Universidad De Oriente

Núcleo Monagas

Departamento De Ingeniería De Sistemas

Curso Especial De Grado

Área: Automatización Y Control De Procesos Industriales

Tutor: Ing. Edgar Goncalvez

Equipo RTU

Fabiana Fajardo C.I:18.272.043

Daniela Ochoa C.I:18.825.224

Maturín, Noviembre del 2014

Índice

Introducción...................................................................................................................................3

MARCO TEÓRICO.........................................................................................................................4

Lenguajes de programación orientados a PLC.................................................................4

Diagrama de bloques funcionales (Function block diagram – FBD)............................4

Características:..........................................................................................................................6

Programación con bloques funcionales................................................................................6

Pasos............................................................................................................................................7

Principios Básicos...................................................................................................................8

DISCUSIÓN.....................................................................................................................................9

CONCLUSIONES..........................................................................................................................10

REFERENCIAS.............................................................................................................................11

Introducción

La automatización de los procesos industriales tienen una mayor

connotación al interior de las grandes factorías, debido a que se está pensando

siempre en producción masiva en el menor tiempo posible y con el mínimo de

pérdidas en materias primas, por lo cual los Controladores Lógicos Programables

(PLC) mantienen su papel principal como ejecutor de acciones de control y como

integrador de parámetros obtenidos por otros dispositivos. Gracias a los PLC

podemos generar procesos productivos dinámicos con la posibilidad de

reajustarse a las nuevas necesidades de la planta operativa solo con implementar

una nueva serie de comandos, lo que hace un tiempo era más complejo.

Para programar estos controladores actualmente se usa un lenguaje

conocido como Diagrama de Bloques Funcionales. A continuación estudiaremos

un poco a cerca de este lenguaje.

MARCO TEÓRICO

Lenguajes de programación orientados a PLC

El lenguaje de programación de un PLC permite la creación del programa

que controlará su CPU. Mediante este lenguaje el programador podrá

comunicarse con el PLC y así confiarle un programa para controlar las actividades

que debe realizar el autómata. Dependiendo del lenguaje de programación

empleado, se podrá realizar un programa más o menos complejo.

Junto con el lenguaje de programación, todos los fabricantes de PLC

suministran un software de entorno para que el usuario pueda escribir sus

programas de manera confortable. Este software es normalmente gráfico y

funciona en ordenadores personales con sistemas operativos habituales.

Los sistemas de programación más habituales para programar los PLC son:

Programación con diagrama de escalera

Programación con bloques funcionales

Programación con lógica boolena

Diagrama de bloques funcionales (Function block diagram – FBD)

Es un lenguaje gráfico que permite al usuario construir procedimientos

complejos mediante la unión de bloques funcionales prediseñados. Este lenguaje

gráfico también describe una función entre las variables de entrada y variables de

salida, como un conjunto de bloques elementales, que están conectados por

líneas de conexión, al igual que un circuito eléctrico.

Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de

función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque

la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque.

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El diagrama de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar,

a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la

simbología usada en ambos es equivalente.

Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del

vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir

sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa

de control.

Los bloques funcionales son los equivalentes de los circuitos integrados

usados en electrónica, IC’s, que representan funciones de control especializadas.

Los bloques funcionales contienen tanto datos como instrucciones, pudiendo

guardar los valores de dichas variables entre sucesivas ejecuciones (que es una

de las diferencias con las funciones). Se dice por tanto que los bloques

funcionales tienen “memoria”, característica que les confiere un gran potencial de

uso.

Presentan una interfaz de entradas y salidas bien definida y un código

interno oculto, como un circuito integrado o una caja negra. De este modo,

establecen una clara separación entre los diferentes niveles de programadores, o

el personal de mantenimiento. Un lazo de control de temperatura, PID, es un

excelente ejemplo de bloque funcional. Una vez definido, puede ser usado una y

otra vez, en el mismo programa, en diferentes programas o en distintos proyectos.

Esto lo hace altamente reutilizable.

Los bloques funcionales (FB’s), pueden ser definidos por el usuario

empelando alguno de los lenguajes de la norma, pero también existen bloques

funcionales estándar (biestables, detección de flancos, contadores,

temporizadores, entre otros). Otra de las diferencias fundamentales con respecto a

las funciones y que les confiere gran potencia de uso, es la posibilidad de crear

tantas copias como desee de un mismo bloque funcional. A cada copia se le llama

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instancia. Cada instancia llevará asociado un identificador y una estructura de

datos que contenga sus variables de entrada, de salida e internas, separadas del

resto de las instancias.

  Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del

vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir

sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa

de control.

Características:

·      Las salidas de los bloques funcionales no se conectarán entre sí.

·      La evaluación de una red estará terminada antes de la siguiente.  

Programación con bloques funcionales

Hoy en día, para programar PLC, como también otros equipos, se usa una

interface gráfica de bloques funcionales. Este tipo de programación ha sido

diseñado para describir, programar y documentar la secuencia del proceso de

control, todo en sencillos pasos.

En Europa, se utiliza el lenguaje de programación llamado GRAFCET

(creado en Francia, Gráfico de Orden Etapa Transición). Es un lenguaje

extraordinariamente sencillo y fácil de entender por personas sin demasiados

conocimientos de automatismos eléctricos. Está especialmente diseñado para

resolver problemas de automatismos secuenciales. En la lógica secuencial, la

programación con bloques funcionales es muy superior a otras formas de

programación, mientras que los diagramas escalera y booleanos son mejores en

lógica combinacional.

Dado que hoy en día el control de procesos se programa principalmente

con lógica secuencial, la programación con bloques funcionales se convierte en el

estándar para programar PLC. Este lenguaje incluye un conjunto de símbolos y

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convenciones tales como pasos, transiciones, conectividades (también llamados

enlaces) y condiciones.

Pasos

Los pasos son una serie de símbolos secuenciales individuales, que se

representan por cuadrados numerados, cuadrados que pueden contener nombres

que describen la función del paso.

Transiciones

Las transiciones son los elementos del diagrama que describen el

movimiento de un paso a otro. Su representación es una línea horizontal corta.

Enlaces

Los enlaces muestran el flujo del control, el que va desde arriba hacia

abajo, salvo que se indique lo contrario.

Condiciones

Las condiciones están asociadas a las transiciones y deben ser escritas a la

derecha. Describen el entorno que se debe cumplir en un momento dado.

Principios Básicos

Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje

GRAFCET, se deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:

Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras otra.

A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas

cuando la etapa esté activa.

Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición y está

activa la etapa anterior.

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El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la

etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente.

Nunca puede haber dos etapas o condiciones consecutivas, siempre deben

ir colocadas de forma alterna.

Este tipo de programación facilita un vínculo entre el programador y el

diseñador del proceso. Además es una gran herramienta para:

Describir esquemáticamente el proceso.

Localizar fallas rápidamente.

Integrar fácilmente el sistema de control y el usuario.

Resumir funciones básicas en bloques.

Es ideal para usuarios que no tengan habilidades avanzadas en

programación y para procesos de baja complejidad.

DISCUSIÓN

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Los lenguajes de programación son necesarios para la comunicación entre

elusuario, sea programador u operario de la máquina o proceso donde se

encuentre el PLC y el PLC. La interacción que tiene el usuario con el PLC la

puede realizar por medio de la utilización de uncargador de programa también

reconocida como consola de programación o por medio de un PC. En procesos

grandes o en ambientes industriales el PLC recibe el nombre también de API

(Autómata ProgramableIndustrial) y utiliza como interface para el usuario pantallas

de plasma, pantallas de contacto (touch screen) o sistemas SCADA (sistemas

para la adquisición de datos, supervisión, monitoreo y control delos procesos).

Lenguajes de programación típicos Varios son los lenguajes o sistemas de

programación posibles en los autómatas programables; por esto, cada fabricante

indica en las características generales de su equipo cuál es el lenguaje o los

lenguajes con los que puede operar. En general, se podría decir que los lenguajes

de programación más usuales son aquellos que transfieren directamente el

esquema de contactos y las ecuaciones lógicas pero, éstos no son los únicos. Los

lenguajes y métodos gráficos más utilizados son: Mnemónica En los autómatas de

gama baja, es el único modo de programación. Consiste en elaborar una lista de

instrucciones o nemónicos que se asocian a los símbolos y su combinación en un

circuito eléctrico a contactos. También decir, que este tipo de lenguaje es, en

algunos casos, la forma más rápida de programación e incluso la más potente.

CONCLUSIONES

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Los PLC's, a diferencia de los antiguos circuitos permiten reprogramación,

ocupan comparativamente muy poco espacio, consumen poca potencia, poseen

auto-diagnóstico y tienen un costo competitivo. Sin embargo, fueron las

innovaciones tecnológicas en microprocesadores y memorias lo que ha hecho tan

versátiles y populares a los PLC's. Así, los PLC's pueden realizar operaciones

aritméticas, manipulaciones complejas de datos, tienen mayores capacidades de

almacenamiento y pueden comunicarse más eficientemente con el programador y

con otros controladores y computadoras en redes de área local. Además, ahora

muchos PLC's incorporan instrucciones y módulos para manejar señales análogas

y para realizar estrategias de control, más sofisticados que el simple ON-OFF,

tales como el control PID, inclusive con múltiples procesadores.

Cuando se comprendió el gran potencial de los PLC's, como poderosas

computadoras que son y se dio la evolución de capacidades que ahora tienen, que

no poseían los antiguos circuitos, aparecieron los lenguajes de alto nivel como el

"lenguaje de escalera" pero, con la adición de funciones especiales complejas,

que en el diagrama de escalera aparecen en el lugar de las salidas". Luego, se

desarrollaron los Lenguajes Especiales de Computadora, también de alto nivel,

como el lenguaje de bloques funcionales, de que son muy similares a los

lenguajes de programación de computadoras como el Basic y el C, para hacer

cada vez más amigable la programación aumentando el aporte de los plc en

ámbito industrial.

REFERENCIAS

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Bloques funcionales de programación del PLC´s. Disponible

en:http://www.buenastareas.com/ensayos/Bloques-Funcionales-De-Programacion-

Del-Plc/1375577.html

Fecha de consulta: 05/11/2014

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/2150512/ContenidoLinea/

leccin_1632__diagrama_de_bloques_funcionales_function_block_diagram__fbd.ht

ml

Fecha de consulta: 05/11/2014

Consulta: Programación de PLC´s

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