SISTEMAS INDUSTRIALES
Laboratorio 2 INTRODUCCION AL MANEJO Y PROGRAMACION DEL PLC
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INTRODUCCION AL MANEJO Y PROGRAMACION DEL PLC
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OBJETIVOS: 1. Identificar, analizar procesos controlados por PLC´s. 2. Aprender el lenguaje de programación de los PLC´s. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: EL PLC´s ALLEN BRADLEY Micrologix, CompaqLogix, Control Logix el RSLOGIX 500 y RSLOGIX 5000. Hardware de los PLC Allen Bradley Este es el PLC industrial que se encuentra instalado en el Laboratorio de Automatización y Control. Es un PLC modular, es decir que se puede expandir con tarjetas de acuerdo a las necesidades. Características Técnicas Generales:
Chasis o Rack. Es la estructura que contiene slots en la cuales se instalan las tarjetas de: la fuente de alimentación, CPU y módulos de entrada/salida. Puede ser de varios tamaños de acuerdo a la cantidad slots. Existen chasis de 4, 7, 10 y 13 slots. Fuente de Alimentación. Se instala al costado izquierdo del chasis. Se alimenta con 220 VAC y genera corriente continua a 24VDC. Unidad Central de Proceso (CPU). Es el módulo que ocupa el primer slot (slot 0) a la izquierda del chasis, junto a la fuente de alimentación. Dispone de una memoria RAM de 4KB. Módulos de Entrada/Salida. Son tarjetas de entrada/salida digitales y analógicas, que se insertan en los subsiguientes slots (del slot 1 en adelante). Las tarjetas de entrada/salida digital trabajan con voltajes de 24VDC. Las tarjetas analógicas trabajan con señales de corriente y/o voltaje estandarizadas (corriente: 4-20 mA, voltaje: 0-10VDC). Existen también tarjetas con salidas de relé. Interfase de Comunicaciones (PIC). Es un módulo conversor de protocolos que permite la comunicación del PLC con una computadora personal, vía el puerto PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
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Ethernet, para la programación y supervisión del funcionamiento del PLC. La PC requiere tener instalado el correspondiente software de comunicaciones. Organización de la Memoria del Procesador. En la memoria del procesador se distinguen dos clases principales de archivos: - Archivos de Programa. - Archivos de Datos.
Archivos de Programa. Estos archivos se clasifican de la siguiente forma: Archivo 0
1 2 3-255
Descripción Contiene las funciones del sistema. Utilizado para almacenar datos como password, identificación del programa y otros asociados al sistema. Archivo reservado por el sistema. Contiene el programa principal (diagrama Ladder). Archivos utilizados como subrutinas, que son accesados desde el programa principal (son generados por el usuario).
Archivos de Datos. Son de varios tipos y contienen la información asociada al estado de las entradas y salidas externas y los valores de todas las otras variables que se usan en el programa. Para propósitos de direccionamiento cada tipo de archivo es identificado con una letra y un número. Los archivos del 0 al 7 son creados por defecto. Si se necesitan archivos adicionales, éstos deberán crearse. Tipo de Archivo de Dato salida entrada status Bit temporizador contador control entero reservado
Identificador
Número de Archivo
O I S B T C R N r
0 1 2 3 4 5 6 7 8
El Software de Programación RSLOGIX 500 y RSLOGIX 5000
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En el caso de los PLC de Allen Bradley el software que nos permite crear programas en el lenguaje Ladder que luego pueden ser enviados a la memoria del PLC es el RSLogix 500 y se ejecuta en el ambiente Windows. Una línea individual del programa en Ladder se denomina rung y consiste de una o más condiciones de entrada y una o más instrucciones de salida (física o lógica). Luego de diseñado este programa debe ser transferido a la memoria del PLC. Durante la operación el procesador del PLC evalúa cada rung, energizando o desenergizando la salida de acuerdo con la continuidad lógica en la línea. Existen instrucciones tipo relé, temporizadores, contadores, registro de desplazamiento, instrucciones aritméticas y de comparación, y aplicaciones más complejas. Además se dispone de instrucciones de alto nivel, que hacen más eficiente el programa, tales como: saltos, subrutinas, PID, actualización I/O, etc. El ciclo de ejecución de un programa consta de 2 partes: - Barrido de programa ( program scan ). - Barrido de entradas/salidas ( I/O scan ). Luego de efectuado el barrido de programa se procede a la actualización de los estados de las entradas y las salidas. Instrucciones Básicas de Programación: Podemos agrupas las instrucciones de acuerdo a tres categorías: - Tipo Bit. - Tipo Temporización. - Tipo Cuenta. Instrucciones Tipo Bit. -] [Contacto normalmente abierto, se usa para indicar una entrada discreta. -] / [Contacto normalmente cerrado, se usa como entrada discreta inversa -( )Representa una salida, para activar un motor, una válvula, etc. -( L )Representa una salida con memoria (latch), usada como salida que retiene su Latch (estado) hasta ser desactivada con otra instrucción -( U )Libera la salida tipo latch, desactivándola (Unlatch). Instrucciones de Temporización. Son instrucciones de salida lógica, tienen dos valores asociados: el preset y el acumulador. Existen 3 tipos de temporizadores: TON
timer on delay
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TOF RTO
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timer off delay retentive timer
Instrucciones de Cuenta Estas instrucciones contabilizan transiciones falsas a verdadero de las condiciones precedentes. La cuenta es retenida hasta que se ejecute una instrucción RESET (RES). Existen 2 tipos de contadores: CTU CTD
count up count down
Para reinicializar las instrucciones: RTO, CTU y CTD, se debe usar la instrucción (RES), especificando la dirección del elemento a reinicializar. Direccionamiento de los Archivos de Datos y Elementos. Es la manera en que cada elemento o instrucción de un programa del PLC se identifica para ser reconocido. La identificación se realiza usando caracteres alfanuméricos separados por delimitadores. El formato se puede variar dependiendo del tipo de archivo de datos al que pertenezca. Direccionamiento de Entradas y Salidas (I/O). El formato general para direccionamiento de entradas y salidas es el siguiente: O : e.s / b I : e.s / b Donde: O: I : e :
. : s : / : b :
Identificador de Salida Identificador de Entrada Numero de slot. El slot 0 es el lugar que ocupa el procesador (1747-L524 5/02 CPU), los demás slots son numerados del 1 al 30 (dependiendo de la cantidad de tarjeta I/O usadas) Delimitador de palabra Número de palabra, requerido cuando el número de entradas o salidas del módulo I/O excede a 16. Rango de 0 a 255. Delimitador de bit. Número de terminal de conexión en el módulo. Rango de 0 a 15.
Ejemplos: O : 3 / 15 I :7/8
Terminal de conexión 15, de la tarjeta de salida ubicada en el slot 3. Terminal de conexión 8 tarjeta de entrada ubicada en el slot 7. PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
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I : 2.1 / 3
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Terminal de conexión 3 de la tarjeta de entrada, ubicada en el slot 2, palabra 1.
Direccionamiento de Bits (B). El formato general para el direccionamiento de archivos de bits es el siguiente: Bf:e/b Donde: B: f : e: / : b :
Identificador de Archivo tipo bit Número de archivo. Por omisión f=3. Se puede usar un número entre 10 y 255 cuando se requiere almacenamiento adicional. numero de elemento, rango de 0 a 255, cada elemento es una palabra de 16 bits. Delimitador de bit. Número de bit, localizado dentro del elemento, rango 0 a 15.
También puede presentar el siguiente formato (forma corta): Bf/b Donde: b:
Número de bit, posición numérica del bit dentro del archivo, rango de 0 a 4095.
Ejemplos: B3 : 3 / 14 B3 / 62
Archivo de bit (B3), elemento 3, bit 14. Archivo de bit (B3), bit 62.
Direccionamiento de Temporizadores y Contadores (T/C). El formato general para el direccionamiento de temporizadores es el siguiente: Tf : b Donde: T: f : b:
Identificador de archivo tipo temporizador. Número de archivo. Por omisión f=4. Se puede usar un número entre 10 y 255 cuando se requiere almacenamiento adicional. Número de elemento (temporizador) dentro del archivo tipo temporizador, rango:0 a 255.
Cada elemento temporizador (instrucción) está asociado a un archivo que contiene bits y palabras de 16 bits:
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EN : TT : DN : PRESET : ACUM
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Bit que indica que el temporizador está habilitado. Bit que indica tiempo de temporización del temporizador. Bit que indica el fin de temporización del temporizador. Palabra que almacena el valor predeterminado (por el usuario) del tiempo de temporización. Palabra que almacena la variación del tiempo de temporización hasta igualar al valor PRESEL.
Tanto los bits como las palabras descritas pueden ser utilizados en un programa. El formato general para el direccionamiento de contadores es el siguiente: Cf : b Donde: C : Identificador de archivo tipo contador f : Número de archivo. Por omisión f=5 .Se puede usar un número entre 10 y 255 cuando se requiere almacenamiento adicional. b : Número de elemento (contador) dentro del archivo tipo contador, rango: 0 a 255.
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EQUIPOS Y MATERIALES: Cantidad Descripción Marca Controlador Lógico Programable Allen (PLC) Bradley Computadora Personal. Software de Programación de Allen PLC (RSLogix 500). Bradley Interfase de Comunicaciones PC-PLC. Pulsadores, contactores, lámparas de señalización y motores eléctricos.
Modelo
Observación
PROCEDIMIENTO: En este laboratorio se desarrollara programas en Lenguaje Ladder que deberán ser descargados en la memoria del PLC SLC 500 de Allen Bradley para controlar y/o simular el PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
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control de algunos sistemas de automatización secuenciales. Para la implementación de los programas se utilizará el software RSLogix 500. Es importante saber que el RSLogix 500 tiene dos modos de operación: OFFLINE y ONLINE. En el modo OFFLINE se pueden realizar modificaciones al programa, mientras que en el modo ONLINE esto no será posible y solo se podrá monitorear el estado de la ejecución del programa por el PLC. Tenga en cuenta que antes de implementar un sistema de control secuencial a través de un PLC siempre deberá seguir los siguientes pasos generales: -
Identificar el proceso a controlar. Identificar las variables de entradas. Identificar las variables de salida. Elegir las tarjetas I /O. Elaborar el diagrama de conexiones de entradas y salidas. Elaborar el diagrama Ladder que contenga la lógica del programa.
Pasos para la Creación de un Programa en el RSLOGIX 500. A continuación describimos los pasos generales que seguiremos para la confección de un programa de PLC:
Iniciar el RSLogix 500. Crear un Programa Nuevo. Configurar dentro del RSLogix 500 el chasis y los módulos del PLC con el que se trabajará. Introducir el Programa Lógico (en lenguaje Ladder). Verificar la Lógica del Programa (depurar). Configurar Parámetros de Comunicación. Descargar el Programa a la Memoria del PLC e ir en línea (ONLINE).
Veamos en detalle cada uno de estos pasos: Iniciando el RSLogix 500: Seleccione INICIO>Programas>Rockwell Software, y haga click en el icono RSLogix 500 English. Creando un Programa Nuevo: 1. Seleccione File>New. 2. Seleccione el tipo de procesador del PLC que está usando (1747 –L524 5/02-4K Mem). Haga clic en OK.
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Con estos pasos se crea un proyecto vacío con un nombre de archivo predeterminado y se muestra un árbol de directorios de su proyecto (árbol de proyectos) en una ventana separada. Configurando el Chasis y los Módulos I/O del PLC: 1. Haga doble clic en el icono de IO Configuration I/O en el árbol de proyectos. 2. Haga clic en el Rack1 y seleccione el rack que corresponde al PLC con el quiere trabajar. 3. Seleccione las tarjetas (actuales) disponibles en su PLC desde la ventana correspondiente. 4. Cerrar la ventana de IO Configuration. Se recomienda dar un nombre que identifique a su programa y grabar. Generación de un Renglón (rung): La primera vez que abre el archivo, tendrá sólo un renglón final END. 1. Haga clic en el número de renglón (lado izquierdo) del renglón END para seleccionarlo. Si va a insertar un renglón en un programa existente, haga clic en el número de renglón que se encuentra antes de donde desea insertar el renglón nuevo. 2. Con el botón derecho del mouse seleccione Insert Rung en el menú que aparece (puede usar también la barra de herramientas). La Barra de Herramientas de Instrucciones de Programa: Todas las instrucciones de programación se encuentran en una barra de herramientas clasificadas por categorías:
Colocando Instrucciones en un Renglón: 1. Haga clic en el número de renglón del renglón que acaba de insertar. Cuando se selecciona correctamente el número de renglón es resaltado. 2. Para colocar una instrucción en el renglón primero identifique su icono en la barra de herramientas y luego haga un clic sobre el icono. Puede colocar varias instrucciones en un renglón haciendo clic en los íconos uno después del otro. RSLogix 500 coloca las instrucciones de izquierda a derecha.
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3. Continúe añadiendo renglones mediante la selección de Append Rung o Insert Rung desde el menú del botón derecho del mouse, de la forma ya indicada anteriormente. Introduciendo una Bifurcación: 1. Haga clic en la instrucción donde desea colocar una bifurcación. Esto resalta la instrucción. 2. Haga clic en el icono de bifurcación Rung Branch. RSLogix coloca una bifurcación vacía a la derecha de la instrucción resaltada. 3. Haga clic y arrastre el brazo derecho de la bifurcación hacia la izquierda o hacia la derecha hasta cerrar la instrucción (el brazo izquierdo de la bifurcación no se puede mover). 4. Luego inserte una instrucción. 5. Para bifurcaciones paralelas, haga clic en el lado izquierdo de una bifurcación existente y luego con el botón derecho del mouse seleccione Extend Branch Up o Extend Branch Down. Agregando Símbolos y Descripciones: 1. Haga clic en la instrucción direccionada a la que desea agregar símbolos y descripciones. 2. Con el botón derecho del mouse seleccione Edit Symbol del menú. 3. Escriba el símbolo para la dirección y luego presione Enter. 4. Haga clic en la instrucción direccionada otra vez. 5. Con el botón derecho del mouse seleccione Edit descriptión del menú. 6. En el diálogo que aparece a continuación, haga clic en Address para introducir una descripción de dirección (una descripción que aparece en el programa lógico cada vez que se usa la dirección, o Instrucción para introducir un comentario de instrucción (una descripción que aparece asociada solamente con un tipo específico de dirección/instrucción). 7. Introduzca la descripción y haga clic en OK. A. EJERCICIOS Y PROBLEMAS. EJERCICIO N°1: Arranque y Parada de un Motor usando Pulsadores START/STOP y un Contactor. a. Siguiendo el procedimiento descrito en la sección 5.1 cree un programa nuevo en el RSLogix teniendo cuidado de configurar bien las opciones del chasis y módulos del PLC. Cada PLC del laboratorio tiene una configuración diferente. b. Elabore el siguiente programa Ladder:
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c. Verifique la lógica del programa. Para esto: - Seleccione el ítem del menú Edit>Verify File o haga clic en el icono correspondiente. - La ficha Verify Results en la parte inferior de la ventana se abre para mostrarle si ocurrieron errores durante el procedimiento de verificación. De existir errores aparecerá una pantalla de Verificación de resultados indicando los mismos. - Haga clic en el error para ir a esa ubicación en el archivo de programa. - Puede cerrar/ocultar la ventana de Verificación seleccionando View>Results en el menú Editar. e. Descargue el Programa y quédese OnLine. NOTA IMPORTANTE. Antes de poder ir en línea, tiene que indicar a RSLogix 500 cómo va a comunicarse con el procesador, definiendo el número de nodo del procesador con el que se va a comunicar y el controlador de comunicación. 1. Seleccione Comms>System Comms de la barra de menús. 2. Seleccione un controlador del cuadro de lista Controlador que identifique el controlador de comunicación que está usando para comunicarse con el dispositivo externo. 3. De la opción OFFLINE escoger Download para ir en línea, luego que el programa esta corriendo y se encuentra en el modo REMOTE RUN, seleccionar las instrucciones de entrada física para realizar el forzamiento. Seleccione una entrada y mediante un clic derecho agregue OFF; en seguida Enable All Forces. Entonces las salidas se puede activar ejecutando ON-OFF. d. Realice las conexiones de dispositivos externos del PLC de acuerdo al siguiente diagrama
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POWER
SLC 5/02
INPUT
OUTPUT
CPU
DC SINK
RELAY
IN 1 +
IN 3
24 VDC
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VACDC 1
OUT
OUT
0
1
OUT
OUT
2
3
-
220 VAC
DC
A2
A1
COM
contactor del motor
START
Note que el pulsador STOP no aparece en la figura: Indique en la figura donde va este pulsador.
d. Ejecute el programa y compruebe el correcto funcionamiento de este.
EJERCICIO N°2: Instrucciones OTL (Output Latch) y OTU (Output Unlatch). a. Elabore el siguiente programa:
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b. Ejecútelo y describa su funcionamiento. EJERCICIO N°3: Instrucción de TEMPORIZADOR. a. Elabore el siguiente programa:
b. Describa el funcionamiento. c. Cambie el tipo de temporizador a un TEMPORIZADOR OFF DELAY (TOF) y a TEMPORIZADOR RETENTIVO (RTO). Describa el funcionamiento. EJERCICIO N°3: Instrucción de CONTADOR. a. Elabore el siguiente programa:
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b. Describa el funcionamiento.
c. Cambie el tipo el CONTADOR al tipo DESCENDENTE (CTD). Describa el funcionamiento. PROBLEMA N°1: Control del Arranque de un Motor con Inversión de Giro. Elaborar un programa para que el PLC permita realizar el arranque, parada e inversión de giro de un motor. Puede basarse en el siguiente esquema:
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Funcionamiento: El motor podrá girar en marcha directa o marcha inversa según presionemos el pulsador correspondiente (marcha directa ó marcha inversa). Además existe un pulsador de parada, y un réle térmico normalmente cerrado que se abrirá cuando en el motor se produzca un sobrecalentamiento. Por ningún motivo deben activarse los simultáneamente contactores K1 y K2. PROBLEMA N°2: Taladradora Automática. Elaborar un programa para el control de la taladradora de la figura que se muestra a continuación:
Funcionamiento: En el estado de reposo, la taladradora está arriba pasando sobre el final de carrera LS1. Si se acciona el pulsador de marcha la taladradora baja, accionado por el motor de bajada. Cuando se activa el final de carrera LS2, la taladradora subirá de nuevo. La tarea del taladro comienza cuando se acciona el pulsador Marcha, pero si en algún momento se acciona el pulsador de Paro, la taladradora deberá subir. PROBLEMA N°3: Control de un Semáforo. Elaborar un programa para controlar un semáforo temporizando 14” para la luz roja, 6” para la luz verde y 6” para la luz ambar. Considerar un pulsador
de START para encender el semáforo y otro de STOP para apagarlo. El funcionamiento del semáforo debe ser continuo y no debe depender de ningún evento.
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PROBLEMA N°4: Control de un Garaje. Elaborar un programa para automatizar un garaje de cinco plazas de tal forma que si éste se encuentra lleno, se encienda una luz roja indicando “LLENO” y no suba la barrera. En caso contrario deberá estar encendida una luz verde indicando “LIBRE”. Para
contar los carros que ingresan y/o salen, se dispone de una célula fotoeléctrica en la barrera de entrada y otra célula fotoeléctrica en la barrera de salida.
CONCLUSIONES: Anote sus conclusiones para la experiencia realizada. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
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