos de la imagen de proceso de entradas provenientes de los módulos de entradas. Por lo tanto, el tiempo que toma el sistema en efectuar estas dos transferencias durante un ciclo de operación se le conoce como tiempo de barrido de E/S.

1.3.2 Tiempos de Barrido del Programa El tiempo que toma en ejecutar todas las instrucciones del programa del usuario, es decir, procesar la lista completa de instrucciones en el orden que fueron ingresados o en el orden ascendente de sus direcciones y con el estado actualizado de las entradas , se le conoce con los siguientes nombres:    

Tiempo de barrido del programa Tiempo de ciclo Scan del programa Tiempo de escaneo

Este tiempo depende fundamentalmente del numero y complejidad de las instrucciones que constituyen el programa.


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La magnitud del tiempo dado en (ms) por cada mil instrucciones pudiendo ser del tipo solamente binarias o combinadas (35% binarias y 65% del tipo palabra), es un parámetro que utilizan los fabricantes y lo denominan el Scan Time, sirve para medir su velocidad, siendo este valor cada vez menos conforme aumente el tamaño del PLC. Los tiempos de barrido de las E/S y del programa, son tiempos independientes con funciones especificas, de tal forma que, cualquier modificación de estado que ocurre en las entradas durante el barrido del programa, no son tomados en cuenta en ese momento, este esperará hasta la nueva adquisición de datos.

0001

LD

%I0.0

0002 0003

AND OR . . . .

%I0.1 %I2.5

0145

AND ( %I3.4

0146 0147 0148

OR ) ST

%I5.3

11

ADQUISICIÓN DE DATOS

12

EJECUCIÓN DELE PROGRAMA

13

ACTUALIZACIÓN DE SALIDAS

%Q6.3

11 * 13 : TIEMPO DE BARRIDO DE E/S 12 : TIEMPO DE BARRIDO DEL PROGRAMA

Figura 6. Tiempos del ciclo de operación del procesador CAPACITACION CONTINUA

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1.3.3 Tiempos de Respuesta Se denomina tiempo de respuesta o tiempo de reacción de un sistema de control con PLC, al intervalo de tiempo que trascurre entre la modificación de una señal de entrada y la que se produce en una señal de salida como consecuencia del cambio de estado de la entrada. Debe tenerse presente, que el PLC toma en cuenta el cambio producido en la entrada sólo cuando la instrucción de consulta a dicha entrada es procesada. Del mismo modo, el estado de una salida sólo puede modificarse cuando se elabora la instrucción de asignación correspondiente. El tiempo de barrido del programa determina el tiempo sistema.

de respuesta del

TIEMPO DE BARRIDO DE E/S TIEMPO DE BARRIDO DEL PROGRAMA

S

P

S

P

S

1

E1 0

TIEMPO DE RESPUESTA LARGO (E1-S1)

1

S1 0 1

E2 0

TIEMPO DE RESPUE STA CORTO (E2-S2)

1

S2 0

Figura 7. Tipos de tiempos de respuesta CAPACITACION CONTINUA

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HOJA DE TRABAJO 1. Cambiar el orden de los módulos analógicos y reconfigurar el PLC


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EL ORDEN Y LA LIMPIEZA BENEFICIAN LA SALUD La Relación existente entre el orden, la limpieza y algunas enfermedades es muy estrecha. El trabajar en medio del desorden y falta de limpieza aumenta las posibilidades de que se pierdan piezas, herramientas, etc; indispensables, lo cual aumenta los disgustos y las frustraciones y ponen un exceso de presión sobre el corazón y el sistema nervioso. La falta de orden y limpieza presenta también otros peligros para la salud: la amenaza de una lesión corporal. Un simple golpe en la barbilla contra la pared (consecuencia de un resbalón sufrido en charco de aceite ) acelera, a veces con violencia, los latidos del corazón, pudiendo ocasionar un ataque. La responsabilidad por el orden y la limpieza es de todos los trabajadores, no sólo del personal de limpieza. Siempre se debe insistir sobre la necesidad de que todos los trabajadores mantengan su lugar de trabajo limpio, recogiendo la basura y disponiendo de ella en el recipiente adecuado. No es una costumbre plausible deja r la basura amontonada en un rincón o disponer de ella en el lugar inapropiado. El orden y la limpieza es probablemente la fase más importante de la prevención de accidentes. Las empresas donde reina el desorden, generalmente tienen un record de accidentes muy alto; los trabajadores tienen muchas más posibilidades de resbalarse o caerse en suelos grasientos o desordenados que en suelos limpios. Los trabajadores pueden resbalarse y caerse a causa de objetos tirados en el suelo, en escaleras y plataformas. También pueden ser golpeados con objetos que caen desde estantes o armarios. Pueden golpearse o estrellarse contra objetos grandes que se dejan fuera de su lugar apropiado. Pueden lesionarse debido a materiales que se han dejado apoyados contra la pared o encima de otros materiales. Pueden pisar en madera que tienen clavos de punta. Pueden perder el paso y caerse debido a maderas que se dejan tiradas en el suelo. La lista sería interminable. Se tiene que trabajar continuamente para evitar tener un lugar de trabajo limpio o una máquina sucia y desordenada. El mantener su lugar de trabajo limpio es una parte del trabajo de cada día. Si cada uno de nosotros realiza el trabajo que nos corresponde, toda la empresa reflejará el orden y la limpieza. MANTENGAMOS EL ORDEN Y LIMPIEZA CAPACITACION CONTINUA

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BIBLIOGRAFÍA

Automatización Tópico de instrumentación y control

Ing. Raymundo Carranza Noriega

Ingeniería de la Automatización Industrial

Ramón Piedrafita Moreno Editorial Alfacomega Ra-Ma

Controladores Lógicos Programables

Elmer Ramirez Q. Editorial Concytec - Ofopcyte

Manual de usuario de PL7Micro

Telemecanique


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Control de Variables Analogicas Con PLC I

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