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8/12/2019 CETI01
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CONTROLADORES LOGICOS
PROGRAMABLES
Luis Steevens Garrido Vasquez
PERU
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Pero qu hace un PLC?Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:
Recoger datos de las fuentes de entrada a travs de las fuentes
digitales y analgicas.
Tomar decisiones en base a criterios preprogramados.
Almacenar datos en la memoria.
Generar ciclos de tiempo.
Realizar clculos matemticos. Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas
analgicas y digitales.
Comunicarse con otros sistemas externos.
Los PLC se distinguen de otros controladores automticos, en que
pueden ser programados para controlar cualquier tipo de mquina, a
diferencia de otros controladores (como por ejemplo un
programador o control de la llama de una caldera) que, solamente,
pueden controlar un tipo especfico de aparato.
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ESTRUCTURA BASICA DE UN PLC
Un controlador lgico programable est constituido por un
conjunto de mdulos o tarjetas (circuitos impresos), en los cualesestn ubicados los componentes electrnicos que permiten su
funcionamiento. Cada una de las tarjetas cumple una funcin
especfica. Algunos PLC tienen una cubierta o carcaza, llamada
comnmente rack,que viene a ser un bastidor donde se alojanlas tarjetas en forma ordenada, que por lo general estn
comunicadas.
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El controlador programable tiene una estructura muy semejante a
los sistemas de programacin, como el computador, cuya
estructura fsica (hardware) est constituido por:
1. Fuente de alimentacin
La funcin de la fuente de alimentacin en un controlador, es
suministrar la energa elctrica ala CPU y dems tarjetas segn laconfiguracin del PLC.
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2. Unidad de procesamiento central (C.P.U.)
Es la parte ms compleja e imprescindible del controlador
programable, en otros trminos, podra considerarse el cerebro delcontrolador. Launidad central est diseada en base amicroprocesadores y memorias. Las memorias son del tipo ROM y
RAM.
La memoria ROM (Read Only Memory): es una memoria de lectura,
que permanece fija en el CPU, contiene el sistema operativo con que
opera el controlador, NO SE BORRA.
La memoria RAM (Random Access Memory):memoria de acceso
aleatorio, es una memoria voltil y fcil de modificarla.
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La CPU pueden clasificar de acuerdo a la capacidad de su memoriay las funciones que puedan realizar, adems de su velocidad de
procesamiento. El tiempo de lectura del programa est en funcindel nmero y tipo de instrucciones, y por lo general es del orden delos milisegundos. Este tiempo tan pequeo significa, que cualquier
modificacin de estado en una entrada, modifica casi
instantneamente el estado de una seal de salida.
CPU 315-2DP Referencia 6ES7315 2AHMemoria de Trabajo : 256 Kbytes.
Instrucciones : 85 K.
Tiempo de Operacin :- Instrucciones de bits : 0.05 us
- Instrucciones de palabras : 0.09 us- Instrucciones de coma fija: 0.12 us- Instrucciones de coma flotante : 0.45 usInterfaz DP:- Sistemas maestros DP maestros /CP 342-5
- Esclavos DP.
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3. Mdulos o interfaces de entrada y salida (E/S)
Los mdulos de entrada o salida son las tarjetas electrnicas
que proporcionan el vnculo entre la CPU del controladorprogramable y los dispositivos de campo del sistema. A travs
de ellas se origina el intercambio de informacin, ya sea con la
finalidad de adquirir de datos, o para el mando o control de las
mquinas presentes en el proceso.
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a. Mdulos de entrada discreta
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b. Mdulos de entrada discreta
Mdulos de salida discreta tipo transistorSu principio de funcionamiento es a base de transistores, lo que
significa una constitucin ntegramente en estado slido con
caractersticas para trabajar en corriente continua (DC) de larga
vida til y con bajo nivel de corriente
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Mdulos de salida discreta tipo TRIAC
Estas interfaces funcionan mediante la conmutacin de un Triac,
son igualmente en estado slido y se usan para manejar sealesen corriente alterna.
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Mdulos de salida discreta tipo relEstos mdulos a diferencia de los anteriores, estn compuestos
por dispositivos electrnicos y un micro rel electromagntico de
conmutacin. Su campo de accin le permite trabajar en AC y DCy con diferentes niveles de tensin, con la ventaja de manejar
corrientes ms elevadas pero con el inconveniente de una corta
vida til debido al desgaste de la parte mvil de los contactos.
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Mdulos Remotos de entrada y salida
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Mdulos de entrada y salida analgica
Los mdulos de entrada anloga se distinguen por el tipo de seal
que reciben, pudiendo ser de tensin (mV) o de corriente (mA) los
que se encuentran dentro de ciertos rangos estandarizados. Los ms
Difundidos son:
Seal de corriente: 0-20 mA, 4-20 mA, 10 mA
Seal de tensin: 0-10V, 0-5V, 0-2V, 10V
Los mdulos de salida anloga se distinguen por el tipo de seal
que emiten, pudiendo ser de tensin (V) o de corriente (mA) los
que se encuentran dentro de ciertos rangos estandarizados. Los msDifundidos son:
Seal de corriente: 0-20 mA, 4-20 mA, 20 mA.
Seal de tensin: 0-10V.
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4. Unidad de programacin
Los aparatos de programacin son una herramienta importante ynecesaria para el dilogo con el PLC, pero fsicamente independiente,
las cuales nos permiten:
Escribir a travs de una lista de instrucciones o mediante un
mtodo grfico los programas, as como modificarlos o borrarlosde manera total o parcial.
Simular la ejecucin de las instrucciones del programa a travs del
forzado de las entradas o salidas.
Detectar y visualizar las fallas del programa o fallas originadas enlos dispositivos de campo de entrada o salida.
Visualizar en todo momento el estado lgico de los dispositivos de
entrada y accionadores (en tiempo real).
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INTERFACES DE COMUNICACIN.
En la actualidad, los PLCs se pueden comunicarse entre s o con otros equipos
perifricos como computadoras terminales, etc. Para formar redes locales o
remotas; todo esto gracias a las interfaces de comunicacin esta compuesta de
electrnica (hardware) y de programas (software), juntos forman un protocolo en el
que todos los componentes que se encuentran conectados. Existen protocolos de
comunicacin como el DataHighway y el DataHighway Plus, Remote I/0,
DeviceNet,etc.
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CONFIGURACION DE PLCS1. PLC COMPACTO
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2. PLC MODULAR
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De estos tipos de PLC existen desde los denominados Micro-PLC
que soportan gran cantidad de entradas y salida(mayor a 64
E/S), hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten
manejar miles de entradas y salidas(mayor a 1024).
Controladores Modulares para ambientes difciles ControlLogix-XT 1756
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Tambin se puede mencionar a los Nano PLC:
Generalmente este PLC (compacto) puede manejar un conjunto
reducido de I/O en un numero inferior a 64.Permite manejar unnumero reducido de entradas y salidas y algunos mdulos
especiales.
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PLC COMPACTO - MODULAR
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Entre los lenguajes mas conocidos para los PLC de Siemens tenemos:
KOP:Basado en lgica cableada.FUP:Basado en bloque de funciones.
AWL: Basado en texto.
S7-GRAPH: El lenguaje grfico de programacin permite programar
controles secuenciales
SCL : Lenguaje de alto nivel parecido a PASCAL para desarrollo deprogramacin compleja(Por ejm: operaciones matemticas complejas).
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CONCEPTOS PREVIOS
FUNCIONES LGICAS
INTRODUCCIN
En esta siguiente parte, veremos la secuencia a seguir para
resolver una aplicacin de programacin utilizando el PLC.
Aqu desarrollaremos las dos funciones bsicas ms
importantes: la funcin Y (AND) y la funcin O (OR). ObserveUd. la secuencia que se sigue, porque esa ser lametodologa a usar en todas las unidades.
FUNCIN LGICA Y (AND)
Est funcin lgica tiene una equivalencia elctrica tal como
se muestra en el siguiente circuito elctrico:
f l ?
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Cmo funciona el siguiente circuito?
Ahora, cuando programemos al PLC,
tendremos que ingresar un programa, tal
que cuando se ejecuten estas acciones de
presionar ambos pulsadores, el PLC tendr
que verificarlo y mandar a activar la bobina
K1M.
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Para el circuito elctrico se pide:
Para la familia de PLCsSiemens:
Un operando representa la ubicacin del sensor o actuador
cableado en el PLC, as:
I0.0La letra I significaINPUT
Q0.0
La letra Qsignifica OUTPUT
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2 DIAGRAMA DE CONTACTOS
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2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
3. PLANO DE FUNCIONES
Interpretacin:Para que la salida Q0.0 del PLC se active ser necesario que el PLC
verifique que exista una seal 1 en I0.1 Y I0.2.
TIA PORTAL : PLC S7-1200 / S7-300
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FUNCIN LGICA O (OR)
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FUNCIN LGICA O (OR)Anlogamente a la funcin Y, veremos la solucin de la
funcin O
Cmo funciona el siguiente circuito?
Ahora, cuando programemos al PLC,tendremos que ingresar un programa,
que cuando se ejecuten estas acciones
de presionar cual quiera de los
pulsadores, el PLC tendr que
verificarlo y mandar a activar la bobina
K1M.
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2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
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3. PLANO DE FUNCIONES
Interpretacin:Para que la salida Q0.0 del PLC se active ser necesario que el PLC
verifique que exista una seal 1 en I0.1 OI0.2.
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DETECCION DE FLANCOS/BOBINAS SET Y RESET
TIA PORTAL : PLC S7-1200 / S7-300
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PRACTICAS1. Realizar el programa ladder.
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2. Realizar el programa de control que obtenga en la salida KM1 Y KM2 Y KM3,
arranque a tensin reducida estrella-triangulo en el que cuando se presione S0
se active el contactor principal KM1 y el contactor estrella KM2 una vez
transcurrido 30seg. El contactor KM2 se desconecta y despus de 3 seg. Seconecta el contactor triangulo los contactores se desconectan al presionar S1
.Realizar el programa ladder.
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3. Realizar el programa Ladder del siguiente sistema temporizado
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3. Realizar el programa Ladder del siguiente sistema temporizado
( semforo de 2 vas)
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4. SISTEMA DE BOMBEO INDUSTRIAL DE AGUA:
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En un sistema de bombeo industrial se tienen 4 bombas las cuales deben encender
alternadamente de tal manera que la primera vez que el tanque se quede sin
agua(sw1=0 y sw2=0) arranque la bomba 1 cuando el tanque elevado se llene (sw1=1 y
sw2=1) la bomba 1 se apague. Nuevamente cuando el tanque se quede sin agua(sw1=0 y sw2=0) arranque la bomba 2 cuando el tanque elevado se llene (sw1=1 y
sw2=1) la bomba 2 se apague. Nuevamente cuando el tanque se quede sin agua
(sw1=0 y sw2=0) arranque la bomba 3 cuando el tanque elevado se llene (sw1=1 y
sw2=1) la bomba 3 se apague. Nuevamente cuando el tanque se quede sin agua
(sw1=0 y sw2=0) arranque la bomba 4 cuando el tanque elevado se llene (sw1=1 y
sw2=1) la bomba 4 se apague. Nuevamente cuando el tanque se quede sin agua(sw1=0 y sw2=0) arranque la bomba 1 generando la alternancia de bombas.
5 En el proceso de llenado automtico de botellas de gaseosas se tiene el esquema
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5. En el proceso de llenado automtico de botellas de gaseosas se tiene el esquema
mostrado en la figura, en la cual se observa:
Un pulsador de arranque del sistema (PUL_ARR) que es N.A y un pulsador de parada
del sistema (PUL_PARA) que es N.C.
Un sensor fotoelctrico (BOT_P) que es N.A que detectara cada botella. Una vlvula ON-OFF (VAL_GASEOSA) que abrir o no segn se d el llenado de la
botella de gaseosa.
Un motor paso a paso (MPAP_1) que bajara la vlvula a la boquilla de la botella para
que la vlvula ON-OFF la empiece a llenar.
Un PLC conectado como se indica.
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OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
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OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
Es posible utilizar temporizadores para implementar funciones controladas por tiempo.
Se dispone de temporizadores TON, TONR y TOF.
TIA PORTAL : PLC S7-1200 / S7-300
PT
OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
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OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
Es posible utilizar temporizadores para implementar funciones controladas por tiempo.
Se dispone de temporizadores TON, TP y TOF.
TIA PORTAL : PLC S7-1200 / S7-300
TON
OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
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OPERACIONES DE TEMPORIZACIN
Es posible utilizar temporizadores para implementar funciones controladas por tiempo.
Se dispone de temporizadores TON, TONR y TOF.
TIA PORTAL : PLC S7-1200 / S7-300
TOF
O C O S CO C O
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OPERACIONES DE COMPARACION
Las comparaciones se pueden realizar con bytes, enteros, enteros dobles y reales.
Pero ambos operandos en una comparacin han de ser del mismo tipo. Estos
operandos pueden ser constantes o posiciones de memoria, incluidos los valores
actuales de los temporizadores o de los contadores.
PLC S7-1200 / S7-300
OPERACIONES DE COMPARACION
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OPERACIONES DE COMPARACION
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OPERACIONES DE CONTAJE
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OPERACIONES DE CONTAJE
Se tiene tres tipos de contadores como se muestra a continuacin:
Contador de contaje atrs (CTD).Para cuentas descendentes.
OPERACIONES DE CONTAJE
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OPERACIONES DE CONTAJE
Se tiene tres tipos de contadores como se muestra a continuacin:
Contador de contaje adelante/atrs (CTUD).Para cuentas ascendentes y descendentes.
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OPERACIONES DE CONTAJE
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MODULOS DE ORGANIZACIN Y FUNCION
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MODULOS DE ORGANIZACIN Y FUNCION
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CONTADORES Y TEMPORIZADORES
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SEALES ANALOGAS S7-1200
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SEALES ANALOGAS S7-1200
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SEALES ANALOGAS S7-1200
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SEALES ANALOGAS S7-1200
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SEALES ANALOGAS S7 1200
WinCC Flexible