Unidad 1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE DIRECCIÓN DE INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

ALUMNO:

EDGAR PÉREZ CANTE

PROFESOR:

EDUARDO BOCANEGRA MOO

GRADO Y GRUPO:

10 A

TEMA:

CARACTERISTICAS Y FUNCIONES AVANZADAS DE UN PLC

FECHA DE ENTREGA

13/12/2016


INDICE

Tabla de contenido

PLC SIEMENS ........................................................................................................ 4

IDENTIFICAR LOS TIPOS DE DATOS QUE ACEPTAN LOS PLC MODULAR. .. 5

CAPITULO 1. MARCO TEORICO .......................................................................... 5

PLC MODULAR. .................................................................................................. 5

Estructura. ............................................................................................................ 6

Diferencia entre PLC modular y compacto. .......................................................... 6

Funciones especiales. .......................................................................................... 7

Estructura general de los PLC´s ........................................................................ 11

Componentes de hardware ................................................................................ 13

Señal de entrada y salida. .................................................................................. 14

Cableado del plc. ............................................................................................... 16

Características CPU ............................................................................................ 19

Configurar los registros...................................................................................... 20

Insertar una CPU ........................................................................................ 21

Detectar la configuración de una CPU sin especificar ................................ 22

Configurar el funcionamiento de la CPU ............................................................ 24

Configurar RS485 ................................................................................................ 27

Caso 4: RS485: Polarización directa .................................................................. 28

Caso 5: RS485: .................................................................................................. 28

Transmisor y receptor ........................................................................................ 29

Alimentación eléctrica ........................................................................................ 29

Asignación de pines de conectores para CB 1241 RS485 ............................... 30

Configurar RS-232 ............................................................................................. 31

Transmisor y receptor ................................................................................. 31

Alimentación eléctrica ................................................................................. 31

Conector RS-232 ............................................................................................... 32

Configurar los registros...................................................................................... 32

Insertar una CPU ........................................................................................ 33

Detectar la configuración de una CPU sin especificar ................................ 34


Configurar el funcionamiento de la CPU ............................................................ 35

PLC MicroLogix 1400 Allen-Bradley .................................................................. 39

Descripción del controlador ................................................................................ 40

Descripción entrada y salidas de pines ............................................................ 41

IDENTIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE UN PLC AVANZADO, MÓDULOS,

FUNCIONES, ENTRADAS, SALIDAS, PROGRAMACIÓN.................................. 41

LA UNIDAD DE ENTRADAS ............................................................................ 41

La unidad de salidas ........................................................................................ 44

La unidad lógica ............................................................................................... 44

La unidad de memoria ........................................................................................ 45

Administración de entradas y salidas de un PLC ............................................ 46

Bases del montaje.............................................................................................. 46

Módulos de comunicaciones .............................................................................. 46

Módulos de control de redundancia ................................................................... 46

Módulos para conexión de racks remotos .......................................................... 47

Módulos de almacenamiento de información ..................................................... 48

Comprender la configuración de las funciones PID de un PLC avanzado ..... 49

Funcionamiento de salidas analógicas y PWM de un PLC avanzado. ........... 50

Salida de impulsos y sentido (PWM) ................................................................. 53

Señales del accionamiento................................................................................. 55

Relación entre el sentido de desplazamiento y el nivel de tensión en la salida de

sentido ............................................................................................................... 56

Tren de impulsos (PTO) ...................................................................................... 58

Pipelining monosegmento de impulsos PTO ................................................... 59

Pipelining multisegmento de impulsos PTO ..................................................... 59

Sensores Inductivos ........................................................................................... 60

Control PWM ........................................................................................................ 61


PLC SIEMENS

Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC

(Programmable Logic Controller), se trata de una computadora, utilizada en la

ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos

electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de

montaje o atracciones mecánicas. Sin embargo, la definición más precisa de estos

dispositivos es la dada por la NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos)

que dice que un PLC es: “Instrumento electrónico, que utiliza memoria programable

para guardar instrucciones sobre la implementación de determinadas funciones,

como operaciones lógicas, secuencias de acciones, especificaciones temporales,

contadores y cálculos para el control mediante módulos de E/S analógicos o

digitales sobre diferentes tipos de máquinas y de procesos”.

El campo de aplicación de los PLCs es muy diverso e incluye diversos tipos de

industrias (ej. automoción, aeroespacial, construcción, etc.), así como de

maquinaria. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está

diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, amplios rangos de

temperatura, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto.

Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen

almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es

un ejemplo de un sistema de tiempo real duro donde los resultados de salida deben

ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo

limitado, que de lo contrario no producirá el resultado deseado. Dentro de las

ventajas que estos equipos poseen se encuentran que, gracias a ellos, es posible

realizar operaciones en tiempo real, debido a su disminuido tiempo de reacción.

Además, son dispositivos que se adaptan fácilmente a nuevas tareas debido a su

flexibilidad a la hora de programarlos, reduciendo así los costos adicionales a la

hora de elaborar proyectos. Permiten también una comunicación inmediata con otro

tipo de controladores y ordenadores e incluso permiten realizar las operaciones en

red. Como ya se ha mencionado previamente, tienen una construcción estable al


estar diseñados para poder resistir condiciones adversas sobre vibraciones,

temperatura, humedad y ruidos. Son fácilmente programables por medio de

lenguajes de programación bastante comprensibles. Sin embargo, presentan ciertas

desventajas como la necesidad de contar con técnicos cualificados para ocuparse

de su buen funcionamiento.

IDENTIFICAR LOS TIPOS DE DATOS QUE ACEPTAN LOS PLC MODULAR.

CAPITULO 1. MARCO TEORICO

PLC MODULAR.

Un PLC modular contiene muchos módulos diferentes que se pueden acoplar juntos

para construir un controlador personalizado. Habitualmente el módulo base contiene

las funciones principales, tales como la regulación de energía eléctrica, el

procesador del sistema y las conexiones de entrada. Los módulos adicionales,

incluyendo los conversores de señal analógica a digital o salidas adicionales, se

pueden añadir a esta unidad principal según se necesite. Este diseño modular

permite que un PLC se personalice y adapte fácilmente. El Allen Bradley Micrologix

1200 es un ejemplo usado habitualmente del PLC de tipo modular. Esta unidad es

capaz de manejar entre 23 y 40 entradas y salidas. El número real de conexiones

se puede expandir fácilmente añadiendo módulos. Esto proporciona un amplio

margen de flexibilidad y es típico de un PLC modular.

Se caracterizan por tener una amplia gama de aplicaciones, gracias a que su

estructura es ampliamente configurable. El usuario tiene así gran flexibilidad para

diseñar el sistema de automatización, conforme a sus exigencias. El acceso a través

de Ethernet, por ejemplo, es absolutamente esencial para muchas aplicaciones.

Una comunicación eficaz entre PLCs, por un lado, e intercambio de datos a través

de estándares de comunicación como OPC, por el otro.

Se divide en:


Estructura Americana.- En la cual se separan los módulos de entrada/salida

del resto del PLC.

Estructura Europea.- Cada módulo realiza una función específica; es decir,

un módulo es el CPU, otro la fuente de alimentación, etc.

En ambos casos, tenemos la posibilidad de fijar los distintos módulos

(Estructura Modular) o el PLC (Estructura Compacta) en rieles normalizados.

Estructura.

1. Rack.

2. Barra de compensación de potencial.

3. Tarjetas de entradas y salidas.

4. Tarjetas de comunicación.

5. C.P.U.

6. Tarjeta de memoria.

7. Tarjeta de fuente de alimentación.

Diferencia entre PLC modular y compacto.

El compacto tiene la fuente, el cable de transmisión, las entradas/salidas y el

CPU en el mismo bloque y el modular está dividido.

Admite la configuración y expansión de hardware que esté disponible para

su gama correspondiente.

Puede ser configurado de acuerdo a la expansión y eliminación de módulos

extraíbles y expandibles.

Costos.

En caso de avería, puede aislarse el problema, cambiando el módulo

averiado sin afectar el funcionamiento del resto.

Ilustración 1. estructura de un PLC


Funciones especiales.

• Temporizador con retardo a la conexión: Activa la salida Q una vez que ha

transcurrido el tiempo programado

• Temporizador con retardo a la desconexión: Desactiva la salida una vez

transcurrido el tiempo programado.

• Relevador de impulsos: Tiene el mismo funcionamiento que un interruptor. La

salida cambia de estado, de 0 a l, cada vez que cambia la señal de entrada de

disparo (Trigger).

• Reloj: Permite controlar los instantes de activación y desactivación de la salida en

un día de la semana y una hora determinada.

• Generador de pulsos: Genera pulsos de reloj a intervalos iguales. Funcionamiento

similar a un intermitente.

Secuenciadores.

Estos dispositivos fueron usados para proveer un cierre de contactos basados en la

posición de un tambor cilíndrico. La programación consistía de colocar los pines en

los orificios de manera que hicieran contacto con interruptores de límite. El tamaño

del programa y la capacidad de salida eran el resultado del tamaño físico del cilindro.

SQO. Sequencer output.

Esta instrucción es usada para controlar salidas específicas dentro de una tabla de

datos interna.

SQC. Sequencer compare.

Esta instrucción es usada para comparar entradas específicas con una tabla de

datos internas y proveer indicación de una combinación detectada.


SQL. Sequencer Load.

Esta instrucción es usada para cargar una palabra (16 bits) dentro de una posición

seleccionada de un secuenciador existente.

Registros de corriente.

Usado en instrucciones de salida, almacenamiento de datos, posición o estatus de

rastreo y almacenamiento temporal.

Manejo de datos.

Instrucciones de salida, organización de datos y posicionamiento de datos.

Instrucciones de salida, matemáticas, formateo de datos y escalas (unidades de

ingeniería, sumas, restas, multiplicación, división, raíz cuadrada, etc).

Instrucción de salida, funciones lógicas (AND, OR, XOR, NOT, NEG), conversión

(TOD, FRD, DCD, ENC).


CONECTIVIDAD

El PLC de tipo modular se comunica internamente a través de buses ubicados en el

fondo del dispositivo o “rack“donde se ensambla la arquitectura deseada.

Si el PLC es compacto, los buses están presentes internamente, pero no admiten

conexión de otros dispositivos externos.

La figura muestra la estructura utilizada para la comunicación mediante buses.


Conectividad con un Computador Personal Programación Automática

Conectividad con una consola de programación manual.


PLCs Modulares

Componentes Mix N Match

Procesadores, Fuentes de Poder y módulos de I/O enchufadas en un rack o

chasis.

Disponible en plataformas pequeña, mediana y grande.

Flexibilidad de resultados en costos más altos cuando es comparado con el

PLC Fijo. PLCs modulares son basados en rack o sin él.

Allen-Bradley SLC-500 y PLC 5 son PLCs modulares

Estructura general de los PLC´s

El siguiente diagrama de flujo muestra los componentes y la estructura de un PLC:

Como puede observarse en la figura, para que el sistema funcione es necesario que

exista un suministro de potencia cuyo propósito principal es garantizar los voltajes

de operación internos del controlador y sus bloques. Los valores más

frecuentemente utilizados son ±5V, ±12V y ±24V y existen principalmente dos

módulos de suministro de potencia: los que utilizan un voltaje de entra de la red de

trabajo los que utilizan suministradores de potencia operacionales para el control de

los objetos.


La parte principal es la denominada “unidad central de procesamiento” o CPU que

contiene la parte de procesamiento del controlador y está basada en un

microprocesador que permite utilizar aritmética y operaciones lógicas para realizar

diferentes funciones. Además, la CPU, testea también frecuentemente el PLC para

lograr encontrar errores en su debido tiempo. Los primeros PLCs utilizaron chips

que habían sido procesados mediante la técnica denominada “bit-slice”, como el

AMD2901, 2903, etc.

La transferencia de datos y/o direcciones en los PLCs es posible gracias a cuatro

tipos de buses diferentes:

Bus de datos, para la transferencia de datos de los componentes individuales

bus de direcciones, para aquellas transferencias entre celdas donde se

habían guardado datos

Bus de control, para las señales de control de los componentes internos

Bus de sistema, para conectar los puertos con los módulos de E/S.

El lugar donde se guardan los datos y las instrucciones es la memoria que se divide

en memoria permanente, PM, y memoria operacional, conocida como memoria de

acceso aleatorio o RAM. La primera, la PM, se basa en las ROM, EPROM, EEPROM

o FLASH; es donde se ejecuta el sistema de operación del PLC y puede ser

reemplazada. Sin embargo, la RAM, es donde se guarda y ejecuta el programa en

cuestión utilizado y es la de tipo SRAM la que se utiliza habitualmente. La condición

común para las entradas de dos componentes digitales de un PLC se guarda en

una parte de la RAM y se denomina tabla PII o entrada imagen de proceso. La salida

controlada, o el último valor de la salida calculado por las funciones lógicas, se

guardan en la parte de la RAM denominada tabla PIO, salida de la imagen del

proceso. El programa utilizado también puede guardarse en una memoria externa

permanente (EPROM o EEPROM) que, para ciertos PLCs, puede ser un módulo

externo que se coloca en una toma del panel frontal.


Finalmente, los módulos de E/S, son aquellos módulos de señal (SM) que coordinan

la entrada y salida de las señales, con aquellas internas del PLC. Estas señales

pueden ser digitales (DI, DO) y analógicas (AI, AO), y provienen o van a dispositivos

como sensores, interruptores, actuadores, etc. Los SMs analógicos utilizan en

general un voltaje en DC y una corriente directa. De este modo, opto acopladores,

transistores y relés son empleados en la salida digital del SMs para cambiar los

estados de la señal de salida con el fin de proteger a estos dispositivos de

situaciones como un cortocircuito, una sobrecarga o un voltaje excesivo. El número

de entradas y/o salidas de los SMs digitales es también bastante más elevado que

en los analógicos, siendo los primeros más de 8,16 o 32, mientras que los segundos

son, a lo sumo 8. Finalmente, los términos “Sinking” y “Sourcing” explican cómo se

realiza la conexión de las PLC a los sensores y actuadores:

Sinking = Línea GND común (-) – tierra común

Sourcing = Línea VCC común (+) – suministro de potencia común

Componentes de hardware

Una PLC puede contener un casete con una vía en la que se encuentran diversos

tipos de módulos, como puede observarse en la siguiente figura, correspondiente a

una PLC de la empresa Siemens:


Como puede observarse en la figura, el PLC dispone de los siguientes módulos que,

aunque en este tipo no puede ser intercambiada, esto sí es posible para PLCs de

otras compañías. Los módulos más importantes son:

Módulo de interfaz (IM), conecta diferentes casetes individuales con un único

PLC; Módulo funcional (FM), procesamiento complejo en tiempo-crítico de

procesos independientes de la CPU, por ejemplo, conteo rápido;

Regulador PID o control de la posición;

Procesador de la comunicación (CP), conecta el PLC en una red de trabajo

industrial, ej. Industrial Ethernet, PROFIBUS, AS – interfaz, conexión serie

punto-a-punto;

Interfaz hombre-máquina (HMI), ej. panel de operaciones;

Entradas/salidas remotas;

Módulos de señal de alta-velocidad.

Cada módulo de PLC module tiene su propia interfaz-HIM básica, utilizada

para la visualización de los errores y las condiciones de comunicación, la

batería, entradas/salidas, operación de los PLC, etc. Pequeños displays con

cristal líquido (LCD) o diodos emisores de luz (LED) se utilizan para la

interfaz-HMI.

Señal de entrada y salida.

La declaración de una determinada entrada o salida dentro del programa se

denomina direccionamiento. Las entradas y salidas de los PLCs están

comprendidas en general, en 8 grupos de entradas y salidas digitales. Estas 8

unidades se denominan Byte. Cada uno de estos grupos contiene un número

llamado dirreción de Byte. Para tratar una entrada o una salida dentro de un byte,

se ha de descomponer cada byte en ocho Bits individuales. Estos se numeran del

Bit 0 al Bit 7. Así se guarda la dirección del Bit. El PLC que se describe a

continuación tiene las entradas byte 0 y 1 así como las salidas byte 4 y 5.


Para el ejemplo, al cual le corresponde la quinta entrada, se da la siguiente

dirección:

Para el ejemplo, al cual le corresponde la salida más baja, se da la siguiente

dirección:


Cableado del plc.

Unión UND en FUP:

En el diagrama de funciones FUP se programa la unión UND a través de la

representación gráfica y su forma es la siguiente:

Ejemplo de una unión ODER:

Una lámpara debe brillar, si uno o los dos interruptores están cerrados.


Aclaración:

La lámpara sólo brillará, si uno de los dos interruptores está cerrado. Por lo tanto, si

el interruptor S1 oder S2 está cerrado, brilla la lámpara H1.

Cableado del PLC:

Para transportar esta lógica en un programa PLC, se han de cerrar naturalmente

ambos interruptores con las entradas del PLC. Aquí se asigna S1 a la entrada E 0.0

y S2 a la entrada E 0.1. Además se ha de cerrar la salida con la lámpara H1 p.e. A

4.0.

Unión ODER en FUP:

En el diagrama de funciones FUP se programa la unión ODER a través de la

representación gráfica y su forma es la siguiente:


NEGACIÓN

En las uniones lógicas es necesario preguntar repetidamente, si un contacto cerrado

no está ocupado o si un contacto abierto está ocupado y por eso no se aplica

ninguna tensión a la correspondiente entrada.

Esto se produce a través de la programación de una negación en la entrada de la

unión UND así como en la entrada de la unión ODER.

En el diagrama de funciones FUP se programa la negación de una entrada con la

unión UND a través de la representación de siguiente símbolo:


Características CPU

La familia S7-1200 ofrece diversos módulos y placas de conexión para ampliar las

capacidades de la CPU con E/S adicionales y otros protocolos de comunicación. Para más

información sobre un módulo en particular.

Módulos de señales digitales y Signal Boards


Módulos de señales analógicas y Signal Boards

Interfaces de comunicación

Configurar los registros

Para crear la configuración de dispositivos del PLC es preciso agregar una CPU y módulos adicionales al

proyecto.


1. Módulo de comunicación (CM): máx. 3, insertados en los slots 101, 102 y 103.

2. CPU: Slot 1.

3. Puerto Ethernet de la CPU.

4. Signal Board (SB): máx. 1, insertada en la CPU.

5. Módulo de señales (SM) para E/S digitales o analógicas: máx. 8, insertados en los slots

2 a 9 (La CPU 1214C permite 8, la CPU 1212C permite 2, la CPU 1211C no permite

ninguno).

Para crear la configuración de dispositivos, agregue un dispositivo al proyecto.

En la vista del portal, seleccione "Dispositivos y redes" y haga clic en "Agregar

dispositivo".

En la vista del proyecto, bajo el nombre del proyecto, haga doble clic en "Agregar nuevo

dispositivo".

Insertar una CPU

La configuración de dispositivos se crea insertando una CPU en el

proyecto. Al seleccionar la CPU en el diálogo "Agregar nuevo

dispositivo" se crean el rack y la CPU.


Diálogo "Agregar nuevo dispositivo"


Al seleccionar la CPU en la vista de dispositivos se visualizan las propiedades de la CPU en la ventana de

inspección.

Detectar la configuración de una CPU sin especificar

Cargar una configuración hardware existente es muy fácil Si existe una

conexión con una CPU, es posible cargar su configuración en el módulo


(incluidos los módulos). Tan sólo hay que crear un proyecto nuevo y seleccionar la "CPU sin

especificar" en lugar de una específica. (También es posible omitir la configuración de

dispositivo por completo seleccionando "Crear un programa PLC" en "Primeros pasos".

Entonces STEP 7 Basic crea automáticamente una CPU sin especificar.) En el editor de

programación, seleccione el comando "Detección de hardware" del menú "Online".

En el editor de configuración de dispositivos, seleccione la opción de detección del dispositivo

conectado.

Figura 1.-Ejemplo de detección de dispositivo en la CPU.

Tras seleccionar la CPU en el cuadro de diálogo online, STEP 7 Basic carga la

Configuración hardware de la CPU, incluyendo todos los módulos (SM, SB o CM). Entonces pueden

configurarse los parámetros de la CPU y de los módulos.

Figura 2.-Selección de dispositivo virtual en la CPU.


Configurar el funcionamiento de la CPU

Para configurar los parámetros operativos de la CPU, selecciónela en la vista de dispositivos (recuadro azul

alrededor de la CPU) y utilice la ficha "Propiedades" de la ventana de inspección.

Figura 3.-Configuración de la CPU (Parámetros.)

Edite las propiedades para configurar los siguientes parámetros:

Interfaz PROFINET: Permite configurar la dirección IP de la CPU y la sincrozación

horaria.

DI, DO y AI: Permite configurar la reacción de las E/S locales (integradas) digitales y

analógicas.

Contadores rápidos y generadores de impulsos: Permite habilitar y configurar los contadores

rápidos (HSC) y generadores de impulsos utilizados para las operaciones de tren de impulsos

(PTO) y modulación del ancho de pulso (PWM)

Si las salidas de la CPU o Signal Board se configuran como generadores de impulsos (para

su utilización con la PWM o instrucciones de Motion Control básicas), las direcciones de las

salidas correspondientes (Q0.0, Q0.1, Q4.0 y Q4.1) se eliminarán de la memoria Q y no podrán

utilizarse para ningún otro fin en el programa de usuario. Si el programa de usuario escribe un

valor en una salida utilizada como generador de impulsos, la CPU no escribirá ese valor en la

salida física.

Arranque: Permite configurar la reacción de la CPU a una transición de OFF a ON, p. ej. el

arranque en estado operativo STOP o la transición a RUN tras un arranque en caliente.

Hora: Permite ajustar la hora, la zona horaria y el horario de verano/invierno.

● Protección: Permite ajustar la protección de lectura/escritura y la contraseña para acceder a

la CPU

● Marcas de sistema y de ciclo: Permite habilitar un byte para "marcas de sistema" (paralos

bits "Primer ciclo", "Siempre 1 (high)" y "Siempre 0 (low)") y un byte para "marcas de ciclo"

(cada bit se activa y desactiva con una frecuencia predefinida).

● Tiempo de ciclo: Permite definir un tiempo de ciclo máximo o un tiempo

de ciclo mínimo fijo


● Carga de comunicación: Permite asignar el porcentaje del tiempo de la CPU que debe

dedicarse a las tareas de comunicación

Agregar módulos a la configuración

El catálogo de hardware se utiliza para agregar módulos a la CPU. Hay tres tipos de módulos,

a saber:

● Los módulos de señales (SM) proveen E/S digitales o analógicas adicionales. Estos módulos

se conectan a la derecha de la CPU.

● Las Signal Boards (SB) proveen unas pocas E/S adicionales a la CPU. La SB se inserta en

el frente de la CPU.

● Los módulos de comunicación (CM) proveen un puerto de comunicación adicional (RS232

o RS485) a la CPU. Estos módulos se conectan a la izquierda de la CPU. Para insertar un

módulo en la configuración de hardware, selecciónelo en el catálogo de hardware y haga doble

clic en él, o bien arrástrelo hasta el slot resaltado.

Configurar los parámetros de los módulos

Para configurar los parámetros operativos de un módulo, selecciónelo en la vista de

dispositivos y utilice la ficha "Propiedades" de la ventana de inspección.

Configurar un módulo de señales (SM) o una Signal Board (SB)


E/S digitales: Las entradas pueden configurarse para detectar flancos ascendentes o

descendentes(asociando cada una de ellas a un evento y una alarma de proceso) y para la

"captura de impulsos" (para que permanezcan activadas tras un impulso momentáneo) hasta

la siguiente actualización de la memoria imagen de proceso de las entradas. Las salidas

pueden congelarse o utilizar un valor sustitutivo.

E/S analógicas: Es posible configurar los parámetros de las distintas entradas, tales como

el tipo de medición (tensión o intensidad), el rango y el alisamiento, así como habilitar el

diagnóstico de rebase por defecto o por exceso. Las salidas ponen a disposición parámetros

tales como el tipo de salida (tensión o intensidad) y para el diagnóstico, p. ej. Cortocircuito

(para salidas de tensión) o diagnóstico de límite superior/inferior.

Direcciones E/S de diagnóstico: Permite configurar la dirección inicial de las entradas y

salidas del módulo.

Configurar un módulo de comunicación (CM)

Configuración del puerto: Permite configurar los parámetros de comunicación, p. ej. Velocidad

de transferencia, paridad, bits de datos, bits de parada, control de flujo, caracteres XON y

XOFF y tiempo de espera

Configuración de la transferencia de mensajes: Permite habilitar y configurar las opciones

relativas a la transferencia.

Configuración de la recepción de mensajes: Permite habilitar y

configurar los parámetros de inicio y fin del mensaje


El programa de usuario puede cambiar estos parámetros de configuración.

Crear una conexión de red

Utilice la "Vista de red" de la "Configuración de dispositivos" para crear las conexiones de red

entre los dispositivos del proyecto. Tras crear la conexión de red, utilice la ficha "Propiedades"

de la ventana de inspección para configurar los parámetros de la red.

Configurar RS485

Para el modo RS485, sólo hay un estado operativo. Según la selección

que se realice en Inicialización de la línea de recepción, se podrían dar

los casos que se indican a continuación.


● Modo semidúplex (RS485) de dos hilos. Inicialización de la línea de recepción:

– Seleccione Ninguno si suministra la polarización y la terminación (caso 5).

– Seleccione Polarización directa para utilizar la polarización y terminación internas (caso 4).

Caso 4: RS485: Polarización directa

Modo de operación: RS485

Inicialización de la línea de recepción: Polarización directa (polarizada con R(B) > R(A)

> 0V)

Caso 5: RS485:

Sin polarización (polarización externa)

● Modo de operación: RS485

● Inicialización de la línea de recepción: Sin polarización (polarización externa necesaria).


Transmisor y receptor

Alimentación eléctrica


1. Conecte "TA" y TB" tal y como se indica para finalizar la red. (En la red RS485 sólo

deben finalizarse los dispositivos terminadores.)

2. Utilice un cable de par trenzado apantallado y conéctelo a tierra.

Sólo se terminan los dos extremos de la red RS485. Los dispositivos que están entre los dos

dispositivos terminadores no se terminan ni polarizan. Consulte la sección "Polarizar y terminar

un conector de red RS485" del Manual de sistema S7-1200.

Asignación de pines de conectores para CB 1241 RS485


Configurar RS-232

Transmisor y receptor

Alimentación eléctrica


Conector RS-232

Configurar los registros

Para crear la configuración de dispositivos del PLC es preciso agregar una CPU y módulos adicionales al

proyecto.

6. Módulo de comunicación (CM): máx. 3, insertados en los slots 101, 102 y 103.

7. CPU: Slot 1.

8. Puerto Ethernet de la CPU.

9. Signal Board (SB): máx. 1, insertada en la CPU.

10. Módulo de señales (SM) para E/S digitales o analógicas: máx. 8, insertados en los slots

2 a 9 (La CPU 1214C permite 8, la CPU 1212C permite 2, la CPU 1211C no permite

ninguno).

Para crear la configuración de dispositivos, agregue un dispositivo al proyecto.

En la vista del portal, seleccione "Dispositivos y redes" y haga clic en "Agregar

dispositivo".

En la vista del proyecto, bajo el nombre del proyecto, haga doble

clic en "Agregar nuevo dispositivo".


Insertar una CPU

La configuración de dispositivos se crea insertando una CPU en el proyecto. Al seleccionar la

CPU en el diálogo "Agregar nuevo dispositivo" se crean el rack y la CPU.



Al seleccionar la CPU en la vista de dispositivos se visualizan las propiedades de la

CPU en la ventana de inspección.


Detectar la configuración de una CPU sin especificar

Cargar una configuración hardware existente es muy fácil Si existe una conexión con una

CPU, es posible cargar su configuración en el módulo (incluidos los módulos). Tan sólo hay

que crear un proyecto nuevo y seleccionar la "CPU sin especificar" en lugar de una específica.

(También es posible omitir la configuración de dispositivo por completo seleccionando "Crear

un programa PLC" en "Primeros pasos". Entonces STEP 7 Basic crea automáticamente una

CPU sin especificar.) En el editor de programación, seleccione el comando "Detección de

hardware" del menú "Online".

En el editor de configuración de dispositivos, seleccione la opción de detección del dispositivo

conectado.


Tras seleccionar la CPU en el cuadro de diálogo online, STEP 7 Basic carga la

Configuración hardware de la CPU, incluyendo todos los módulos (SM, SB o CM). Entonces pueden

configurarse los parámetros de la CPU y de los módulos.

Configurar el funcionamiento de la CPU

Para configurar los parámetros operativos de la CPU, selecciónela en la vista de dispositivos (recuadro azul

alrededor de la CPU) y utilice la ficha "Propiedades" de la ventana de inspección.

Edite las propiedades para configurar los siguientes parámetros:

Interfaz PROFINET: Permite configurar la dirección IP de la CPU y la sincrozación

horaria.

DI, DO y AI: Permite configurar la reacción de las E/S locales (integradas) digitales y

analógicas.

Contadores rápidos y generadores de impulsos: Permite habilitar y configurar los contadores

rápidos (HSC) y generadores de impulsos utilizados para las operaciones de tren de impulsos

(PTO) y modulación del ancho de pulso (PWM)

Si las salidas de la CPU o Signal Board se configuran como generadores de impulsos

(para su utilización con la PWM o instrucciones de Motion Control

básicas), las direcciones de las salidas correspondientes (Q0.0, Q0.1,

Q4.0 y Q4.1) se eliminarán de la memoria Q y no podrán utilizarse para


ningún otro fin en el programa de usuario. Si el programa de usuario escribe un valor en

una salida utilizada como generador de impulsos, la CPU no escribirá ese valor en la salida

física.

Arranque: Permite configurar la reacción de la CPU a una transición de OFF a ON, p. ej.

el arranque en estado operativo STOP o la transición a RUN tras un arranque en caliente.

Hora: Permite ajustar la hora, la zona horaria y el horario de verano/invierno.

● Protección: Permite ajustar la protección de lectura/escritura y la contraseña para

acceder a la CPU

● Marcas de sistema y de ciclo: Permite habilitar un byte para "marcas de sistema" (paralos

bits "Primer ciclo", "Siempre 1 (high)" y "Siempre 0 (low)") y un byte para "marcas de ciclo"

(cada bit se activa y desactiva con una frecuencia predefinida).

● Tiempo de ciclo: Permite definir un tiempo de ciclo máximo o un tiempo de ciclo mínimo

fijo

● Carga de comunicación: Permite asignar el porcentaje del tiempo de la CPU que debe

dedicarse a las tareas de comunicación

Agregar módulos a la configuración

El catálogo de hardware se utiliza para agregar módulos a la CPU. Hay tres tipos de

módulos, a saber:

● Los módulos de señales (SM) proveen E/S digitales o analógicas adicionales. Estos

módulos se conectan a la derecha de la CPU.

● Las Signal Boards (SB) proveen unas pocas E/S adicionales a la CPU. La SB se inserta

en el frente de la CPU.

● Los módulos de comunicación (CM) proveen un puerto de comunicación adicional

(RS232 o RS485) a la CPU. Estos módulos se conectan a la izquierda de la CPU. Para

insertar un módulo en la configuración de hardware, selecciónelo en el catálogo de

hardware y haga doble clic en él, o bien arrástrelo hasta el slot resaltado.


Configurar los parámetros de los módulos

Para configurar los parámetros operativos de un módulo, selecciónelo en la vista de

dispositivos y utilice la ficha "Propiedades" de la ventana de inspección.

Configurar un módulo de señales (SM) o una Signal Board (SB)

E/S digitales: Las entradas pueden configurarse para detectar flancos ascendentes o

descendentes (asociando cada una de ellas a un evento y una alarma de proceso) y para

la "captura de impulsos" (para que permanezcan activadas tras un impulso momentáneo)

hasta la siguiente actualización de la memoria imagen de proceso de las entradas. Las

salidas pueden congelarse o utilizar un valor sustitutivo.

E/S analógicas: Es posible configurar los parámetros de las distintas entradas, tales

como el tipo de medición (tensión o intensidad), el rango y el alisamiento, así como

habilitar el diagnóstico de rebase por defecto o por exceso. Las salidas ponen a

disposición parámetros tales como el tipo de salida (tensión o intensidad) y para el

diagnóstico, p. ej. Cortocircuito (para salidas de tensión) o diagnóstico de límite

superior/inferior.

Direcciones E/S de diagnóstico: Permite configurar la dirección inicial

de las entradas y salidas del módulo.


Configurar un módulo de comunicación (CM)

Configuración del puerto: Permite configurar los parámetros de comunicación, p. ej.

Velocidad de transferencia, paridad, bits de datos, bits de parada, control de flujo, caracteres

XON y XOFF y tiempo de espera

Configuración de la transferencia de mensajes: Permite habilitar y configurar las opciones

relativas a la transferencia.

Configuración de la recepción de mensajes: Permite habilitar y configurar los parámetros

de inicio y fin del mensaje

El programa de usuario puede cambiar estos parámetros de configuración.

Crear una conexión de red

Utilice la "Vista de red" de la "Configuración de dispositivos" para crear las conexiones

de red entre los dispositivos del proyecto. Tras crear la conexión de red, utilice la ficha

"Propiedades" de la ventana de inspección para configurar los parámetros de la red.


PLC MicroLogix 1400 Allen-Bradley

Los controladores MicroLogix 1400 pueden usarse en entornos industriales siempre y

cuando se instalen según las instrucciones siguientes. Específicamente, este equipo

está diseñado para ser empleado en entornos limpios y secos (grado de contaminación

2).con circuitos que no excedan la categoría de sobrevoltaje II (IEC 60664-1). Los

productos alimentados con CA deben conectarse al secundario de un transformador de

aislamiento. Instale el controlador según estas instrucciones de instalación.


Descripción del controlador


Descripción entrada y salidas de pines

IDENTIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE UN PLC AVANZADO, MÓDULOS,

FUNCIONES, ENTRADAS, SALIDAS, PROGRAMACIÓN.

Las unidades funcionales y la administración de entradas-salidas

LA UNIDAD DE ENTRADAS

Constituyen la etapa de entrada del PLC. Desde la parte externa del PLC

lucen como una bornera donde se deben colocar los cables con las


señales que provienen de los transductores, pero internamente están conformadas por

circuitos electrónicos que acoplan esas señales a las especificaciones de señales que

el PLC puede manipular.

Según la naturaleza de la señal que se recibe de los transductores, las entradas se

clasifican en:

a-) Entradas digitales: Estas entradas se diseñan para recibir señales cuantizadas de

los sensores de campo. Dichas señales varían sólo entre dos estados. El PLC codifica

estas señales según su amplitud en: 1 lógico para el valor de amplitud mayor, y 0 lógico

para el nivel de amplitud menor. Los niveles de amplitud que el PLC entenderá son

definidos por el fabricante. Este tipo de señales generalmente provienen de

transductores como: interruptores, botoneras, sensores de fin de carrera, etc.

b-) Entradas analógicas: son las que reciben señales analógicas de los transductores

de campo. Estas señales generalmente provienen de sensores que miden el valor

instantáneo de una variable física. Ejemplos de este tipo de señales son: la salida de

una tacométrica, de un fotosensor o de un sensor de nivel. El valor de la señal analógica

se transforma en una señal digital de tal forma que el procesador la pueda manipular.

Un aspecto importante de esta transformación es la resolución con que se realiza en el

interior del PLC. Por resolución se entenderá la cantidad valores cuantizados

disponibles para representar una señal analógica. Por ejemplo, si se tiene sólo dos

valores cuantizados para representar una señal que varía de 0 a 5 V, se dice que se

tiene una resolución de dos. La resolución depende de las características de la entrada.

La cantidad de valores cuantizados es igual a 2n, con n el número de bits del registro

donde se almacena la variable digital que resulta de la transformación. Generalmente,

en los controladores más sofisticados, se asocia un registro de 16 bits a cada una de

las entradas analógicas, con lo que se tiene una resolución de 216

La unidad de entradas proporciona el aislamiento eléctrico necesario del entorno y

adecua el voltaje de las señales eléctricas que recibe el PLC que provienen de los

interruptores de los contactos. Las señales se ajustan a los niveles de voltaje que marca

la Unidad Lógica

A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores,

finales de carrera, pulsadores,...). La información recibida en él, es

enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la programación

residente.


Figura 4 capacitor. Activo - capacitor Pasivo

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores que se pueden conectar al módulo de

entradas: Los Pasivos y los Activos. ·

Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no

activado, por medio de una acción mecánica. Ejemplo de ellos son los Interruptores,

pulsadores, finales de carrera, etc.

Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan de la alimentación

por una tensión para variar su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de

detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos).

Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de

alimentación del autómata. Todos los que conocen los circuitos de automatismos

industriales realizados con contactores, saben que se pueden utilizar, como

captadores, contactos eléctricamente abiertos o eléctricamente cerrados dependiendo

de su función en el circuito (hablaremos de este tema un poco más adelante).

Como ejemplo podemos ver un simple arrancador paro / marcha. En él se distingue el

contacto usado como pulsador de marcha que es normalmente abierto y el usado

como pulsador de parada que es normalmente cerrado (Ver figura izquierda en la

siguiente página)

Sin embargo en circuitos automatizados por autómatas, los captadores son

generalmente abiertos. El mismo arrancador paro / marcha realizado con un autómata

(figura de la derecha en la página siguiente) contempla esta variedad.

En él se ve que ambos pulsadores y el relé térmico auxiliar son abiertos.


La unidad de salidas

Salidas: Internamente son circuitos electrónicos que realizan el acople entre las

señales digitales utilizadas por el PLC y las señales analógicas o cuantizadas que

utilizan los actuadores. Externamente lucen como una bornera donde se realizan las

conexiones entre el PLC y los actuadores.

Las salidas se clasifican, al igual que en el caso de las entradas, en digitales y

analógicas. Las salidas digitales se aplican a actuadores como bobinas de

contactores, electroválvulas, etc.

Existen salidas digitales: de voltaje y de relé. Las salidas de voltaje asignan una

magnitud de voltaje, que depende del fabricante, al estado 1 lógico y de 0 V al estado

0 lógico. Las salidas de relé consisten en un contacto seco que se cierra en el estado1

y se abre en el estado 0.

En el caso de salidas analógicas, los valores de salida están generalmente entre 0 Vd.

a 10 Vdc para las salidas de voltaje y de 4 mA a 10 mA para las de corriente, aunque

estos valores varían según el fabricante. Estas señales comandan actuadores como

válvulas solenoides, servomotores, etc.

A las salidas se les asigna un espacio de memoria del PLC llamado imagen de salida,

el cual contiene la información de todas las salidas en todo momento.

La unidad lógica

El corazón de un PLC es la unidad lógica, la cual se basa en un

microprocesador. Esta unidad ejecuta las instrucciones programadas en


la memoria, para desarrollar los esquemas de control lógico que se han diseñado

previamente.

Algunos equipos antiguos contienen en la unidad lógica elementos discretos, como

por ejemplo: Compuertas NAND, NOR, FLIPFLOP, CONTADORES, etc. Este tipo de

controladores son de HARDWARE (físicos), mientras que aquellos que utilizan

memorias se llaman de SOFTWARE (lógicos).

La unidad de memoria

Memoria del PLC: es el lugar físico donde residen el sistema operativo, el programa,

los datos de ejecución y las imágenes de entrada y salida. El sistema operativo es un

programa que utiliza el PLC para iniciar su operación y realizar las configuraciones

propias de su funcionamiento.

La memoria del PLC se clasifica en diferentes clases dependiendo de su modo de

acceso y volatilidad.

a-) EEPROM: es una memoria de sólo lectura que puede ser escrita por medios

electrónicos. No necesita de una fuente de poder para mantener sus datos. Por su

característica no volátil, se utiliza para guardar datos esenciales, tal como el sistema

operativo y el programa.

b-) RAM: es una memoria reescribidle de acceso aleatorio que se utiliza para guardar

los datos generados mientras se ejecuta el programa. Es volátil, por lo que los datos

almacenados se pierden si se le suspende la alimentación.


Administración de entradas y salidas de un PLC

Bases del montaje

El montaje de los diversos módulos del PLC se realiza en slots o espacios preparados

ubicados en racks o armarios.

Los módulos básicos de un PLC son: Fuente de alimentación CPU Interfaces de

entrada y salida Dependiendo del modelo y la marca, existen en el mercado racks de

diversos tamaños, que pueden contener por ejemplo 4, 6, 8, 12, 14 y 16 slots.

Según la aplicación y los equipos a montar, se debe escoger el tamaño adecuado de

rack. En todo caso, siempre es posible instalar un módulo de ampliación, que permite

la conexión de un rack adicional.

Otros módulos existentes son:

Módulos de comunicaciones (TCP/IP, DH+, etc.)

Módulos de control de redundancia Módulos para conexión de racks remotos

Módulos de interfaz hombre-máquina (teclado, monitores, etc.)

Módulos de almacenamiento de información Módulos controladores PID

Módulos de comunicaciones

Los módulos de comunicaciones permiten la conexión del PLC a otros sistemas de

información, tales como computadores y otros

PLC.

Existen por ejemplo redes tipo Data Highway (Conjunto de dispositivos electrónicos -

PCs, servidores, módems, routers - y elementos de comunicación - redes telefónicas,

fibras ópticas, satélites - que permiten a empresas y particulares el acceso a grandes

cantidades de información) para establecer una red de PLC conectados a un

computador Host, utilizada comúnmente en sistemas de control distribuido.

Módulos de control de redundancia

Son utilizados para asegurar la operación de un módulo redund ante en

caso de fallos (el módulo redundante es aquel que se emplea por


duplicado para garantizar que el sistema no se cae aunque falle alguno de los

subsistemas que lo atienden).

Generalmente se utiliza redundancia para el módulo de fuente de alimentación y la

CPU

Módulos para conexión de racks remotos

En muchas aplicaciones los sensores y los actuadores están localizados a gran

distancia del PLC. En estos casos se utilizan los racks remotos, que se conectan por

medio de un cable al rack central del PLC. De este modo se consiguen distancias de

hasta 300 metros.

Para establecer esta comunicación se utiliza un módulo denominado canal controlador

de entradas y salidas (IOCC) en el rack local y otro llamado controlador de base (DBC)

en el rack remoto, al que se le puede conectar otro rack remoto, estableciéndose así

una arquitectura distribuida con distintos niveles de jerarquía


Módulos de interfaz hombre-máquina

Se utilizan para establecer la comunicación entre el PLC y el usuario. En la mayoría

de los casos se emplea con este fin, un computador PC conectado seriamente, desde

el cual se puede programar el PLC y ver los estados de los registros internos y los

puntos de entrada/salida. En otros casos se usa un Hand held monitor, que es un

dispositivo pequeño con teclas funcionales y pantalla de caracteres

Módulos de almacenamiento de información

Por lo general se utilizan medios de almacenamiento magnéticos tales como cintas y

discos, en los que se puede guardar información de los valores de los puntos de

entrada y salida y registros internos.

Módulos controladores PID

Se utilizan en el control de procesos, en el que se pretende conseguir que una variable

de salida de un proceso sea igual a una variable de referencia

Puntos de entrada y salida

Los puntos de entrada y salida del PLC son las entradas y salidas físicas que éste

puede manejar. Cada punto tiene su representación interna en la memoria del PLC,

en la que se utilizan números para identificarlos.

Por lo general los módulos de entrada y salida vienen configurados en grupos de 8

puntos y pueden llegar hasta 1024, ampliables a más.

Los puntos de entrada son designados como X0, X1, X2, X3..., mientras que los

puntos de salida se identifican como Y0, Y1, Y2, Y3... En el gráfico que verás a

continuación se muestra una configuración básica de un PLC de 16 entradas y 16

salidas:


Comprender la configuración de las funciones PID de un PLC avanzado

Este bloque de instrucción aplica el algoritmo PID sobre variables internas tipo entero

de 16 bits. Se utiliza generalmente en lazos cerrados de control de procesos de

variables físicas como temperaturas, presiones, niveles o flujos.

Las variables del sistema de control en lazo cerrado que son monitoreadas por el

controlador son: la variable controlada (VC) y el valor deseado (VD). Así mismo, la

salida de controlador (SC) manipulará el actuador del sistema de control.

La figura 3.2 muestra el control del nivel de un tanque mediante un lazo cerrado en

modo servomecanismo, donde el controlador es el PLC.

Es importante notar que las variables físicas son medidas y transformadas a señales

eléctricas por los transductores, que sirven como parte del enlace entre el sistema

hidráulico y el controlador digital. Los dos transductores que se muestran son: la

válvula de control y el sensor de nivel. Todas las señales digitales están definidas

dentro del controlador, los módulos de entradas y salidas analógicas realizan las

conversiones de analógico al digital. El valor de consigna o valor deseado es una señal

digital, la cual es manipulada por el usuario mediante una interface hombre-máquina.

Esta instrucción necesita de un bloque de 23 palabras de un archivo tipo entero para

operar debidamente. Ese bloque contiene los valores de resultados parciales que la

instrucción obtiene mientras realiza la operación PID. Además contiene

palabras con parámetros del bloque y bits de control.

La salida de la instrucción es escrita como un elemento tipo número

entero. Este elemento puede estar en el mismo archivo donde está el bloque de


parámetros, pero no puede ser parte de él. Este elemento es la señal de salida del

controlador SC, por ello al final del programa debe ser movido a la imagen de salidas

del PLC.

El valor consigna VD es una palabra de 16 bits creada en una dirección en el mismo

bloque de control.

La variable controlada VC reside en un elemento tipo entrada correspondiente al

módulo de entradas analógicas y debe ser movida a un elemento de 16 bits tipo entero

en el mismo archivo donde está el bloque de control de la instrucción PID.

Un valor adicional de nivel dc puede ser sumado a la señal de salida del algoritmo de

control. La ecuación PID que es implementada por el PLC es la siguiente.

Con E=VD-VC.

Aquí se nota que el modo derivativo es aplicado sólo a la variable controlada. Los

términos KC, KC/TI y KC*TD son las ganancias de los modos proporcional, integral y

derivativo, respectivamente.

Los parámetros del bloque de función son: ganancia del controlador KC, término de

restablecimiento TI, término de razón de cambio TD. La relación de éstos con los

términos ganancia proporcional Kc, tiempo integral Ti y tiempo derivativo Td en un

algoritmo PID ideal es:

KC (sin unidades) = Kc (sin unidades)

TI (minutos) = Ti / 60 (Ti en segundos)

TD (minutos) = Td / 60 (Td en segundos)

Funcionamiento de salidas analógicas y PWM de un PLC avanzado.

En la siguiente representación se muestran las relaciones que se producen entre los

componentes de hardware y software cuando se utiliza el objeto tecnológico "Eje":


Hardware de la CPU

El hardware de la CPU permite controlar y supervisar el accionamiento físico.

Accionamiento

El accionamiento representa la unidad formada por la etapa de potencia y el

motor. Se pueden utilizar motores pasos a paso o servomotores con interfaz

de impulsos.

Objeto tecnológico "Eje"

El accionamiento físico, mecanismo incluido, se representa en el portal TIA

como TO "Eje". Configure el objeto tecnológico "Eje" con los siguientes

parámetros:

Selección del PTO que va a utilizarse (Pulse Train Output) y configuración de

la interfaz del accionamiento

Parámetros mecánicos y de multiplicación del engranaje del accionamiento (o

de la máquina o instalación)

Parámetros para la monitorización de posición, para parámetros de dinámica

y para referenciación

La configuración del objeto tecnológico "Eje" se guarda en el objeto tecnológico

(bloque de datos). Este bloque de datos conforma simultáneamente la interfaz

entre el programa de usuario y el firmware de la CPU. Durante el tiempo de

ejecución del programa de usuario los datos actuales del eje se guardan en el

bloque de datos del objeto tecnológico.

Programa de usuario

El programa de usuario le permite iniciar peticiones en el firmware de la

CPU mediante instrucciones de Motilón Control. Se pueden realizar las

siguientes peticiones para controlar el eje:


Posicionar eje de forma absoluta

Posicionar eje de forma relativa

Mover eje con reajuste de velocidad

Ejecutar peticiones de eje como secuencia de movimientos (a partir de la

tecnología V2.0).

Mover eje en modo de pulsación o 'jog'

Parar eje

Referenciar eje; fijar punto de referencia

Acusar errores

Normalización y escalado de un valor de entrada analógica

Una entrada analógica de un módulo de señales analógicas o Signal Board que usa

entrada de intensidad se encuentra en el rango de valores válidos entre 0 y 27648.

Suponiendo que una entrada analógica representa una temperatura en la que el valor

0 de la entrada analógica representa -30,0 grados C y 27648 representa 70,0 grados

C. Para transformar el valor analógico en las correspondientes unidades de ingeniería,

normalice la entrada a un valor entre 0,0 y 1,0 y a continuación escálelo entre -30,0 y

70,0. El valor resultante es la temperatura representada por la entrada analógica en

grados Celsius:

Normalización y escalado de un valor de salida analógico

Una salida analógica de un módulo de señales analógicas o Signal Board que utiliza

una salida de intensidad debe estar en el rango de valores válidos entre 0 y 27648.

Supongamos que una salida analógica representa un ajuste de temperatura en el que

el valor 0 de la entrada analógica representa -30,0 grados Celsius y 27648 representa

70,0 grados Celsius. Para convertir un valor de temperatura guardado

que se encuentra entre -30,0 y 70,0 en un valor para la salida analógica

dentro del rango entre 0 y 27648, es necesario normalizar el valor


correspondiente a unidades de ingeniería en un valor entre 0,0 y 1,0, y a continuación

escalarlo al rango de la salida analógica, de 0 a 27648:

Recuerde que si la salida analógica estaba destinada a un módulo de señales

analógicas o una Signal Board con tensión, el valor MIN para la instrucción SCALE_X

sería -27648 en lugar de 0.

Salida de impulsos y sentido (PWM)

La CPU dispone de una salida de impulsos o una salida de sentido para controlar un

montor paso a paso o un servomotor con interfaz de impulsos. El accionamiento recibe

a través de la salida de impulsos los impulsos necesarios para mover el motor. La

salida de sentido controla el sentido de desplazamiento del accionamiento.

La salida de impulsos y la salida de sentido se encuentran firmemente asignadas entre

sí. Como salidas de impulsos y sentido se pueden utilizar salidas integradas de la CPU

o bien salidas de una Signal Board. Puede elegir entre la salidas integradas de la CPU

y las salidas de la Signal Board en la configuración de dispositivos, bajo Generadores

de impulsos (PTO/PWM) en la rúbrica "Propiedades".

La asignación posible de direcciones de las salidas de impulsos y sentido se recoge en la

siguiente tabla:

CPU S7-

1200

Sin Signal

Board Signal Board Signal Board


DI2/DO2 *) DO4 **)

Salidas PTO1 Salidas PTO2 Salidas PTO1 Salidas PTO2 Salidas PTO1 Salidas PTO2

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

CPU 1211C,

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

CPU 1212C,

Ay.

0 Ay.1

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1214C

(DC/DC/DC)

CPU 1211C, - - - -

Ay.

0 Ay.1 - -

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1212C,

CPU 1214C

(AC/DC/RLY

)

CPU 1211C, - - - -

Ay.

0 Ay.1 - -

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1212C,

CPU 1214C

(DC/DC/RLY

)

x = dirección inicial de byte de las salidas On-board de la CPU (valor estándar = 0) y =

dirección inicial de byte de las salidas Signal Board (valor estándar = 4)

Si se utiliza una variante de CPU DC/DC/DC con una Signal Board DI2/DO2, las señales del

PTO1 pueden ser emitidas a través de las salidas integradas de la CPU o a través de las

salidas de la Signal Board.

Si se utiliza una variante de CPU DC/DC/DC con una Signal Board DO4, tanto las señales

del PTO1 como del PTO2 pueden ser emitidas a través de las salidas

integradas de la CPU o a través de las salidas de la Signal Board.


Señales del accionamiento

Para Motilón Control puede parametrizar opcionalmente una interfaz de accionamiento para

"Accionamiento habilitado" y "Accionamiento listo". Si se utiliza la interfaz de accionamiento

es posible seleccionar libremente la salida digital para el accionamiento habilitado y la

entrada digital para "Accionamiento listo".

Si se ha activado el PTO (Pulse Train Output) y se ha asignado a un eje, el firmware asume

el control sobre la salida de impulsos y sentido correspondiente.

Al asumir el control se interrumpe también la conexión entre la memoria imagen de proceso

y la salida de periferia. Si bien el usuario tiene la posibilidad de escribir en la memoria imagen

de proceso de la salida de impulsos y sentido con el programa de usuario o la tabla de

observación, ésta no se transmite a la salida de periferia. Por consiguiente, tampoco es

posible observar la salida de periferia a través del programa de usuario o la tabla de

observación. Las informaciones leídas reflejan el valor de la memoria imagen de proceso,

las cuales no coinciden con el estado verdadero de la salida de periferia.

En las demás salidas de la CPU no asignadas fijamente por el firmware de la CPU, el estado

de la salida de periferia puede ser controlado u monitorizado de la forma habitual a través

de la memoria imagen de proceso.

Principio de la interfaz de impulsos

En función de los ajustes del motor paso a paso, cada impulso hace que el motor paso a

paso se desplace en un ángulo definido. Si el motor paso a paso está ajustado, p. ej., a 1000

impulsos por revolución, el motor paso a paso rotará 0,36° por impulso.

La velocidad del motor paso a paso viene determinada por el número de impulsos por unidad

de tiempo.

OHQWR


U£SLGR

W

Lo aquí enunciado también rige para los servomotores con interfaz de impulsos

Relación entre el sentido de desplazamiento y el nivel de tensión en la salida

de sentido

La salida de sentido de la CPU predetermina el sentido de desplazamiento del

accionamiento. El sentido de dirección se configura en la configuración del eje, en

el área "Mecánica". La siguiente representación muestra las relaciones entre la

configuración, la salida de sentido y el sentido de desplazamiento:

Si la opción "Invertir sentido de dirección" está desactivada en la configuración, en

caso de sentido de desplazamiento positivo se emitirá un nivel de 5V / 24 V en la

salida de sentido (la tensión indicada depende del hardware empleado). Si "Invertir


sentido" ha sido activado en la configuración, en caso de sentido de

desplazamiento positivo se emite un nivel de 0 V en la salida de sentido.

Salida de impulsos La operación Salida de impulsos (PLS) se utiliza para controlar

las funciones Tren de impulsos (PTO) y Modulación de ancho de impulsos (PWM)

disponibles en las salidas rápidas (Q0.0 y Q0.1). El asistente de control de

posición mejorado crea operaciones personalizadas para la aplicación que

simplifican las tareas de programación, permitiendo aprovechar las nuevas

funciones de las CPUs S7--200. En el capítulo 9 encontrará más información

acerca del asistente de control de posición.

La operación PLS antigua se puede seguir utilizando para crear aplicaciones de

movimiento. No obstante, sólo las operaciones creadas con el asistente de control

de posición mejorado soportan la rampa lineal del PTO. PTO ofrece una onda

cuadrada (con un ciclo de trabajo de 50%), pudiendo el usuario controlar el tiempo

de ciclo y el número de impulsos. PWM provee una salida continua con un ciclo

de trabajo variable, pudiendo el usuario controlar el tiempo de ciclo y el ancho de

impulsos. El S7--200 dispone de dos generadores PTO/PWM que crean trenes de

impulsos rápidos, o bien formas de onda moduladas por ancho de impulsos. Uno

de estos generadores está asignado a la salida digital Q0.0 y, el otro, a la salida

digital Q0.1. Una marca especial (SM) almacena los siguientes datos para cada

uno de los generadores: un byte de control (8 bits), un valor de contaje de impulsos


(valor de 32 bits sin signo), así como un valor de tiempo de ciclo y un valor de

ancho de impulsos (valores de 16 bits sin signo).

Los generadores PTO/PWM y la imagen de proceso comparten el uso de las

salidas Q0.0 y Q0.1. Cuando está activa una función PTO o PWM en Q0.0 o Q0.1,

el generador PTO/PWM controla la salida e inhibe el uso normal de la misma. La

forma de onda de la salida no se ve afectada por el estado de la imagen de

proceso, ni por el valor forzado de la salida o la ejecución de las operaciones

directas de salida. Si el generador PTO/PWM está desactivado, el control de la

salida retornará a la imagen de proceso. Ésta determina los estados inicial y final

de la forma de onda de la salida, para que la forma de onda comience y termine

en un nivel alto o bajo.

Tren de impulsos (PTO)

PTO ofrece una salida en cuadratura (con un ciclo de trabajo de 50%) para un

número determinado de impulsos y un tiempo de ciclo determinado (v. fig. 6-28).

La función Tren de impulsos (PTO) puede producir uno o varios trenes de impulsos

(utilizando un perfil de impulsos). El número de impulsos y el tiempo de ciclo

pueden indicarse en incrementos en microsegundos o milisegundos.

La operación PTO permite efectuar un”pipelining”, es decir, concatenar o canalizar

los trenes de impulsos. Tras haber finalizado el tren de impulsos activo,

comenzará inmediatamente la salida de un nuevo tren de impulsos. Así se

garantiza la continuidad de los trenes de impulsos subsiguientes.

Utilizar el asistente de control de posición

El asistente de control de posición procesa automáticamente el ’pipelining’

monosegmento y multisegmento de los impulsos PTO, la modulación de ancho de


impulsos y la configuración de las marcas especiales. Además, crea una tabla de

perfiles. La información contenida aquí se suministra a título de referencia. Es

recomendable que utilice el asistente de control de posición. Para más información

acerca de este asistente, consulte el capítulo 9.

Pipelining monosegmento de impulsos PTO

En este modo, el usuario debe actualizar las direcciones de las marcas especiales

para el siguiente tren de impulsos. Tras haber arrancado el segmento PTO inicial,

el usuario debe modificar inmediatamente las direcciones de las marcas

especiales conforme a lo requerido para la segunda forma de onda, y ejecutar

nuevamente la operación PLS.

Los atributos del segundo tren de impulsos se conservan en una”pipeline” hasta

finalizar el primer tren de impulsos. En la”pipeline” sólo se puede almacenar un

registro. Tras haber finalizado el primer tren de impulsos, comenzará la salida de

la segunda forma de onda y la”pipeline” quedará libre para acoger un nuevo tren

de impulsos. Este proceso se puede repetir entonces para ajustar las

características del siguiente tren de impulsos. Entre los trenes de impulsos se

producen transiciones suaves, a menos que cambie la base de tiempo o si el tren

de impulsos activo finaliza antes de que un nuevo tren de impulsos sea capturado

al ejecutarse la operación PLS.

Pipelining multisegmento de impulsos PTO

En este modo, el S7--200 lee automáticamente las características de todos los

trenes de impulsos en una tabla de perfiles almacenada en la memoria de

variables (memoria V). Las marcas especiales utilizadas en este modo son el byte

de control, el byte de estado y el offset inicial de la tabla de perfiles en la memoria

V (SMW168 o SMW178).

La base de tiempo se puede indicar en microsegundos o milisegundos, pero la

selección es aplicable a todos los valores de tiempo de ciclo en la tabla de perfiles,

no pudiendo modificarse durante la ejecución del perfil. Al ejecutarse la operación

PLS se inicia el modo multisegmento.


Sensores Inductivos

Paso No. 1: Primero debemos saber que tipo de Entradas tenemos en nuestro

PLC. Los PLC vienen con dos tipos de entradas, Entradas PNP ó Entradas NPN.

Si conectamos un sensor a una entrada de otro tipo este no va a funcionar.

23

Paso No. 2: Analizar el código de colores que trae nuestro Sensor. Por lo general

estos bienen con 3 Hilos, El de color Cafe es ( + ), el Azul ( - ) y el color Negro Es

el cable de señal, que es el que va en la entrada del PLC.

Paso No. 3: Hacer las Conexiones, El cable Cafe al Positvo del PLC, el cable Azul

al Negativo del PLC y el cable Negro a una de las Entradas del PLC.

Ejemplo de Conexión de Sensor PNP en PLC con entradas PNP:

Todos los registros de segmentos tienen una longitud de 8 bytes, comprendiendo

un valor de tiempo de ciclo de 16 bits, un valor delta de tiempo de ciclo de 16 bits

y un valor de contaje de impulsos de 32 bits. La tabla 6-34 muestra el formato de

la tabla de perfiles. El tiempo de ciclo se puede incrementar o decremento

automáticamente programando una cantidad determinada para cada impulso.

Este tiempo se prolonga o se acorta programando en el campo delta un valor

positivo o negativo, respectivamente, y permanece inalterado si se programa el

valor”0”. Mientras se está ejecutando el perfil PTO, el número del segmento activo

actualmente se indica en SMB166 (o SMB176).


Control PWM

Configurar un canal de impulsos para PWM

Para preparar la modulación de ancho de impulsos (PWM), configure primero un

canal de impulsos en la configuración de dispositivos, seleccionando la CPU,

luego el generador de impulsos (PTO/PWM) y elija PWM1 o PWM2. Habilite el

generador de impulsos (casilla de verificación). Si está habilitado un generador de

impulsos, se le asigna un nombre predeterminado y unívoco. Este nombre puede

cambiarse editando el campo de edición "Nombre:", pero debe ser un nombre

unívoco. Los nombres de los generadores de impulsos habilitados se convierten

en variables en la tabla de variables "Constantes" y están disponibles para ser

utilizados como parámetro PWM de la instrucción CTRL_PWM.

Es posible cambiar el nombre del generador de impulsos, agregar un

comentario y asignar parámetros como se indica a continuación:

Generador de impulsos utilizado: PWM o PTO (seleccione PWM)

Fuente de salida: CPU o SB integrada

Base de tiempo: milisegundos o microsegundos

Formato de la duración de impulso:

– Centésimas (0 a 100)

– Milésimos (0 a 1000)

– Diezmilésimos (0 a 10000)

– Formato analógico S7 (0 a 27648)


Tiempo de ciclo: Introduzca el valor del tiempo de ciclo. Este valor sólo se

puede modificar en la "Configuración de dispositivos".

Duración de impulso inicial: Introduzca la duración de impulso inicial. El

valor de la duración de impulso puede modificarse en runtime.

Nota:

29 Para el procesamiento de los valores analógicos son muy importantes los tipos

de datos "INT" y "REAL", ya que los valores analógicos leídos tienen formato de

números enteros "INT" y para que el procesamiento posterior sea exacto,

teniendo en cuenta los errores de redondeo de "INT", solo se consideran los

números en coma flotante "REAL".Lectura/emisión de valores analógicos Los

valores analógicos se leen o se emiten como palabras en el PLC. El acceso a esas

palabras se realiza, por ejemplo, mediante los operandos: %EW 64 Palabra de

entrada analógica 64 %AW 80 Palabra de salida analógica 80 Cualquier valor

analógico ("Canal") tiene asignada una palabra de entrada o de salida. El formato

es "int", un número entero. El direccionamiento de las palabras de entrada o

salida se rige por el direccionamiento en la vista general de dispositivos. Por

ejemplo: La dirección de la primera entrada analógica sería %EW 64, la de la

segunda entrada analógica, %EW 66, la de la salida analógica, %AW 80. La

transformación del valor analógico para su posterior procesamiento en el PLC es

el mismo en las entradas y en las salidas analógicas.Los rangos de valores

digitalizados tienen el siguiente aspecto:

30

Normalizar valores analógicos Si se dispone de un valor de entrada analógico

en forma digitalizada, este debe además normalizarse por regla general para que

los valores numéricos coincidan con las magnitudes físicas en el proceso. Del

mismo modo, habitualmente la salida analógica en la palabra de salida de periferia

tiene lugar después de haber normalizado el valor de salida. En los programas

STEP 7, para la normalización se recurre a las operaciones aritméticas. Para que

estas se realicen con la mayor exactitud posible, para la normalización deben

transformarse los valores al tipo de datos REAL, para minimizar los errores de


redondeo. En los siguientes capítulos se muestra un ejemplo basado en la

vigilancia del nivel de llenado de un depósito.

Esquema para un sensor de temperatura Para hacer el esquema de control del

PLC podría ser de la siguiente forma O dicho control de entrada analógica va

conjuntamente con los 24 DC de salida del PLC ? que quizas seria tipo asi: Al

conectar una fuente externa y el 2M, quedaría de la siguiente forma

Sensores capacitivos Este tipo de sensor tiene la misión de detectar aquellos

materiales cuya constante dieléctrica sea mayor que la unidad. El sensor

capacitivo basa su operación en el campo eléctrico que puede ser almacenado en

un capacitor, el cual dependiendo del material dieléctrico la carga almacenada

será muy grande o pequeña, teniendo como 31 base la constante dieléctrica del

aire que es igual que 1, cualquier otro material que puede ser plástico, vidrio, agua,

cartón, etc, tienen una constante dieléctrica mayor que 1. Pues bien para detectar

un material que no sea el aire, el sensor capacitivo tiene que ser ajustado para

que sepa que material debe detectar. Un ejemplo para emplear este tipo de sensor

es en una línea de producción en donde deben llenarse envases transparentes ya

sean de vidrio o plástico, con algún líquido que inclusive puede ser transparente

también.

Ilustración 1 sensor capacitivo Con toda la variedad de sensores tanto discretos

como analógicos que han sido revisados en esta oportunidad, se han cubierto una

buena cantidad de variables físicas que se pueden medir y cuantificar, de hecho

se encuentran las más comunes, pero aun así falta tomar en cuenta mas variables

físicas como pueden ser las químicas (pH, CO2, etc.) ó también los niveles de

humedad ya sea relativa del medio ambiente, ó de la tierra o dentro de algún

proceso, y así podemos continuar enumerando variables físicas, pero para cada

una de estas existe un sensor que adecuadamente reportara los niveles de su

magnitud. Por otra parte, todos los sensores que se encuentran inmersos dentro

de los procesos industriales de una empresa se encuentran normalizados, esto


es, que no importa la marca ni el fabricante de estos sensores, ya que todos deben

cumplir con las distintas normas que rigen a los sistemas automáticos, y como

ejemplo de estas normas se tienen las siguientes: *ANSI (Normas Americanas).

*DIN (Normas Europeas). *ISO (Normas Internacionales). *IEEE (Normas

eléctricas y electrónicas). *NOM (Normas Mexicanas).

32 Todas las normas establecen medidas de seguridad, niveles de voltaje,

dimensiones físicas de los sensores, etc. Por último queremos recordar que los

sensores son elementos importantes en el proceso de automatización, razón por

la cual se deben seleccionar adecuadamente y posteriormente cuando se este

diseñando el programa para el PLC que normalmente el que manejamos es el

llamado lenguaje en escalera, representemos la actividad de los sensores

mediante los símbolos que ya hemos revisado en entregas anteriores, que a

manera de recordatorio las enlistamos a continuación. *.- Accionamiento de

entrada momentáneo (para los sensores). Recapitulando, se puede mencionar

que los sensores representan a los ojos del sistema de control automático,

mientras que la otra parte importante y es la que manipula al proceso dependiendo

de los datos alimentados al sistema de control, se le conoce con el nombre de

“actuadores”. Para conectar un sensor se debe tener en cuenta lo siguiente:

Paso No. 1: Primero debemos saber que tipo de Entradas tenemos en nuestro

PLC. Los PLC vienen con dos tipos de entradas, Entradas PNP ó Entradas NPN.

Si conectamos un sensor a una entrada de otro tipo este no va a funcionar.

Paso No. 2: Analizar el código de colores que trae nuestro Sensor. Por lo general

estos bienen con 3 Hilos, El de color Cafe es ( + ), el Azul ( - ) y el color Negro Es

el cable de señal, que es el que va en la entrada del PLC.

Paso No. 3: Hacer las Conexiones, El cable Cafe al Positvo del PLC, el cable Azul

al Negativo del PLC y el cable Negro a una de las Entradas del PLC.

Ejemplo de Conexión de Sensor capacitivo en PLC con entradas PNP:

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Ejemplo de Conexión de Sensor capacitivo en PLC con entradas NPN: Como

podemos observar en las gráficas anteriores, mientras que el tipo de salida del

sensor sea compatible con el tipo de entrada del PLC se vería que se conectan

igual. Ojo, si el Sensor es PNP el PLC debe ser del mismo tipo PNP. Ahora bien,

el problema se presenta cuando tenemos que alambrar un Botón pulsador,

Selector, Limit switch, ó cualquier otro tipo de entrada que sea una simple

conexión mecánica. Antes de hacer la conexión debemos saber el tipo de entradas

del PLC, NPN ó PNP, asi sabremos si una de las terminales del Botón va a la

terminal Positiva ó Negativa y la Otra a la Entrada del PLC.

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Unidad 1