Unidad Didctica 5

Integracin de dispositivos de automatizacin

DEPARTAMENTO DE FORMACIN PROFESIONAL

SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES E INFORMTICOS

MODULO: Sistemas integrados y hogar Digital

NDICE

1 INTRODUCCIN ................................................................................................. 2

2 El autmata programable ................................................................................. 2

2.1 Mdulos de entrada ..................................................................................... 2

2.2 Mdulos de salida......................................................................................... 3

2.3 Lenguajes de programacin ......................................................................... 3

2.4 Funciones tpicas de programacin .............................................................. 7

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0.1 RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Integra dispositivos de automatizacin controlando el funcionamiento de los sistemas y gestionando los equipos y servidores de la red de control.

0.2 ACTIVIDADES

Los contenidos se complementarn con ejercicios y actividades prcticas para desarrollar las competencias profesionales. Se desarrollaran segn las indicaciones del profesor y/o las recogidas en los guiones de prcticas. Se prestar especial atencin a su realizacin, su documentacin y se respetar los plazos de entrega.

0.3 RECURSOS MATERIALES

Los materiales didcticos recomendables para la imparticin y el mximo aprovechamiento de este

mdulo, son:

El equipamiento establecido en el currculo del ciclo formativo.

Documentacin proporcionada por el profesor: Apuntes, fichas de ejercicios y prcticas, etc.

Ordenadores con acceso a Internet para realizar consultas y trabajos propuestos por el profesor.

Retroproyector para la presentacin de contenidos de carcter audiovisual (imgenes, esquemas,

presentaciones,).

Equipo de clase del alumno:

Se asistir con el material necesario para tomar notas y apuntes en clase. Se recomienda el uso de una memoria usb personal para los archivos de prcticas, etc ya que los equipos informticos son compartidos y no se garantiza la integridad de los archivos guardados.

0.4 TEMPORALIZACIN

Se estima una duracin de 14 periodos lectivos.

0.5 INSTRUMENTOS DE EVALUACIN

Los recogidos en la programacin didctica del mdulo.

0.6 BIBLIOGRAFA

Bibliografa: libros de consulta, catlogos (databooks), etc.

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Desde el comienzo de la industrializacin, el hombre a buscado y mejorado constantemente los procedimientos y medios para que las labores de produccin se hicieran cada vez ms rpidas, menos repetitivas para el operario, mejorando el puesto de trabajo y consiguiendo un rendimiento cada vez ms eficaz, ayudado por la tecnologa elctrica basada en control y lgica cableada. En 1968, una divisin de una fbrica de automviles, propone a travs de un concurso la creacin de un instrumento tipo controlador electrnico, que sustituya los sistemas de control cableados (interruptores, rels, contactores...), por un control programado, con el objetivo de ahorrar costes en los procesos de fabricacin.

22 EELL AAUUTTMMAATTAA PPRROOGGRRAAMMAABBLLEE

El autmata programable es designado tambin como Controlador Lgico Programable (PLC).Observe la composicin de un microPLC, estndar, que podemos buscar en el mercado. Incorpora en un slo mdulo, la mayora de los componentes bsicos para su funcionamiento, es decir, fuente de alimentacin, entradas digitales, una o varias entradas analgicas, cartucho de memoria donde guardar los programas de usuario, salidas digitales, y lo ms prctico, una pantalla y teclado programador que evita el uso de una unidad de programacin. Adicionalmente, el modelo permitir la ampliacin de mdulos para entradas/salidas, mdulo GSM, mdulo de comunicaciones, etc.

2.1 MDULOS DE ENTRADA

Los mdulos de entrada podrn recibir principalmente seales digitales todo/nada, o analgicas en formato tensin (ejemplo 0...10 V) o intensidad (ejemplo 0...10 mA). Los terminales de los mdulos de entrada o simplemente los terminales de entrada digitales todo/nada, recibirn un valor de tensin de captadores tales como: - Pulsadores. - Interruptores. - Finales de carrera. -Termostatos. - Presostatos. - Detectores capacitivos, inductivos o fotoelctricos. - Etc.

Los terminales de los mdulos de entrada de seales analgicas, recibirn un valor de tensin o intensidad equivalente a la magnitud real medida. Las variables digitales que relaciona el autmata con los dispositivos de entrada se identifican como I de input, por ejemplo: I1, entrada 1; I4 entrada 4, etc. Estas variables operan con datos tipo bit (0 1), es decir, todo o nada, activado o no activado. Tambin se llaman datos Booleanos. Las variables analgicas necesitan ms capacidad de almacenaje, ya que los valores equivalentes a la magnitud medida pueden ser infinitos. Por ejemplo, la variable AI 1 (entrada analgica 1), utilizar almacn de datos en formato real, esto es, 32 bits. El autmata programable dispondr de las herramientas necesarias para poder convertir, transferir, y en definitiva operar con los diferentes tipos de datos.

2.2 MDULOS DE SALIDA

Los mdulos de salida permiten alimentar los dispositivos que hacen el trabajo de las instalaciones. Como sucede con los mdulos de entradas, las salidas aportarn seales todo/nada, o seales analgicas, como valores de tensin o intensidad variables. Las salidas digitales todo/nada alimentarn principalmente: - Sistemas de alumbrado. - Timbres o avisadores acsticos. - Electrovlvulas. - Contactores. - Rels. - Aparatos de caldeo. - Arrancadores. - Variadores de frecuencia. Las salidas analgicas aportarn seal de control o visualizacin, principalmente para: - Displays numricos. - Regulacin de iluminacin. - Apertura o cierre de ciertos conductos. - Variadores de frecuencia. - Etc.

Las variables Q se identifican con los dispositivos a los que el autmata alimentar, las variables M de memoria (o marca), hacen referencia a salidas internas dentro del PLC; son salidas que no tienen una actuacin visible directamente, y actan como rels dentro del propio dispositivo.

2.3 LENGUAJES DE PROGRAMACIN

Cuando se tiene que programar un autmata programable para que ste realice una funcin automtica determinada, el usuario dispone de unas herramientas que van a permitir disear, comprobar y modificar la aplicacin que debe realizar el PLC. El lenguaje de programacin maneja el juego de instrucciones que realizar las funciones lgicas y de clculo de la unidad central de proceso. Son cada vez ms las marcas de autmatas programables que se acogen a una norma (IEC 1131-3) que regula los procedimientos de programacin en PLCs. Esto supone que se crea un estndar comn, consiguiendo que la labor de programacin no sea desconocida entre modelos de diferentes firmas. La utilizacin de entornos grficos en unidades de programacin, como por ejemplo un PC (dibujos orientativos, vietas, ayudas, etc.) ha hecho de la programacin un acto menos tcnico y ms fcil que los programadores antecesores.

De los cinco lenguajes que define el estndar, tres se desarrollan en forma grfica y dos en forma textual; haremos hincapi en dos de ellos, ambos grficos, uno por su parecido a los esquemas elctricos y otro porque simplifica las programaciones. Es importante destacar que los programas (software) actuales, permiten realizar programaciones en diferentes lenguajes, lo que facilita la labor del programador que puede elegir y cambiar de lenguaje a conveniencia. Lista de instrucciones (IL, Instruccin List) Este lenguaje es adecuado para personas que no tienen gran conocimiento en esquemas elctricos, ya que la programacin se realiza de forma textual. Realmente es un lenguaje que se aproxima a la forma de operar de la CPU, y utiliza caracteres alfanumricos que definen las lneas de operaciones lgicas. Asimismo permite insertar comentarios informativos; esto supone que cada lnea de programacin puede ser explicada en el propio programa que posteriormente podr ser impreso. Diagrama de contactos (LD, Ladder Diagram) Es un lenguaje de alto nivel tipo Pascal o Basic, utilizado para programaciones complejas. El lenguaje grfico LD, es sin duda de los ms utilizados para programar autmatas programables, ya que la simbologa utilizada, es parecida a los esquemas elctricos empleados en instalaciones elctricas con rels o contactores. La utilizacin de entornos grficos, hace que la programacin se pueda enriquecer con textos complementarios explicativos, como sucede en el lenguaje por lista de instrucciones IL. Lenguaje de funciones lgicas (FBD, Function Block Diagram) El lenguaje FBD es parecido a los esquemas utilizados en electrnica digital, utilizando funciones lgicas. Tambin se le pueden insertar textos explicativos. Para comprender el lenguaje de programacin FBD hay que conocer las funciones lgicas bsicas:

Funcin NO o inversin NOT

La salida Q, tomar el valor contrario a la entrada.

La tabla de la verdad de la funcin NOT es:

Ejemplo; qu valor tomar la salida Q, si la entrada tiene valor I =1?

Respuesta: la salida estar desactivada = 0

Funcin O, OR

La salida tendr valor 1, si cualquiera de las variables de entrada tiene valor 1.

Tabla de la verdad de la funcin OR, con tres variables:

Ejemplo, qu valor tomar la salida Q, si slo la entrada I1, tiene valor 1? Repuesta: 1, activada.

Funcin Y, AND

La salida tendr valor 1, cuando todas las variables de entrada tengan valor 1.

Tabla de la verdad de la funcin AND, con tres variables:

Ejemplo, qu valor tendr la salida Q, si sabemos que I1=1, I2=1 e I3=0?

Respuesta: la salida estar desactivada.

Las funciones NOR y NAND son funciones inversas a OR y AND

Smbolo y tabla de la verdad de la funcin NOR:

Smbolo y tabla de la verdad de la funcin NAND:

Funcin lgica XOR

La funcin tiene dos entradas, y la salida tomar el valor de 1 cuando una de sus entradas no tenga el valor de la otra.

Tabla de la verdad de la funcin XOR:

Ejemplo, qu valor tomar la salida Q, si las dos variables de entrada tiene valor = 1?

Respuesta: desactivada = 0 Ejemplo de equivalencia entre lenguaje FBD y contactos elctricos:

2.4 FUNCIONES TPICAS DE PROGRAMACIN

Temporizador con retardo a la activacin Este temporizador activar su salida, si es excitada su entrada (IN) y pasa el tiempo programado, aunque si la entrada es igual a cero, la salida tambin lo ser. Normalmente, de este temporizador usaremos dos variables; el bit digital de salida (T), que podr ser 0/1, y el dato del tiempo actual.

Ejemplo: Una vez se active la entrada I0.0, la salida Q0.0, har lo mismo pasados tres segundos. Si la entrada I0.0 = 0, la salida tambin adoptar ese estado. Temporizador con retardo a la desactivacin Este temporizador activar su salida en el mismo instante que se excita su entrada (IN). Una vez la entrada no est activa, comienza a contar el tiempo que resta para la desactivacin de la salida. Adems, el temporizador puede contar con una entrada RESET (R), es decir, puesta a cero de la salida y el tiempo. Normalmente, de este temporizador usaremos dos variables; el bit digital de salida (T), que podr ser 0/1, y el dato del tiempo actual.

Reloj horario Activa-desactiva su salida un espacio de tiempo parametrizable, por ejemplo, de las 08:34 hasta las 23:45 horas.

Bloque SET-RESET (RS) El bloque funcional set-reset, implica a su salida un 1, si en la entrada SET ha existido un impulso (1), es decir, el circuito se realimenta. Observe el cronograma.

Sin embargo, si el impulso (1) es aplicado en la entrada RESET, obliga a que su salida sea 0. Note el cronograma.

Telerruptor El bloque funcional telerruptor, tiene la misma utilidad que el telerruptor fsico; con un impulso (IN) la salida ser 1 y con un nuevo impulso, ser 0. Adems, cuenta con una entrada RESET, que obliga la salida a 0

Comparador Esta funcin compara dos valores de entrada y permite el paso de corriente a su salida si se cumple la relacin entre ambos valores.

Ejemplo: Un anemmetro emite un valor analgico (de tensin o intensidad variables), que el autmata interpreta en un formato determinado, por ejemplo, valor entero (I), a travs de la variable AI. Cuando el

valor de dicha variable sea mayor o igual a 100, se activar la salida Q0.0, que se corresponde con una alarma de aviso por viento fuerte, incluso la recogida automtica del toldo.

Contadores Un contador realizar una accin, cuando una entrada sea activada un nmero programado de veces. Tcnicamente, los contadores activarn o desactivarn una salida, o un bit (bit a 1 bit a 0) cuando se alcanza un nmero predeterminado de conexiones en su entrada. Este nmero de activaciones es la programacin. Por ejemplo, cuando la entrada del contador se active 8 veces, se activar la salida Q. Veamos el grfico:

EJEMPLOS

1) Dos pulsadores normalmente abiertos (S1. NA, 3-4 y S2. NA, 3-4), excitados respectivamente por las entradas de un microPLC I1 e I2, permitirn que se encienda una lmpara (E1), conectada a la salida Q1, slo cuando se cumpla la condicin de que se activen a la vez S1 yS2 (I1 e I2).

Slo se activar la salida Q1, y por tanto la lmpara E1 cuando se exciten al mismo tiempo las entradas I1 e I2 (S1 y S2). Cualquier otra combinacin no activar las salidas.

2) Dos pulsadores normalmente abiertos (S1. NA, 3-4 y S2. NA, 3-4), excitarn respectivamente las entradas de un microPLC (I1 e I2), y permitirn que se encienda una lmpara (E1), conectada a la salida Q1, si cualquiera de los dos pulsadores es activado.

Se activar la salida Q1, y por tanto la lmpara E1 si se excita cualquiera de las dos entradas I1 I2 (S1 y S2), o las dos a la vez.