Embed Size (px)
DESCRIPTION
Introducción de conceptos básicos del Automata Industrial
Citation preview
Programa PLC´s empleados
en sistemas electrónicos
Ing. Sergio Antonio Villarreal Pérez
2013
¿Que es un autómata industrial ó PLC? El autómata es un dispositivo de control
de estado solido. Contiene memoria reprogramable para salvar instrucciones
y puede hacer las siguientes funciones:
Control de entradas y salidas, temporizar, contar,
hacer aritmética, manipular datos en registros, etc.
Sergio Villarreal Pérez
En otras palabras:
Un PLC capta señales provenientes de una máquina
ó un proceso las compara contra un programa y activa las
salidas pertinentes de acuerdo al proceso.
Sergio Villarreal Pérez
Básicamente el PLC se puede dividir a dos partes.
El CPU y el interface de Entrada y Salida (E/S).
PROGRAMADOR
CPU
MEMORIA
ENTRADAS SALIDAS
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
RAM
ROM
Esquema básico
Esquema completo
Sergio Villarreal Pérez
Se puede decir con certeza que un PLC fue diseñado para
reemplazar bancos de relevadores electromecánicos que
controlaban máquinas y procesos industriales en la época
de los años setenta.
¿Ahora bien……Por qué se necesita un PLC?
Sergio Villarreal Pérez
Historia del PLC
Una división de la compañía General Motors (Hidramatic)
en el año de 1968 especificó el criterio de diseño del primer
autómata programable industrial ó PLC.
Era muy costoso hacer cambios en
los tableros que contenían cientos de
relevadores cada vez que el producto
cambiaba en las líneas de producción.
En aquellos años, si se quería cambiar
el proceso, tenían que cambiar
físicamente las conexiones entre relés
para lograr adaptar las máquinas al
nuevo proceso.
Se buscó solucionar este problema
utilizando tecnología de estado solido y
el resultado fue el desarrollo de un PLC. Sergio Villarreal Pérez
Los primeros PLC solo podían manejar instrucciones de
apagado y encendido (on/off). Sus aplicaciones se limitaban
a máquinas simples y procesos repetitivos.
Innovaciones al PLC
En los años de 1970 a 1974 aparecieron los primeros PLC en
el mercado, a estos se les añadió flexibilidad e instrucciones,
algunas mejoras fueron:
1.- Una pantalla (CRT): esto hizo que el técnico tuviera la
oportunidad de programar, monitorear y diagnosticar el
PLC con rapidez y facilidad. Sergio Villarreal Pérez
2.- Mas instrucciones
se agregaron.
Instrucciones de
temporizador y
contador así como
operaciones básicas
de aritmética.
3.- Comunicación: Se logró que el PLC pudiera comunicarse
con módulos de expansión localizados a distancia.
Sergio Villarreal Pérez
Durante los años de 1975 a 1979 el desarrollo de nuevos
microprocesadores y programas de software facilitó más el
desarrollo y le dio mayor flexibilidad a las unidades PLC.
4.- Mas capacidad de memoria: Se hizo mas fácil hacer
programas más largos y también añadir más puntos
de entrada/salida.
Sergio Villarreal Pérez
5.- Entradas y salidas analógicas: Ahora era posible
monitorear y controlar señales continuas
(0-10 volts y 4-24 mA) así también variables
como presión y temperatura.
Sergio Villarreal Pérez
6.- Interface para operador: El desarrollo de programadores
portátiles o de bolsillo con teclas y exhibidor digital facilitó
al técnico aun más la programación, monitoreo y diagnostico
del PLC.
Sergio Villarreal Pérez
• Bajo costo y flexibilidad
• Mayor capacidad de entradas y salidas remotas
• Manipulación de datos y salvado de los mismos
• Diseño modular que facilita el crecimiento
• Capacidad para diagnosticarse a si mismos
• Comunicación serial
• Instrucciones matemáticas avanzadas
Los PLC en el presente:
Se puede decir que los PLC ahora son
poderosos sistemas de control.
Han llegado a un nivel inimaginado
por los diseñadores originales.
Ventajas del PLC
Sergio Villarreal Pérez
Elementos del PLC:
El PLC consiste de 5 componentes básicos.
Fuente de alimentación
Procesador ó CPU
Memoria (RAM y ROM)
Interface de entrada
Interface de salida
PROGRAMADOR
CPU
MEMORIA
INTERFACE DE
ENTRADAS
INTERFACE DE
SALIDAS
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
RAM
ROM
Sergio Villarreal Pérez
Fuente de alimentación
La fuente toma el voltaje de línea (120V AC) y lo convierte a
valores tales como 24, 12 y 5 Volts DC. Estos niveles son los
que requieren los otros componentes para realizar su trabajo.
Sergio Villarreal Pérez
Esta sección del PLC puede estar integrada en el equipo
cuando es del tipo “todo en uno” (All in one) o bien puede
ser un módulo separado el cual se integra al sistema
mediante inserción y posterior conexión en un estante (Rack).
Sergio Villarreal Pérez
Procesador ó CPU
Es considerado el cerebro de la unidad, aquí es donde se
llevan a cabo la toma de decisiones y para ello es necesario
contar con un programa el cual es una lista de instrucciones
las cuales son comparadas con las condiciones de la sección
de entrada y como resultado genera señales que son las que
manejan las salidas.
Sergio Villarreal Pérez
Esta sección del PLC puede estar integrada en el equipo
si es del tipo “todo en uno” (All in one) o bien puede ser
un módulo separado el cual se integra al sistema mediante
inserción y posterior conexión en un estante (Rack).
Sergio Villarreal Pérez
Memoria
Esta área del PLC básicamente se conforma de dos tipos
de memoria, cada una con funciones especificas.
El Micro cubo de Idec salva los programas en memoria
no volátil (EEPROM).
La memoria RAM es volátil y en ella se salva temporalmente
los valores de registro, tiempo y cuenta del PLC.
Un capacitor conserva los datos hasta por 30 días.
Sergio Villarreal Pérez
Interface de entrada
Es la sección encargada de proveer la comunicación entre
los dispositivos externos llamados captadores y la lógica
interna del procesador.
Los dispositivos mas comunes utilizados para captar
información son los interruptores, y los sensores de todo tipo
de variable física (luz, presión, campo magnético, etc.)
Sergio Villarreal Pérez
Interface de salida
El procesador emite señales como resultado de la
comparación de las señales de entrada y el programa.
Estas son acopladas a los dispositivos externos llamados
actuadores por medio de esta interface.
Generalmente se valen del uso de un relevador
electromecánico o un fototransistor.
Los elementos actuadores más comunes son entre otros: Luz
piloto, relé, alarma, arrancador de motor, válvulas, motor, etc.
Sergio Villarreal Pérez
Equipo programador
El Micro Cubo de Idec puede programarse de dos maneras.
Con un equipo ordenador personal (PC) y un software de
programación llamado WindLDR.
Con un equipo manual conocido como botonera (Handheld).
Sergio Villarreal Pérez
Sergio Villarreal Pérez
CONEXIÓN DE ELEMENTOS CAPTADORES
EN EL MODULO DE ENTRADAS
1.- Al módulo de entradas se conectan elementos captadores
2.- Los captadores pueden ser ACTIVOS
o PASIVOS
3.- Un ejemplo de captador pasivo es un SWITCH (interruptor)
4.- Un ejemplo de captador activo es un SENSOR
CONEXIÓN DE ELEMENTOS CAPTADORES
EN EL MODULO DE ENTRADAS
5.- Los sensores pueden ser de dos tipos;
NPN o PNP
6.- En el módulo de entradas una de las terminales es llamada común (COM)
7.- Cuando se conectan sensores al módulo de entrada, la letra intermedia del tipo indica cual de las terminales de la fuente se conecta a la terminal común (COM)
8.- La letra intermedia NPN nos indica que
el positivo de la fuente se conecta a
la terminal común del modulo de entradas
9.- La letra intermedia PNP nos indica que
el negativo de la fuente se conecta a
la terminal común del modulo de entradas.
Principio de operación del PLC:
La operación es muy sencilla, primero se hace la lectura
del estado de cada uno de los captadores de campo
conectados al interface de entrada del PLC.
Posteriormente se procede a actualizar las salidas
dependiendo del estado lógico de cada renglón del
programa establecido. Sergio Villarreal Pérez
El estado se envía al CPU, este ejecuta el diagrama
escalera de izquierda a derecha de arriba abajo como se
muestra.
El tiempo Scan
Al proceso de lectura de entradas, ejecución de programa
y actualización de estado de salidas se le denomina
tiempo Scan.
3
1
2
Sergio Villarreal Pérez
El tiempo promedio del Micro Cubo es de
aproximadamente 2.9 milisegundos por cada 100 pasos.
LÓGICA DE ESCALERA
Los Autómatas ó PLC son principalmente programados con lógica de escalera.
Se han escogido símbolos que se parecen a los símbolos esquemáticos de los dispositivos
eléctricos, esto hace más fácil de programar PLC´s a los técnicos electricistas
Los electricistas aunque nunca hayan programado pueden interpretar
un diagrama escalera.
Es solamente una representación simbólica de un circuito eléctrico.
La función principal de un programa de PLC es la de controlar las salidas
basándose en las condiciones ó estados de las entradas. .
Los símbolos usados en la programación lógica de escalera pueden ser divididos
en: Contactos y Bobinas.
CONTACTOS
La mayoría de las entradas a un PLC son dispositivos simples que están
encendidos o apagados.
Estas entradas pueden ser elementos tales como sensores o bien interruptores
de todo tipo de accionamiento
Sirven para detectar presencia, ausencia, vacio, lleno, etc., o sea:
Un cambio en el estado inicial del elemento.
Se suele utilizar las siglas en inglés para denotar los contactos, entonces tenemos:
NO para normalmente abierto NC para normalmente cerrado.
Un tipo NO (normalmente abierto) no permitirá el paso de la corriente a través de el
hasta que sea cambiado de estado.
Un tipo NC (normalmente cerrado) permitirá que la corriente esté fluyendo a través de el
hasta que sea cambiado de estado.
Pensemos en un ejemplo práctico para uso de interruptores, sea:
Un circuito eléctrico de un timbre de casa.
Se puede pensar en los contactos como interruptores.
La pregunta que se haría es:
Qué tipo de interruptor utilizar: ¿Abierto o Cerrado??
BOBINA
Una bobina en diagrama escalera simplemente representa una salida.
El PLC examina el estado de los contactos (entradas) y mueve las bobinas (salidas)
al estado de encendido o apagado dependiendo de la programación.
Una salida puede estar asociada con cualquier elemento actuador o ser
una bobina de un relevador interno.
DIAGRAMAS ESCALERA
El diagrama de escalera básico es similar a una escalera. Está compuesto de dos
barras paralelas y entre ellas un conjunto de contactos y bobina que forman un
escalón.
Un escalón a su vez puede estar formado por una o varias líneas.
Las barras paralelas representan el voltaje de alimentación necesario para producir la corriente que correrá por el escalón.
Normalmente para el análisis de un diagrama
se toma el convencionalismo
de hacerlo leyendo:
de izquierda a derecha
y del renglón superior al renglón inferior.
CBTIS 135 Matamoros, Tamaulipas, México
Autor de la presentación: Ing. Sergio Villarreal Pérez [email protected]
Bibliografía
. - Fundamentals of Programmable Logic
Controllers, sensors & communications.
Jon Sterenson
Regents, Prentice Hall
. - Introductory Guide to Programmable Controllers
Mitsubishi Electric Corporation
. - Programmable Logic Controllers
Frank Petruzella
Mc Graw Hill
. - Micro3, Micro Programmable Logic Controller, User´s Manual
Idec Company
