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CONCEPTOS DE RELEVACION INDUSTRIAL Y DISEÑOS PARA EL

LABORATORIO

DUBAN MONTOYA RIVERA

CARLOS ALBERTO OCAMPO TORRES

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

PEREIRA

1999

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CONCEPTOS DE RELEVACION INDUSTRIAL Y DISEÑOS PARA EL

LABORATORIO

DUBAN MONTOYA RIVERA

CARLOS ALBERTO OCAMPO TORRES

Proyecto de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electricista. Director : Ing. JOSE EYDER TABARES

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

PEREIRA

1999

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DUBAN MONTOYA A mis padres José Omar y María Melida, a mis hermanos; José Guillermo, Luz Dey y César Augusto.

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CARLOS ALBERTO OCAMPO A mi madre María Dolly y a mi hija Manuela.

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AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a : JOSE EYDER TABARES, Ingeniero Electricista y director del presente proyecto de grado, por su voluntad y ayuda en los conceptos y diseños presentados. ALVARO ANGEL OROZCO GUTIERREZ, Ingeniero Electricista, por su colaboración oportuna en lo referente al software Lookout. JORGE FERNANDO GIRALDO, Licenciado en Electrónica, por su colaboración en lo referente al software DDE Server, Microsoft Excel y los conceptos de semaforización WILSON ANTONIO MARIN MUÑOZ, Ingeniero Electricista, por su colaboración con el material sobres PLCs.

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CONTENIDO

Pág. INTRODUCCION 1 1. CONCEPTOS BASICOS DE LOGICA CABLEADA 2 1.1 QUE ES LOGICA CABLEADA ? 2 1.2 QUE SON DIAGRAMAS LADDER ? 2 1.2.1 Relés instantáneos y Contactores 3 1.2.2 Relés temporizados 5 1.2.2.1 Relé temporizado tipo ON-Delay 5 1.2.2.2 Relé temporizado tipo OFF-Delay 5 1.2.3 Relés con memoria mecánica 6 1.2.4 Contactores con bobinas de bloqueo 6 1.2.5 Breakers de control y de potencia 7 1.2.6Pulsadores 7 1.2.7 Microsuiches 7 1.2.8 Alarmas, Lámparas y Pilotos 8 1.2.9 Programadores de Levas 8 1.3 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE DIAGRAMAS LADDER 10 2. DISEÑOS DESARROLLADOS EN LOGICA CABLEADA 11 2.1 ARRANQUE DIRECTO DE MOTORES AC 11 2.1.1Motor monofásico 11 2.1.2Motor trifásico 12 2.2 CONMUTABLE SIMPLE 13 2.3 USO DE RELES TEMPORIZADOS TIPO ON Y TIPO OFF 14 2.4 SIMULACION DE TEMPORIZADOS TIPO ON Y TIPO OFF 15 2.4.1 Simulación de temporizado ON con OFF 15 2.4.2 Simulación de temporizado OFF con ON 16 2.5 TRENES DE PULSOS ON-ON, ON-OFF, OFF-ON Y OFF-OFF 17 2.6 FUNCION “REFRESCO” CON UN TEMPORIZADO TIPO OFF 18 2.7 ARRANQUE DE MOTOR DC CON DOS PASOS DE ACELERACION 19 2.8 ARRANQUE DE MOTOR DC, CON DOS PASOS DE

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ACELERACION, INVERSION Y FRENADO DINAMICO UTILIZANDO BOBINAS DE BLOQUEO 25 2.9 ARRANQUE DE MOTOR AC CON DOS PASOS DE ACELERACION 27 2.10 ARRANQUE Y-∆ TRANSICION ABIERTA DE UN MOTOR TRIFASICO, UTILIZANDO PROGRAMADOR DE LEVAS 29 3. CONCEPTOS BASICOS DE LOGICA PROGRAMADA 32 3.1 QUE ES LOGICA PROGRAMADA ? 32 3.2 QUE ES Y COMO FUNCIONA UN PLC ? 32 3.2.1 Módulo de alimentación 32 3.2.2 Módulo de entradas 32 3.2.3 Unidad central de procesos o CPU 33 3.2.4Módulo de salidas 33 3.3 COMO SE PROGRAMA UN PLC ? 35 3.3.1 Programación basada en diagramas Ladder 35 3.3.2 Programación basada en diagramas secuenciales y cíclicos 35 3.4 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC TELEMECANIQUE TSX 17-10 37 3.4.1 Entradas 37 3.4.2Salidas 37 3.4.3Bobinasinternas 38 3.4.4Temporizados 38 3.4.5 Metodología de programación 38 3.4.5.1 Zona de tratamiento preliminar 39 3.4.5.2 Zona de tratamiento secuencial 39 3.4.5.3Zona de tratamiento posterior 39 3.5 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC TELEMECANIQUE TSX 17-20 39 3.5.1 Entradas 40 3.5.2Salidas 40 3.5.3Bobinas internas 40 3.5.4Temporizados 40 3.5.5Bobinas auxiliares 41 3.5.5.1Jump 41 3.5.5.2Set 42 3.5.5.3Reset 42 3.5.6 Metodología de programación 42 3.5.6.1 Programación utilizando terminal gráfico o consola TSX 407 42 3.5.6.2 Construcción de programas utilizando el terminal TSX 407 44

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3.5.6.2.1 Zona de tratamiento preliminar 45 3.5.6.2.2 Zona de tratamiento secuencial 45 3.5.6.2.3 Zona de tratamiento posterior 46 3.5.6.3 Construcción de programas utilizando conexión al computador 46 3.6 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC Koyo 205 CON CPU DL-240 47 3.6.1 Etapas iniciales y normales 48 3.6.2 Entradas 48 3.6.3 Salidas 49 3.6.4 Bobinas internas 49 3.6.5 Temporizados 49 3.6.5.1 TMR 49 3.6.5.2 TMRF 49 3.6.5.3 TMRA 50 3.6.5.3 TMRAF 50 3.6.6 Bobinas auxiliares 50 3.6.6.1 Jump 50 3.6.6.2 Set 50 3.6.6.3 Reset 51 3.6.7 Metodología de programación 51 3.6.7.1 Construcción de los programas 51 3.6.7.2 Documentación de los programas 53 3.6.7.3 Ejecución de los programas 55 3.6.7.4 Impresión programas 57 3.7 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC ABB PROCONTIC K200 58 3.7.1 Entradas 58 3.7.2 Salidas 58 3.7.3 Bobinas internas 58 3.7.4 Temporizados 58 3.7.5 Metodología de programación 58 4. DISEÑOS DESARROLLADOS EN LOGICA PROGRAMADA 60 4.1 TREN DE PULSOS CON UN SOLO TEMPORIZADO ON 60 4.1.1 Asignación, Programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T.B y Telemecanique Gráfico = T.G 61 4.1.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 63 4.1.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 66 4.2 TREN DE PULSOS CON DOS TEMPORIZADOS TIPO ON 67 4.3 USO DE TEMPORIZADO EXTERNO TIPO OFF 68 4.3.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 69 4.3.2 Asignación, programación y conexiones para PLC ABB 70

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4.4 FUNCION “REFRESCO” CON TEMPORIZADO TIPO ON 72 4.5 SECUENCIA A, B 72 4.6 SECUENCIA A, A , B, B 73 4.6.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 74 4.6.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 77 4.6.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 80 4.7 SECUENCIA A, B, C, D 81 4.8 SECUENCIA A, B, C, D 82 4.9 SECUENCIA A, B, C, D 82 4.10 ENCENDIDO Y APAGADO DE UNA CARGA MEDIANTE DOS PULSADORES 83 4.11 ENCENDIDO Y APAGADO DE CUATRO CARGAS UTILIZANDO DOS PULSADORES 84 4.11.1 Asignación, programa y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 86 4.11.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 90 4.11.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 93 4.12 DETECCION DE FALLAS UTILIZANDO MICROSUICHES 94 4.12.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 95 4.12.2 Asignación, programa y conexiones para PLC Koyo 99 4.12.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 101 4.13 MANEJO DE MOTOBOMBAS UTILIZANDO SENSORES DE NIVEL 102 4.14 ENCENDIDO SECUENCIAL DE TRES MOTORES MONOFASICOS 103 4.15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION MANUAL 105 4.15.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 106 4.15.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 110 4.15.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 112

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4.16 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION DADA POR MICROSUICHES 113 4.17 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION AUTOMATICA 115 4.17.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 116 4.17.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 120 4.17.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 123 4.18 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION Y FUNCIONAMIENTO: AUTOMATICO, SEMIAUTOMATICO, PARCIAL E INTERMITENTE 124 4.18.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 127 4.18.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 132 4.18.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 137 4.19 ARRANQUE Y-∆ TRANSICIÓN ABIERTA E INVERSION DE UN MOTOR TRIFASICO 138 4.19.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 140 4.19.2 Asignación, y conexiones y programa para PLC Koyo 144 4.19.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 148 4.20 ARRANQUE Y-∆ TRANSICION CERRADA E INVERSION DE MOTOR TRIFASICO 149 4.21 ARRANQUE DE MOTOR MONOFASICO CON INVERSION Y FRENADO DINAMICO 151 4.21.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G 152 4.21.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 156 4.21.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB 160 4.22 CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES TRIFASICOS 161 4.22.1 Control de motor con velocidad alta y baja por derecha y por reversa utilizando cinco pulsadores 161 4.22.1.1 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 163 4.22.2 Control de motor con dos velocidades por derecha y dos por reversa utilizando dos pulsadores 168 4.22.3 Control de motor con velocidades: baja, media baja, media alta y alta por marcha derecha 170 5. CONCEPTOS Y DISEÑOS AVANZADOS 172 5.1 USO DE LAS INSTRUCCIONES DE COMPARACION, LAS POSICIONES DE MEMORIA, EL RELOJ CALENDARIO Y LOS

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RELES ESPECIALES 172 5.1.1 Instrucciones especiales del PLC Telemecanique TSX 17- 20 172 5.1.1.1 Instrucciones de comparación 172 5.1.1.2 Calendario 172 5.1.1.2.1 Bloque reloj calendario anual 175 5.1.1.2.2 Bloque reloj calendario semanal 175 5.1.2 Instrucciones especiales de los PLC Koyo 176 5.1.2.1 Instrucciones de comparación 176 5.1.2.2 Calendario 177 5.1.2.3 Relés auxiliares 177 5.1.2.4 Posiciones de memoria 178 5.1.3 Ejemplo de aplicación 179 5.1.3.1 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo 180 5.2 VINCULO DE UNA APLICACION EN PLC KOYO A MICROSOFT EXCEL, UTILIZANDO COMO INTERFACE EL SOFTWARE DDE SERVER 189 5.2.1 Creación del Link o enlace de comunicación 189 5.2.2 Creación del Topic 193 5.2.3 Comunicación con Microsoft Excel 195 5.3 VINCULO DE UNA APLICACION EN PLC KOYO A MICROSOFT EXCEL, UTILIZANDO COMO INTERFACE EL SOFTWARE LOOKOUT 198 5.3.1 Conexión entre el PLC y Lookout 198 5.3.2 Conexión de Lookout y Excel 204 6. APENDICE SOBRE SISTEMAS SCADA 207 7. BIBLIOGRAFIA 212

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INTRODUCCION La configuración básica de un sistema manejado en relevación industrial consta de tres bloques o secciones principales. El primer bloque son las entradas del sistema y está compuesto por : 1. Elementos cuya operación proporciona un cambio de estado entre niveles altos y

bajos, son conocidos como entradas digitales. En este tipo encontramos pulsadores, interruptores, microsuiches1 y electroválvulas.

2. Elementos que entregan señales que varían con el tiempo, se denominan entradas análogas y provienen de sensores de nivel, sensores de presión y sensores de temperatura.

El segundo bloque es el “Cerebro” donde se realiza el procesamiento de las señales de entrada y se generan otras hacia las salidas. Este se puede realizar de tres formas diferentes en base a: 1. Componentes mecánicos y electromagnéticos como diferentes tipos de relés,

diferentes tipos de contactores y programadores de levas. En este caso se dice que el sistema de control es en lógica cableada.

2. Componentes electrónicos como autómatas programables, microprocesadores y microcontroladores. El sistema de control será en lógica programada.

3. Software especializado para instrumentación y control como Lab View. En este caso el sistema de control será virtual

El tercer bloque contiene los elementos de potencia manejados directamente por contactores, triacs y electroválvulas. Entre otros encontramos máquinas, equipos e iluminación. Este texto está dedicado a presentar conceptos y diseños básicos que ayuden a comprender el funcionamiento de los tres bloques descritos anteriormente y de alguna manera alivie la falta de documentación sobre el tema. Para hacerlo más práctico y pedagógico está basado en los elementos y programas existentes en el Laboratorio de Relevación Industrial de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Pereira. Por ello, cada que en este texto se mencione Laboratorio, se estará haciendo referencia a dicho Laboratorio de Relevación Industrial. 1. Ver nota aclaratoria de página 8, sección 1.2.7

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1. CONCEPTOS BASICOS DE LOGICA CABLEADA

1.1 QUE ES LOGICA CABLEADA ? Un circuito en lógica cableada es la interconexión física adecuada de pulsadores, interruptores, microsuiches, relés, contactores, programadores de levas, alarmas y demás elementos mecánicos y electromagnéticos de relevación, de tal forma que cada uno cumpla una función determinada y el conjunto proporcione una solución a un problema de automatización. La interconexión se hace en base a planos de control y de potencia conocidos como diagramas Ladder o escalera. 1.2 QUE SON DIAGRAMAS LADDER ? Se llama diagrama Ladder a un plano de conexiones que contiene un breaker de control, dos líneas de alimentación verticales y paralelas, y una o varias líneas horizontales que contienen los elementos de relevación que conforman el circuito, figura 1.2. Para comprender su funcionamiento, estos diagramas se deben “leer” de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo.

Figura 1.2 Esquema general de un diagrama Ladder

Con el fin de entender los circuitos eléctricos de control y de potencia manejados en relevación, debemos familiarizarnos con dichos diagramas, los cuales también son

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la base para la programación de PLCs, Programmable logic controller, o controladores lógicos programables. A continuación se describen los elementos más utilizados en relevación industrial y se muestra los símbolos empleados para su representación en los diagramas Ladder. 1.2.1 Relés instantáneos y Contactores : Ambos elementos son la base de la relevación industrial, tienen los mismos componentes y el mismo principio de funcionamiento. Estos elementos como respuesta a una señal de control, corriente o voltaje, hacen operar instantánea y simultáneamente unos contactos abiertos y/o cerrados, permitiendo o interrumpiendo el paso de corriente a los elementos conectados a sus terminales. Constan de una bobina, un núcleo fijo, un núcleo móvil, dos o más contactos y un elemento de reposición que generalmente es un resorte. Figura 1.2.1.a.

figura 1.2.1.a Esquema básico de relés y contactores

Cuando la bobina recibe la señal de control se crea una fuerza electromagnética entre el núcleo fijo y el núcleo móvil y se vence la fuerza del resorte, produciéndose el desplazamiento de la parte móvil hacia la fija. Esto hace cerrar los contactos abiertos o abrir los contactos cerrados. El elemento de recuperación opera al suspender la señal de control a la bobina, colocando el núcleo móvil y los contactos en su posición original de reposo. Los contactos deben tener una alta resistencia mecánica debido a la cantidad de veces que deben operar durante la vida útil del elemento. Se aclara que los relés se utilizan en los circuitos de control y los contactores, por tener contactos más robustos, en circuitos de potencia. Para representar los relés, los contactores y sus contactos, en el laboratorio y en este texto se utilizan notaciones de acuerdo a la norma americana ANSI, American

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National Standards Institute, según ésta, la bobina de un contactor o un relé debe representarse mediante un círculo con dos terminales, dentro de él, se coloca el nombre dado al relé y en sus terminales las letras A y B. En este texto los relés instantáneos se nombran con las letras CR, seguidas de un número o letra que los distinga de otros relés del diagrama, por ejemplo: CR, CR1, CR2, CRA, CRB, CRF, CRR, etc. La mayoría de los relés del laboratorio tienen cuatro contactos principales y en algunos casos dos o más auxiliares. En los planos y diagramas los contactos se representan en la posición que tengan con la bobina desenergizada y se identifican con un número de dos cifras en cada extremo, figura 1.2.1.b.

Figura 1.2.1.b Representación de relés según normas ANSI

La primera cifra de izquierda a derecha es la misma en cada extremo del contacto y es el número asignado para identificarlo de los demás contactos del relé, puede ser 1, 2, 3 ó 4 en los principales y 4, 5, 6, 7,…,n en los auxiliares. Las segundas cifras de los extremos son 1-2 para los contactos normalmente cerrados y 3-4 para los normalmente abiertos. Como nombre llevan el mismo de la bobina que los hace accionar. Los contactores por su parte, tienen cuatro contactos normalmente abiertos, de los cuales tres son para potencia y uno para control, figura 1.2.1.c.

Figura 1.2.1.c Representación de contactores según normas ANSI

Los tres contactos de potencia se identifican con los números 1-2, 3-4 y 5-6, el de control tiene la numeración 13-14. Ambos llevan el nombre de la bobina a la que pertenecen y en los planos se dibujan normalmente abiertos. En este texto los contactores se identifican con una letra mayúscula seguida de un número u otra letra que los distinga de otros contactores del diagrama, por ejemplo: A, A1, A2, C, C1, C2, M, M1, M2, F, R, HF, HR, LF, LR etc. Además de los relés y contactores normales existen otros que poseen características especiales para ser mas eficientes en determinadas funciones, éste es el caso de los relés temporizados, los relés con memoria mecánica y los contactores con bobinas de bloqueo.

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1.2.2 Relés temporizados : En los relés convencionales, el tiempo transcurrido entre el momento de energizar o desenergizar la bobina y la operación de sus contactos es de apenas unos pocos milisegundos, este tiempo de Delay o retardo, es el tiempo de respuesta del equipo y está determinado por la calidad o el estado del relé. En muchas aplicaciones se necesita que este tiempo sea mayor y ajustable a la necesidad especifica. Los relés con dicha propiedad se conocen como relés temporizados y los hay tipo ON-Delay y Tipo OFF-Delay. En este texto dichos elementos se nombran con las letras TR, TS ó TB seguidas de un número que los distinga de otros temporizados del diagrama, por ejemplo: TR, TR1, TR2, TR3, TS1, TS2, TS3, TB1, TB2, TB3, etc. 1.2.2.1 Relé temporizado tipo ON-Delay : Son conocidos como temporizados al trabajo o simplemente ON. Pueden tener contactos instantáneos normalmente abiertos y normalmente cerrados y contactos temporizados normalmente abiertos y normalmente cerrados, figura 1.2.2.1.

Figura 1.2.2.1 Representación de Relé Tipo ON y sus contactos

Al energizar la bobina, los instantáneos operan inmediatamente, es decir, se cierran los normalmente abiertos y se abren los normalmente cerrados. Los contactos temporizados por su parte “esperan” el tiempo ajustado al relé y transcurrido éste, se cierran los normalmente abiertos y se abren los normalmente cerrados. Al desenergizar la bobina, tanto los contactos instantáneos como los temporizados, vuelven inmediatamente a su estado inicial de reposo. Por lo anterior cuando se trate de contactos temporizados de un relé tipo ON, se tendrán contactos abiertos temporizados a cerrar T.C y contactos cerrados temporizados a abrir T.O. 1.2.2.2 Relé temporizado tipo OFF-Delay : Son conocidos como temporizados al reposo o simplemente OFF. Pueden tener contactos instantáneos normalmente abiertos y normalmente cerrados y contactos temporizados normalmente abiertos y normalmente cerrados, figura 1.2.2.2.

Figura 1.2.2.2 Representación de relé Tipo OFF y sus contactos

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Al energizar la bobina tanto los contactos instantáneos como los temporizados operan inmediatamente, es decir, los normalmente abiertos se cierran y los normalmente cerrados se abren. Al desenergizar la bobina los contactos instantáneos vuelven a su estado original inmediatamente, los contactos temporizados “esperan” el tiempo ajustado a la unidad y transcurrido éste vuelven a su estado inicial de reposo. Por lo anterior cuando se trate de contactos temporizados de un relé tipo OFF, se tendrán contactos abiertos temporizados a abrir T.O y contactos cerrados temporizados a cerrar T.C. 1.2.3 Relés con memoria mecánica : Este tipo de relé posee dos bobinas, una principal de operación normal y una auxiliar de memoria mecánica, figura 1.2.3.

Figura 1.2.3 Representación de relés con memoria mecánica

Al energizar la bobina principal los contactos operan inmediatamente, al desenergizarla, no vuelven al estado de reposo como en un relé instantáneo y solo lo hacen si se energiza la bobina auxiliar, es decir, no es suficiente con suspender la alimentación a la bobina principal para lograr que los contactos vuelvan a las condiciones de reposo. Esta propiedad es muy utilizada cuando se quiere guardar la memoria de un proceso o respetar una secuencia de operación de varios equipos, de tal forma que, si por cualquier circunstancia existe un corte en el fluido eléctrico, al momento de restablecerse el servicio, el proceso continúa en el punto donde quedó interrumpido. 1.2.4 Contactores con bobinas de bloqueo : Estos contactores además de la bobina principal tienen una bobina auxiliar de bloqueo. Si inicialmente se energiza la bobina principal los contactos operan instantáneamente y si luego se alimenta la bobina auxiliar nada ocurre. Si inicialmente se energiza la bobina auxiliar, todos los contactos se “amarran” y no operan así se enegice la bobina principal. Si se quiere que los contactos operen como en un contactor normal simplemente no se hace uso de la bobina auxiliar. En el laboratorio existen cuatro contactores de este tipo, son para voltaje DC y cada uno cuenta con dos contactos para potencia, uno normalmente abierto y otro normalmente cerrado, éstos se encuentran unidos internamente por uno de los extremos. También cuentan con tres contactos independientes para control. Las bobinas y contactos están numerados como lo muestra la figura 2.7.a del capítulo segundo.

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1.2.5 Breaker de control : Cada diagrama Ladder contiene un interruptor o breaker de control, denominado generalmente como BC. Figura 1.2.5.

Figura 1.2.5 Representación del breaker de control

Una recomendación de seguridad muy importante al diseñar, es tener en cuenta que al cierre del breaker de control no “entre” ninguna orden al diagrama. 1.2.6 Pulsadores : Se utilizan para ingresar las órdenes al circuito de control, un pulsador no es más que uno, dos o más contactos normalmente abiertos y/o normalmente cerrados, unidos para operar simultáneamente con una sola orden manual. Tan pronto la orden se suspende, éstos vuelven al estado de reposo, figura 1.2.6.

Figura 1.2.6 Representación de pulsadores

Debido a la forma física como están construidos los contactos manejados por un pulsador, es más corto el espacio que debe recorrer uno cerrado para abrirse, que uno abierto para cerrarse, por ello, cuando se presiona un pulsador que maneja combinaciones de contactos, ingresan primero las órdenes dadas por los contactos cerrados. Para nombrarlos en este texto se utiliza la letras P seguida de un número o letra que lo distinga de otros pulsadores del diagrama, por ejemplo : P, P1, P2, P3, PF, PR, etc.

1.2.7 Microsuiches : Estos dispositivos se utilizan para ingresar órdenes al circuito de control, provenientes de partes o piezas de máquinas y equipos. Al igual que los pulsadores, al presionarse un microsuiche cierra y/o abre contactos simultáneamente, tan pronto es soltado éstos vuelven a su posición inicial. NOTA ACLARATORIA: El término microsuiche aunque no es castizo, se utiliza en este texto por su uso corriente en el medio y representa bien sea un microinterruptor, un interruptor de final de carrera o un sensor inductivo, capacitivo u óptico.

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Figura 1.2.7 Representación de Microsuiches

Existen microsuiches normalmente abiertos y normalmente cerrados, en el plano de control deben dibujarse como se encuentren con la máquina o equipo apagado. Por ejemplo; un microsuiche tipo normalmente abierto que en el momento inicial de operación de la máquina, esté presionado o pulsado por alguna pieza, debe dibujarse cerrado, indicando que es normalmente abierto accionado. Por lo anterior en los planos encontraremos microsuiches normalmente abiertos, normalmente cerrados, normalmente abiertos accionados y normalmente cerrados accionados. Para nombrarlos en este texto se utiliza las letras MS seguidas de un número o letra que lo identifique de los demás microsuiches del diagrama, por ejemplo: MS1, MS2, MSI, MSD, etc. En cuanto a la ubicación física, se encuentran distribuidos en las partes de la máquina o concentrados en un árbol de levas.

1.2.8 Alarmas, Lámparas y Pilotos : Por seguridad en los circuitos y tableros de control es muy común encontrar LEDs indicadores y bombillos pilotos que nos muestran el estado actual de operación de las máquinas y equipos manejados, igualmente se utilizan alarmas visuales y sonoras para indicar la existencia y ubicación de las fallas que se presenten. En este texto para nombrar bombillos, lámparas y pilotos se utiliza la B, seguida de un número que los distinga de los demás del diagrama, por ejemplo: B1, B2, B3, etc. Para las alarmas las letras AL. Figura 1.2.8.

Figura 1.2.8 Representación de alarmas, lámparas y pilotos

1.2.9 Programadores de Levas : Son elementos utilizados para controlar secuencias automáticas sencillas. Un programador de levas consta de un motor pequeño, el cual hace girar un eje o árbol que contiene levas. Estas levas accionan microsuiches que manejan contactos. En los diagramas Ladder el motor que hace mover las levas se representa con un círculo y la letra MP, figura 2.2.9.a, los microsuiches manejados se representan igual que los descritos anteriormente en la figura 1.2.7.

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Figura 1.2.9.a Representación de un motor de programador de levas

En el laboratorio se cuenta con dos programadores de levas, cada uno con motor a 120 V AC, el cual puede ser ajustado para dar una vuelta en: 1 minuto, 1 hora o 24 horas, figura 1.2.9.b. El eje de cada programador maneja cuatro levas y cada leva un microsuiche normalmente abierto. Cuando por acción de una leva se cierra el microsuiche ubicado justo frente a ella, éste hace operar un contacto normalmente cerrado y un contacto normalmente abierto. En cuanto a las levas, están constituidas por dos discos superpuestos, cada uno con una zona de cresta y una zona de valle de 180°.

Figura 1.2.9.b Composición de un programador de levas

Cada disco que compone la leva puede hacerse girar sobre el eje, de tal forma que con ellos superpuestos se logra de 180 a 360° de cresta ó de 0 a 180° de valle. En los planos de control debe dibujarse un diagrama indicando la posición de los microsuiches en los 360° de recorrido. 1.3 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE DIAGRAMAS LADDER

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Figura 1.3 Ejemplo de diagramas ladder de control y de potencia

El funcionamiento de los diagramas de la figura 1.3 es el siguiente : Una vez cerrados los breakers de control y de potencia, y pulsado P1 se energiza la bobina del relé CR, ésta cierra el contacto CR que se encuentra en paralelo con el pulsador P1 y garantiza que una vez se suelte dicho pulsador la bobina no pierda su alimentación, también cierra el contacto CR en serie con la bobina del contactor M y establece un camino de conducción de corriente hasta ella. La bobina M cierra los contactos de potencia M, estableciendo finalmente la alimentación a la lámpara B1. En el momento de pulsar P0, se interrumpe la alimentación a la bobina del relé CR, con lo que los contactos CR vuelven a su estado de inicial, perdiéndose así la alimentación a la bobina del contactor M. Ya con la bobina M desenergizada, los contactos M se abren apagando la lámpara B1.

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2. DISEÑOS DESARROLLADOS EN LOGICA CABLEADA

Los diseños presentados a continuación tienen como fin mostrar la forma de emplear los elementos básicos de relevación industrial y su funcionamiento dentro de un circuito de control. Están basados en los elementos que se encuentran comúnmente en la industria, de los cuales el laboratorio cuenta con: • Motores monofásicos de ¼ HP, Motores trifásicos de 1 HP y Motores DC. • Un tablero con elementos para DC como: Resistencias, contactores con bobinas

de bloqueo, relés temporizados y reóstatos. • Un tablero con elementos para AC como: Resistencias, relés temporizados y un

Autotransformador. • Programadores de levas. • Módulos individuales con: Relés instantáneos, relés temporizados tipo ON y tipo

OFF, relés con memoria mecánica y diferentes tipos de pulsadores. Para evitar posibles daños y agilizar el desarrollo de un diseño en lógica cableada, es recomendable : 1. Antes de conectar un relé o un contactor, verificar los tipos de contactos a

utilizar, acudiendo a la nomenclatura según normas ANSI de acuerdo a lo expuesto en la sección 1.2.1, o medir continuidad entre los terminales de cada contacto, donde una resistencia cero indica contacto normalmente cerrado y una resistencia infinita contacto normalmente abierto.

2. Enumerar los contactos en el plano de conexiones. 2.1 ARRANQUE DIRECTO DE MOTORES AC El arranque de motores AC puede hacerse conectando los devanados de régimen permanente directamente a la red, aunque, es recomendable colocar resistencias limitadoras de corriente en serie con ellos. 2.1.1 Motor monofásico :

Figura 2.1.1.a Circuito de control y de potencia para el arranque directo de motor monofásico La figura 2.1.1.a muestra los circuitos de control y de potencia para el arranque directo de los motores monofásicos existentes en el Laboratorio, en ella, la bobina

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M representa el devanado de régimen permanente y se encuentra ubicado internamente entre los bornes 4-5, ver figura 2.1.1.b. Como los motores monofásicos no tienen par de arranque, debe conectarse un devanado de arranque en paralelo con el devanado de régimen permanente. Este está ubicado internamente entre los bornes 2-3 y en serie con un interruptor centrífugo normalmente cerrado, cuyos bornes son 1-2, el interruptor se abre automáticamente cuando arranca el motor y deja el devanado de régimen permanente conectado a la alimentación.

Figura 2.1.1.b Conexión interna y externa de los bornes de motores monofásicos

2.1.2 Motor trifásico : El arranque de motores trifásicos se realiza teniendo en cuenta, la disposición interna de los devanados y el tipo de conexión deseada, las figuras 2.1.2.a, 2.1.2.b y 2.1.2.c muestran los circuitos de control y de potencia para arrancar los existentes en el laboratorio.

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Figura 2.1.2.a Conexión interna de los devanados de los motores trifásicos

Figura 2.1.2.b Circuito de control y de potencia para el arranque directo de motor trifásico en

posición ∆

Figura 2.1.2.c Circuito de control y de potencia para el arranque directo de motor trifásico en

posición Y

2.2 CONMUTABLE SIMPLE Un conmutable simple es un circuito utilizado para prender y apagar una carga desde dos puntos diferentes. En la figura 2.2 se implementa con relés y contactores.

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Figura 2.2 Conmutable simple

B1 y B2 son bombillos pilotos de baja potencia, B3 es la carga a manejar, en este caso un bombillo a 120 ó 220 V A.C. 2.3 USO DE RELES TEMPORIZADOS TIPO ON Y TIPO OFF Con el fin de comprobar visualmente el comportamiento de los dos tipos de relés temporizados, en la figuras 2.3.a. y 2.3.b, se utilizan en el manejo de un bombillo B1 a 120 ó 220 V AC. Para cada diagrama de control se muestra gráficamente el tiempo de encendido del bombillo.

Figura 2.3.a Funcionamiento del relé temporizado tipo ON

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Figura 2.3.b Funcionamiento del relé temporizado tipo OFF

2.4 SIMULACION DE TEMPORIZADOS TIPO ON Y TIPO OFF Esta sección muestra como, con la ayuda de uno o dos relés instantáneos auxiliares, se puede hacer trabajar un relé temporizado tipo ON como si fuese un OFF y uno tipo OFF como si fuese un ON. Esta técnica de simulación puede ser aprovechada cuando al “montar” un diseño en lógica cableada, no se cuente con la cantidad de temporizados requeridos, o para programar diseños que contengan temporizados tipo OFF en un PLC que no cuente con ellos. El hecho de simular un temporizado en un circuito de control, no cambia el diseño original y el circuito “no se da cuenta“ que el tipo de temporizado ha sido cambiado. 2.4.1 Simulación de temporizado ON con OFF : Cualquier temporizado TR1 tipo ON, que maneje contactos abiertos temporizados a cerrar TR1 T.C y/o cerrados temporizados a abrir TR1 T.O, puede ser reemplazado por un temporizado TR2 tipo OFF, interconectado a dos relés instantáneos auxiliares CR1 y CR2 como lo muestra la figura 2.4.1.a. Los contactos abiertos TR1 T.C deben cambiarse por contactos abiertos de CR2, los cuales se comportan como temporizados a cerrar T.C y los contactos TR1 T.O deben cambiarse por contactos cerrados de CR2, que también se comportan como temporizados a abrir T.O.

Figura 2.4.1.a Simulación de temporizado ON con OFF

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La simulación del temporizado tipo ON de la figura 2.3.a se muestra en la figura 2.4.1.b.

Figura 2.4.1.b Uso de la simulación de ON con OFF

2.4.2 Simulación de temporizado OFF con ON : Cualquier temporizado TR2 tipo OFF, enegizado a través de un contacto de otro relé CR y que maneje contactos abiertos temporizados a abrir TR1 T.O y/o cerrados temporizados a cerrar TR1 T.C, puede ser reemplazado por un temporizado TR1 tipo ON, interconectado a un relé instantáneo auxiliar CR1 como lo muestra en la figura 2.4.2.a. Los contactos abiertos TR1 T.O deben cambiarse por contactos abiertos de CR1, que se comportan como temporizados a abrir T.O y los contactos cerrados TR1 T.C, por contactos cerrados de CR1, que también se comportan como temporizados a cerrar T.C.

Figura 2.4.2.a Simulación de temporizado OFF con ON

La simulación del temporizado tipo ON de la figura 2.3.b. se muestra en la figura 2.4.2.b.

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Figura 2.4.2.b Uso de la simulación de OFF con ON

B1 puede ser un bombillo a 120 ó 220V AC. 2.5 TRENES DE PULSOS ON-ON, ON-OFF, OFF-ON Y OFF-OFF En un circuito de tren de pulsos con dos temporizados, la carga manejada se conecta a la red por un tiempo t1, ajustado al primer temporizado, luego viene un periodo de desconexión automática por un tiempo t2, ajustado al segundo temporizado y el ciclo se repite hasta una orden de paro. El tipo de contacto que permite la alimentación al contactor, determina si la carga inicia activada o desactivada durante el semiciclo t1.

Figura 2.5.a Circuito de potencia y diagrama de funcionamiento

La figura 2.5.a muestra el circuito de potencia y la gráfica de operación del bombillo B1, cuando es manejado por los circuitos de control de la figura 2.5.b de los cuales, los casos 1, 3 y 4 hacen iniciar el bombillo activado y el caso 2 la hace iniciar en reposo.

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Figura 2.5.b Diferentes trenes de pulsos

2.6 FUNCION “REFRESCO” CON UN TEMPORIZADO TIPO OFF Los circuitos de la figura 2.6 controlan una carga utilizando un relé temporizado TR1, de tal forma que una vez dada la orden de arranque P1, ésta se activa sólo por el tiempo ajustado a la unidad y si en el transcurso del funcionamiento recibe una nueva orden de arranque, el temporizado se reinicia a cero, sin apagarse la carga, y a partir de ese instante se prolonga la operación de la salida por otro tiempo igual al ajustado.

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Figura 2.6 Circuito para función “Refresco” con temporizado tipo OFF

B1 puede ser un bombillo a 120 ó 220V AC. En la sección 4.4 del capítulo cuarto se presenta el diseño con temporizado tipo ON. 2.7 ARRANQUE DE MOTOR DC CON DOS PASOS DE ACELERACION Este método de arranque de un motor DC consiste en colocar resistencias en serie con la armadura, con ésto se logra que todo el voltaje de alimentación no quede aplicado directamente sobre ella, lo cual hace alcanzar la velocidad nominal bruscamente. Una vez va transcurriendo el tiempo ajustado a los temporizados que controlan el arranque, éstos van sacando una a una las resistencias, hasta quedar la armadura conectada directamente a la fuente de alimentación DC. En este diseño se emplean sólo dos pasos de aceleración, manejados por dos contactores DC, los cuales a su vez son controlados por dos relés temporizados para voltaje DC. Debido a que para voltaje DC sólo existen en el laboratorio relés temporizados tipo OFF y con el fin de tener variedad, se presentan diseños con las posibles combinaciones de contactos abiertos y cerrados. Por escasez de contactos instantáneos, se permite que al cierre del breaker de control se energicen los temporizados tipo OFF. Para éste y el siguiente diseño, el tablero de control DC cuenta con los elementos de la figura 2.7.a y descritos a continuación: 1. Dos relés temporizados tipo OFF, identificados con las letras H y J, cada uno con

un contacto abierto temporizado a abrir y uno cerrado temporizado a cerrar, unidos por uno de los extremos.

2. Cuatro cantactores con bobinas de bloqueo, en los cuales las bobinas principales se identifican con las letras A, C, D y E y las bobinas de bloqueo como A’, C’, D’

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y E’. Cada contactor cuenta con dos contactos de potencia unidos por uno de los extremos y tres contactos de control independientes.

3. Tres contactores normales identificados con las letras P, S y T, cada uno con un solo contacto abierto de potencia y tres contactos de control independientes.

4. Un reóstato identificado con las letras M1, M2. 5. Dos bancos de resistencias, identificados con las letras R y B, cada uno con 11

terminales. 6. Dos pulsadores dobles para las ordenes de arranque e inversión y un pulsador

sencillo normalmente cerrado para la orden de paro.

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Figura 2.7.a Elementos componentes del tablero de control D C

La figura 2.7.b muestra la conexión interna de los devanados de motores DC. Como ellos trabajan a 100 V DC y los contactores descritos anteriormente lo hacen a 120 V DC, se elige 100 V DC como voltaje de alimentación.

Figura 2.7.b Conexión interna de los devanados de los motores DC

A continuación se presentan los respectivos diseños:

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Figura 2.7.c Diseño y asignación, utilizando contactos normalmente abiertos para los dos

pasos de aceleración

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Figura 2.7.d. Diseño y asignación, utilizando un contacto normalmente cerrado para el primer

paso de aceleración y uno normalmente abierto para el segundo

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Figura 2.7.e Diseño y asignación, utilizando un contacto normalmente abierto para el primer

paso de aceleración y uno normalmente cerrado para el segundo

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Figura 2.7.f Diseño y asignación, utilizando contactos normalmente cerrados para los dos

pasos de aceleración Para “montar” en el laboratorio uno de los cuatro diseños anteriores es necesario alimentación DC a 100V. 2.8 ARRANQUE DE MOTOR DC CON DOS PASOS DE ACELERACION, INVERSION Y FRENADO DINAMICO UTILIZANDO BOBINAS DE BLOQUEO Las figuras 2.8.a y 2.8.b presentan los circuitos de potencia y de control para el manejo de un motor DC, incluyendo dos pasos de aceleración manejados por dos relés temporizados OFF, inversión manejada por pulsadores dobles y aceleración de frenado colocando una resistencia en paralelo con la armadura, ésta opera únicamente al dar la orden de paro o inversión. Este método de frenado es conocido como frenado dinámico

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En la figura 2.8.b las bobinas primas se colocan en paralelo con la armadura para evitar un cambio brusco al dar la orden de inversión. La bobina A’ afecta todos los contactos de A, la bobina C’ todos los de C. Por escasez de contactos instantáneos DC se permite que al cierre del breaker de control, se energicen los temporizados tipo OFF.

Figura 2.8.a Circuito de potencia para el arranque de motor DC, con inversión y frenado

dinámico

Figura 2.8.b Circuito de control para el manejo de motor DC.

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2.9 ARRANQUE DE MOTOR AC CON DOS PASOS DE ACELERACION El arranque de un motor AC con pasos de aceleración, consiste en colocar resistencias en serie con los devanados, ésto evita que al energizar el motor todo el voltaje de la red quede aplicado directamente sobre ellos. Una vez dada la orden de arranque las resistencias deben ir saliendo una a una a medida que transcurre el tiempo y hasta dejar los devanados conectados directamente a la fuente de alimentación AC. En el circuito de potencia de la figura 2.9.a se emplean sólo dos pasos de aceleración, manejados por contactos normalmente abiertos y pertenecientes a contactores AC, ubicados éstos en el circuito de control y manejados por relés temporizados en dicho circuito. A continuación se presenta el circuito de potencia para todos los casos y se plantean circuitos de control con las posibles combinaciones de temporizados ON y OFF.

Figura 2.9.a Circuito de potencia para arranque de motor de inducción de jaula de ardilla

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Figura 2.9.b Diseño utilizando relés temporizados tipo ON para el manejo de los dos pasos de aceleración

Figura 2.9.c Diseño utilizando temporizado ON para el manejo del primer paso de

aceleración y temporizado OFF para el segundo

Figura 2.9.d Diseño utilizando temporizado tipo OFF para el manejo del primer paso de

aceleración y tipo ON para el segundo

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Figura 2.9.e Diseño utilizando temporizados tipo OFF para el manejo de los dos pasos de

aceleración R1 y R2 representan los reóstatos del tablero de elementos AC. 2.10 ARRANQUE Y-∆∆∆∆ TRANSICION ABIERTA DE UN MOTOR TRIFASICO, UTILIZANDO PROGRAMADOR DE LEVAS El arranque de un motor en posición Y-∆, consiste en energizar inicialmente los devanados del motor en posición en Y, y transcurrido un tiempo determinado lograr que éstos se conecten automáticamente en ∆. En el circuito de la figura 2.10.a cuando la conexión de los devanados pasa de Y a ∆ existe un instante en el cual los devanados quedan desenergizados, por ello este método de arranque se conoce como transición abierta. En la figura 2.10.b se presenta el circuito de control para realizar el arranque utilizando como controlador un programador de levas.

Figura 2.10.a Circuito de potencia

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Figura 2.10.b Circuito de control

Figura 2.10.c Diagrama de ajuste de las levas

Una vez dada la orden de arranque pulsando P1, el funcionamiento de los microsuiches de la 2.10.b y según el diagrama de la figura 2.10.c es el siguiente : MS1 : Energiza el contactor N y después de un tiempo determinado por el ajuste de la leva que lo maneja, éste sale e ingresa el Contactor D.

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MS2 : Energiza el contactor Y y coloca la alimentación. MS3 : Para el motor del programador cuando ya se ha hecho el arranque. MS4 : Su efecto se ve en el momento de paro y sirve para llevar el motor y sus levas a la posición inicial y dejar las levas listas para una nueva orden de arranque Como cada microsuiche del programador de levas maneja un contacto instantáneo normalmente abierto y uno normalmente cerrado, MS1 en el diagrama Ladder de la figura 2.10.b representa el contacto normalmente cerrado. MS2, MS3 y MS4 representan los contactos normalmente abiertos.

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3. CONCEPTOS BASICOS DE LOGICA PROGRAMADA

3.1 QUE ES LOGICA PROGRAMADA ? Lógica programada es la forma básica de trabajo de los PLCs, en los cuales los diseños eléctricos realizados para controlar procesos automáticos industriales son introducidos y almacenados en su memoria mediante un programa codificado en un lenguaje particular, o graficado en pantalla de acuerdo al terminal usuario de programación y al software disponible. Por tal motivo a los PLCs también se les conoce como autómatas programables. 3.2 QUE ES Y COMO FUNCIONA UN PLC ? Un PLC, Programmable Logic Controller, o controlador lógico programable, es un equipo electrónico diseñado para controlar secuencias automáticas, está conformado por cuatro bloques o módulos fundamentales. 3.2.1 módulo de alimentación : Suministra la tensión a los diferentes módulos a partir de una red externa, generalmente puede ser conectado a 120 ó 220 V AC. 3.2.2 Módulo de entradas : Es el encargado de recibir las señales eléctricas normalizadas provenientes de captadores o transductores instalados en máquinas y equipos, dichas señales pueden ser : 1. Digitales, si provienen de sensores como fotoceldas, electroválvulas, pulsadores,

interruptores y microsuiches. Para este tipo de señales se requiere de un módulo de entradas digitales.

2. Análogas, si provienen de sensores de presión, nivel, flujo y temperatura. El módulo en este caso debe ser para entradas análogas.

En ambos casos las señales son convertidas finalmente en información binaria "0" ó "1" lógico y enviada a una unidad central de procesos, la cual prueba periódicamente el estado de las entradas y copia esa información en una memoria de datos RAM, Random Access Memory. Todos los PLCs del laboratorio tienen módulos de entradas digitales y trabajan a un nivel de +24 voltios DC provisto por ellos mismos mediante una fuente interna DC. Si se desea ingresar una orden al PLC, este voltaje se debe aplicar a una de sus entradas. Figura 3.2.2.

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Figura 3.2.2 Conexión de pulsadores en un módulo de entradas digitales

3.2.3 Unidad central de procesos o CPU : La CPU, Central Process Unit, consta de una unidad de tratamiento a base de un microprocesador y de una memoria RAM, en ésta memoria se puede leer y escribir, ésta es una memoria volátil, es decir, su contenido se pierde en caso de corte en la tensión de alimentación. Para salvaguardar la información de la memoria RAM los PLCs utilizan dos opciones basadas en las memorias ROM, Read Only Memory. 1. Utilizan una memoria EPROM o ROM programable eléctricamente y borrable

mediante el uso de rayos ultravioleta, su información se mantiene ante la falta de corriente.

2. Utilizan una memoria EEPROM o ROM programable y borrable eléctricamente. Su contenido se mantiene ante la falta de energía, en este caso la transferencia de un nuevo contenido borra la información anterior.

Las principales funciones de la unidad de tratamiento de las señales a base de microprocesador son : 1. Leer sus instrucciones en la zona de memoria de la RAM, donde el programa

está ordenado en forma de una serie de instrucciones codificadas en binario. 2. Escribir en la memoria de datos RAM. 3. Probar el estado de las entradas. 4. Definir y actualizar el estado de las salidas en función del programa que se

ejecuta. 5. Generar una información binaria hacia el módulo de salidas. 6. Efectuar operaciones lógicas. EL microprocesador puede ejecutar varios cientos de miles de operaciones por segundo. 3.2.4 Módulo de salidas : Este módulo elabora una señal eléctrica basándose en la información binaria provista por la unidad de tratamiento y con ella hace operar las salidas correspondientes. Existen módulos de salidas análogas, los cuales

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generan una señal pequeña de voltaje o corriente AC y módulos de salidas digitales que generan una señal DC, éstas últimas pueden ser para manejar relés, triacs o transistores, la descripción es la siguiente : 1. Salidas digitales a relés: Se utilizan cuando el consumo de la carga que

manejada es de pocos amperios y donde las conmutaciones no son demasiado rápidas, como en bobinas de contactores, electroválvulas, solenoides, lámparas y pilotos. Se pueden utilizar en corriente alterna y corriente continua

2. Salidas digitales a triacs: Se utilizan cuando hay conmutaciones muy rápidas y las salidas a relé no son capaces de responder o su vida útil se ve comprometida. Los triacs son muy utilizados en la industria y tienen una vida útil mayor que los contactores. Sirven para corriente alterna y corriente continua.

3. Salidas digitales a transistores: Se utilizan cuando hay cargas de poco consumo, pero gran volumen de operaciones y gran velocidad de conmutación, por ejemplo en telecomunicaciones. Generalmente se utilizan para corriente continua.

En el laboratorio los PLCs tienen módulos con salidas digitales a relé, figura 3.2.4.

Figura 3.2.4 Contactos internos y conexión externa de cargas en un módulo de salidas digitales a relé, dichas cargas pueden ser bombillos pilotos o bobinas de contactores.

En este tipo de módulos, cada salida es un contacto normalmente abierto que opera de acuerdo al programa almacenado en el PLC. Un terminal del contacto es interno, se encuentra unido a todos los terminales internos de los demás contactos y a un punto común en el extremo del módulo. En este punto se conecta el neutro de la red cuando las salidas son para manejar bombillos pilotos a 120V AC o una de las fases cuando los elementos a conectar directamente en ellas operan a 220 V AC. Sólo en los PLCs de marca ABB los extremos internos de los contactos de salidas no están unidos y es necesario realizar la conexión externamente. El otro extremo del contacto cuenta con un terminal externo identificado con el número de la salida, es allí donde se conectan los preaccionadores que amplifican las señales de control y actúan sobre los accionadores para el respectivo manejo de potencia.

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3.3 COMO SE PROGRAMA UN PLC ? Existen varios lenguajes de programación en los autómatas programables y aunque no se pueden utilizar en todos los PLCs, el fabricante indica en las características generales de su equipo el lenguaje requerido. Los más usados son aquellos que transfieren en forma gráfica o en forma de listado de instrucciones los diagramas Ladder descritos ampliamente en el capítulo primero, o diagramas de flujo, llamados en este texto diagramas secuenciales y cíclicos, descritos más adelante. 3.3.1 Programación basada en diagramas Ladder : La mayoría de los fabricantes incorporan este lenguaje debido a la semejanza con los relés utilizados en los automatismos eléctricos de lógica cableada. En la representación gráfica se dibuja el diagrama Ladder en la pantalla del terminal de programación o computador utilizado para ello. Los pulsadores y microsuiches normalmente abiertos o normalmente cerrados se reemplazan por contactos de la misma naturaleza. Las bobinas internas, bobinas que representan salidas, los contactos abiertos y los contactos cerrados se dibujan igual que en los diagramas. En todos los PLCs se utiliza una nomenclatura diferente para identificar cada elemento, lo cual hace posible asignarles una dirección real en la memoria RAM. En forma de listado de instrucciones se describe literalmente el diagrama Ladder, de arriba a abajo y de izquierda a derecha, utilizando códigos alfanuméricos para representar los elementos. La forma como se encuentran distribuidos en el diagrama se transcribe al PLC mediante instrucciones basadas en las definiciones del álgebra de Boole. 3.3.2 Programación basada en diagramas secuenciales y cíclicos : En forma gráfica o mediante listado de instrucciones se describen las especificaciones de cualquier automatismo basado en diagramas de flujo llamados secuenciales y cíclicos. Estos están conformados por una serie de etapas con acciones asociadas, y condiciones llamadas transiciones. Un diseño en secuencial y cíclico puede contener uno o varios diagramas relacionados entre sí, de los cuales cada uno está compuesto de una etapa especial de inicio, representada por un doble cuadro, y cualquier número de etapas normales siguientes representadas por un cuadro sencillo, figura 3.3.2.a.

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Figura 3.3.2.a Diagrama general secuencial y cíclico

Una acción asociada puede ser encender una salida, cerrar uno o varios contactos, activar un temporizado, activar una bobina interna, activar otra etapa, etc. Se representan por flechas saliendo de las etapas donde se debe realizar la acción. En una transición se encuentran las condiciones necesarias para pasar de una etapa a otra. Las condiciones cumplen la función de los contactos utilizados en lógica cableada y son controlados por las acciones asociadas o por órdenes externas. Se representan por rayas ubicadas perpendicularmente sobre las líneas que unen las etapas. Al correr un programa basado en diagramas secuenciales y cíclicos no habrá más de una etapa activada a la vez y el cumplirse la transición activa la etapa siguiente, desactivando la actual con sus acciones asociadas. Cada fabricante de PLCs le ha dado un nombre diferente a la programación basada en estos diagramas, es así como en los PLCs Telemecanique se le llama Grafcet o Gráfico de Orden Etapa-Transición y en los Direct de Koyo se le denomina RLL PLUS

Programming. En la figura 3.3.2.b. se muestra el diagrama secuencial y cíclico para que un PLC active una salida en forma de tren de pulsos con dos temporizados.

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Figura 3.3.2.b Tren de pulsos en secuencial y cíclico.

La interpretación del diagrama es la siguiente : La etapa 1 por tener doble cuadro inicia activada al momento de colocar en Run el PLC, la condición para pasar a la etapa 2 es la orden de arranque P1, una vez dada esta orden, se pasa a la segunda etapa; se enciende la salida A y el temporizado TR1 comienza su temporización. Al transcurrir el tiempo asignado a TR1 el contacto normalmente abierto TR1 se cierra, cumpliéndose así la condición para pasar a la etapa 3 y desactivando automáticamente la salida A. La etapa tres coloca a temporizar a TR2 y al transcurrir el tiempo asignado a éste, se cierra el contacto abierto TR2 y se cumple la condición para ir a la etapa 2 iniciándose el ciclo nuevamente. El pulsar P0 en algún momento hace que el programa pase a la etapa inicial 1 a esperar nuevamente el pulso P1. A continuación se describen las principales características y la metodología de programación para los PLCs existentes en el laboratorio. 3.4 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC TELEMECANIQUE TSX 17-10 En el laboratorio se cuenta con dos PLCs TSX 17-10 o Telemecanique Booleano, los cuales pueden ser conectados a 120 ó 220 V AC y a redes de 50 ó 60 Hz. Las principales instrucciones con la nomenclatura utilizada por el PLC se describen a continuación. 3.4.1 Entradas : Se identifican en el programa como Ij,k, donde j es el número del módulo y k el de cada entrada. Para nuestro caso se cuenta con un módulo denominado 0 y doce entradas numeradas desde I0,0 hasta I0,11. 3.4.2 Salidas : Se identifican como Oj,k donde j y k tienen el mismo significado que para las entradas, tendremos ocho entradas referenciadas desde O0,0 hasta O0,7. Estas pueden manejar contactos abiertos y/o cerrados designados en el programa con el mismo nombre de la salida que los hace accionar.

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3.4.3 Bobinas internas : Se identifican con la letra B y se designan Bi donde i puede variar entre 0 y 127, tienen contactos abiertos y cerrados designados con el mismo nombre de la bobina. 3.4.4 Temporizados : Se identifican con la letra T y se designan como Ti, donde i puede variar entre 0 y 31, es decir, se cuenta con 32 temporizados tipo ON-Delay. El valor del retardo se obtiene del producto de los parámetros propios del elemento; Ti,B *Ti,P, donde : Ti,B : Base de tiempo que puede ser 1 minuto, 1 segundo, 0.1 segundo ó 0,01 segundo. Ti,P : Valor Preset, es una constante comprendida entre 1 y 9999. Los contactos abiertos y cerrados manejados por el temporizado se designan con el nombre Ti dado. 3.4.5 Metodología de programación : La programación se hace en forma de listado de instrucciones con base en diagramas Ladder o en diagramas secuenciales y cíclicos. Para ello el PLC cuenta con un cartucho llamado PL 7-1, que es un lenguaje Booleano, es decir, los diagramas se transfieren en forma de listado de instrucciones equivalentes mediante un terminal llamado TSX 317. Si el programa se realiza basado en diagramas Ladder, se asignan a las entradas, salidas, relés internos, temporizados y demás elementos del diagrama, la nomenclatura utilizada por el PLC y la disposición o interconexión que tienen los elementos, se transfiere utilizando las instrucciones de la tabla 3.4.5. INSTRUCCIÓN SIGNIFICADO FUNCIÓN DESCRIPCIÓN

L Load

Inicia una línea con un contacto N.O

LN Load Not

Inicia una línea con un contacto N.C

A And

Conexión serie de un contacto N.O

AN And Not

Conexión serie de un contacto N.C

O Or

Conexión paralelo de un contacto N.O

ON Or Not

Conexión paralelo de un contacto N.C

A I M And (Memoria intermedia)

Conexión serie de dos ramas

O I M Or (Memoria intermedia)

Conexión paralelo de dos ramas

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E P End Program

Instrucción obligatoria al final del todo programa

Tabla 3.4.5. Instrucciones Ladder para programar el PLC Telemecanique TSX 17-10

Si la programación se realiza basándose en diagramas secuenciales y cíclicos, se llama programación Grafcet en forma de listado de instrucciones y contiene las siguientes tres zonas de tratamiento: 3.4.5.1 Zona de tratamiento preliminar : Es utilizada para inicializar el Grafcet o activar las etapas iniciales, es obligatoria y tiene la misma estructura para cualquier aplicación. Se realiza mediante los bits de sistema SY0, SY1 y SY21. Dichos bits son herramientas del lenguaje para asegurar el funcionamiento del programa. La figura 3.4.5.1 se muestra la zona preliminar utilizada en el capítulo cuarto para la codificación de los programas en el PLC TSX 17-10.

Figura 3.4.5.1 Estructura típica de zona preliminar para PLC TSX 17-10

3.4.5.2 Zona de tratamiento secuencial : Contiene las instrucciones Grafcet para describir el “cuerpo” o estructura del diagrama, para ello la información de etapas iniciales y normales se transfiere utilizando las instrucciones de la figura 3.4.5.2 y la información correspondiente a las transiciones de acuerdo a las instrucciones Ladder de la tabla 3.4.5.

Figura 3.4.5.2 Instrucciones Grafcet para Telemecanique TSX 17-10

Para identificar las etapas, el programa emplea la letra X y se designan como Xi, donde i puede variar desde 1 hasta 16 para las iniciales y desde 1 hasta 62 para normales. 3.4.5.3 Zona de tratamiento posterior : Contiene las acciones asociadas a cada etapa, como el tratamiento de salidas, temporizados y bloques especiales. 3.5 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC TELEMECANIQUE TSX 17-20 En el laboratorio se cuenta con un PLCs TSX 17-20 o Telemecanique Gráfico el cual puede ser conectado a 120 ó 220 V AC y redes de 50 ó 60 Hz.

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Las principales instrucciones con la nomenclatura utilizada por el lenguaje PL7-2 se describe a continuación. 3.5.1 Entradas : Se representan por contactos normalmente abiertos o por contactos normalmente cerrados, se identifican con la letra I y se designan Ij,k, donde j es el número del módulo al cual pertenece y k es cada una de las entradas del módulo. Para nuestro caso se cuenta con un módulo de doce entradas identificado como modulo 0, las entradas se encuentran numeradas desde I0,0 hasta I0,11. Figura 3.5.1.

Figura 3.5.1 Representación de entradas

La salida I0,0 puede ser configurada para poner en Run-Stop el programa almacenado. También cuenta con una entrada especial denominada I25,26 para ser utilizada en aplicaciones donde la conmutación de la señal de entrada sea muy rápida como la proveniente de un Encoder.

3.5.2 Salidas : Se representan por una bobina, se identifican con la letra O y se designan Oi,j donde j e i tienen el mismo significado que para las entradas, se cuenta con un módulo de ocho salidas numeradas desde O0,0 hasta O0,7. Estas tienen contactos abiertos y cerrados identificados en el programa con el mismo nombre de la salida , figura 3.5.2.

Figura 3.5.2 Representación de salidas y sus contactos

3.5.3 Bobinas internas : Se identifican con la letra B y se designan Bi donde i puede variar entre 0 y 127, de las cuales, las numeradas desde B0 hasta B97 cuentan con la propiedad llamada Tampón y consiste en memorizar el estado de funcionamiento en caso ocurrir un corte de la alimentación al PLC. Todas tienen contactos abiertos y cerrados identificados con el mismo nombre de la bobina. Figura 3.5.3.

Figura 3.5.3 Representación de relés internos y sus contactos

3.5.4 Temporizados : Se identifican con la letra T y se designan como Ti , donde i puede variar entre 0 y 31, es decir, se cuenta con 32 temporizados ON-Delay. Figura 3.5.4.

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Figura 3.5.4.a Representación de temporizados

El valor del retardo se obtiene del producto de los parámetros Ti,B*Ti,P donde : Ti,P: Valor Preset, es una constante comprendida entre 1 y 9999. Ti,B: Base de tiempo que puede ser 1 minuto, 1 segundo, 0.1 segundo ó 0,01 segundo. El funcionamiento del bloque temporizado se describe en los tres pasos siguientes: 1. Cuando las entradas E y C, Enable y Control, están a “0” lógico el valor dado al

parámetro Ti,P es almacenado en una variable interna llamada Ti,V y las salidas D y R, Done y Running, se encuentran en “0” lógico.

2. Si las entradas E y C se ponen a “1” lógico la salida D se queda en “0”, la salida

R se pone a “1” y el temporizado evoluciona llevando la variable interna Ti,V del valor dado a Ti,P a el valor cero.

3. Al llegar la variable Ti,V al valor cero, la salida D se pone a “1” lógico y la salida R a “0” lógico.

La puesta a “0” de la entrada C, congela la temporización, la puesta a “0” de las entradas C y E Resetea el temporizado. En este lenguaje los temporizados no tienen contactos, por tal razón se conecta una bobina interna a la salida D y donde se requiera de contactos temporizados se colocan contactos de dicha bobina, la figura 3.5.4.b muestra la conexión adecuada para que opere como un temporizado tipo ON. Para configurar los parámetros del bloque debe ubicase el cursor en la instrucción Ti y pulsar ZM.

Figura 3.5.4.b Conexión de temporizados

3.5.5 Bobinas auxiliares : Las siguientes son las bobinas más utilizadas para realizar un programa en el lenguaje PL7-2 : 3.5.5.1 Jump: Es una bobina que provoca la interrupción inmediata de la ejecución de la red en curso y una continuación del programa en el Label o etiqueta designado por la instrucción, se identifica con la letra J. Un Label es el nombre dado a una página virtual o “pantallazo” de cuatro líneas que posee el terminal de programación para realizar las aplicaciones.

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Figura 3.5.5.1 Representación de la bobina Jump

3.5.5.2 Set : Es una bobina que permite memorizar salidas y bobinas internas, se identifica con la letra S.

Figura 3.5.5.2 Representación de la bobina Set

3.5.5.3 Reset : Es una bobina que permite desactivar salidas y bobinas internas memorizadas por la instrucción S, se identifica con la letra R.

Figura 3.5.5.3 Representación de la bobina Reset

3.5.6 Metodología de programación : El PLC Telemecanique TSX 17-20 cuenta con un cartucho de programación gráfica llamado lenguaje PL7-2, el cual puede ser utilizado mediante un terminal de programación o consola TSX 407 ó mediante computador utilizando el paquete PL7-2 en ambiente DOS. Los programas se realizan de acuerdo a la nomenclatura e instrucciones descritas anteriormente y puede ser en diagramas Ladder o en diagramas secuenciales y cíclicos, en cuyo caso el fabricante le da el nombre de programación Grafcet o gráfico de orden etapa transición. 3.5.6.1 Programación utilizando terminal gráfico o consola TSX 407 : Este terminal está equipado con el cartucho de lenguaje TSX TS4 50F. Para su funcionamiento el terminal cuenta con el conector TSX 17ACC7 que proporciona la alimentación de voltaje a la consola y establece la completa compatibilidad con el autómata. Este debe conectarse en la entrada de comunicaciones adecuada, entrada 2 en la figura 3.5.6.1.a. En la misma figura la entrada 1 es utilizada para contador rápido o Encoder y la 2 para un modulo M1 adicional.

Figura 3.5.6.1.a Entradas de comunicaciones del PLC Telemecanique TSX 17-20

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La pantalla está constituida por un visualizador de cristal líquido que tiene seis líneas de veinticuatro caracteres cada una. Está dividida en cinco zonas "imaginarias". Figura 3.5.6.1.b.

Figura 3.5.6.1 Estructura de la pantalla del terminal de programación TSX 407

Zona 1 : reservada para hacer los gráficos en Ladder o en Grafcet. Zona 2 : reservada para la introducción y visualización de las direcciones y los comentarios. Zona 3 : reservada para la visualización de los acontecimientos del TSX 17-20 tales como defectos, funcionamientos particulares, entre otros. Zona 4 : reservada para la visualización del estado del autómata tales como modo Run, Stop, etc. Zona 5 : reservada para la visualización de los modos de funcionamiento del terminal, es decir, es el menú de opciones y a éste se accede por medio de las teclas dinámicas situadas inmediatamente debajo de la pantalla. La definición de las teclas de funciones del terminal se muestra en la tabla 3.5.6.1.

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Tabla 3.5.6.1 Teclas del terminal de programación TSX 407

3.5.6.2 Construcción de programas utilizando el terminal TSX 407 : Para la programación del autómata, el primer paso a seguir es el borrado del contenido de la memoria del sistema; para esto, asegúrese que el PLC se encuentre en modo Stop, de lo contrario, seleccione la opción DBG y luego Stop; una vez se encuentre en modo "paro", seleccione la opción PRG del menú principal, allí se debe seleccionar más menú con la figura / , ahora ya se puede borrar memoria con la opción CLM, Clear Memory, con ésto, el terminal propone configurar la memoria para recibir una estructura Ladder, LAD o Grafcet, SEQ, se elige el método que se desee utilizar. La programación en Ladder, se hace colocando elementos o funciones sobre unas líneas horizontales, en el momento de la programación se desglosa el diagrama en redes de contactos con cuatro líneas cada una, estas líneas llevan una "etiqueta" o Label que se identifica con la letra L y se designa como Li, donde i puede variar de 1 a 999, es decir, se puede construir un programa hasta de 3996 líneas. Para la programación en Grafcet, el TSX 17-20 cuenta con ocho "páginas" virtuales de P0 a P7, en las cuales se construye el programa; cada página contiene ocho columnas de C0 a C7 y catorce líneas de L0 a L13. Los programas en Grafcet, al igual que en el PLC Telemecanique Booleano descrito anteriormente, se construyen en las zonas preliminar, secuencial y posterior,

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basados en las etapas identificadas con la letra X y designadas como Xi. Con i de 0 a 16 para las iniciales y de 0 a 96 para las normales. 3.5.6.2.1 Zona de tratamiento preliminar : Contiene todas las instrucciones que no son Grafcet, tales como redes de contactos con información sobre marcha automática, manual, paro de emergencia, inicialización, configuraciones, etc. Todo el programa introducido en esta zona, se lee en cada giro de ciclo. Para realizar la zona preliminar, el paquete PL7-2 cuenta con variables internas conocidas como bits sistemas, identificados con las letras SY y designados como SYi, donde i puede variar desde el 00 hasta el 23. Los bits sistema más utilizados son los SY21, SY22, SY23, y están encargados de asegurar la gestión de los modos en marcha. Estos bits se deben programar en la zona de tratamiento preliminar de todas las aplicaciones, la descripción es la siguiente : 1. SY21: inicialización de Grafcet, Puesta al nivel lógico "1" a través de una bobina

Set, provoca la reinicialización del Grafcet, es decir, las etapas que se encuentren activas se desactivan y las etapas iniciales se activan.

2. SY22: puesta a cero del Grafcet, cuando se coloca al nivel lógico "1" a través de una bobina Set, desactiva la totalidad de las etapas del Grafcet.

3. SY23: fijación o preposicionamiento del Grafcet, puesta al nivel lógico "1" a través de una bobina Set, permite congelar el Grafcet en la etapa en curso, es decir, mantiene activas las etapas en curso y desactivas las demás.

La figura 3.5.6.2.1 muestra la zona preliminar utilizada en el capítulo cuarto par la codificación de diseños con una sola etapa inicial X1 en el PLC TSX 17-20. Si el diagrama secuencial y cíclico a programar contiene más de una etapa inicial, es necesario colocarlas en paralelo con X1. El fabricante recomienda realizar la zona preliminar en tres Labels diferentes.

Figura 3.5.6.2.1 Estructura típica de zona preliminar para PLC TSX 17-20

3.5.6.2.2 Zona de tratamiento secuencial : Contiene todas las instrucciones Grafcet tales como etapas iniciales, sucesión de etapas con sus respectivas transiciones. Las entradas y contactos de bobinas internas que conforman cada una de las transiciones, se escriben en forma Ladder.

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La tabla 3.5.6.2.2 agrupa los símbolos, funciones y usos de los elementos con que se elabora la zona secuencial.

Tabla 3.5.6.2.2 Símbolos y elementos Grafcet

Otras funciones importantes son : 1. Activación simultánea de etapas: permite que se activen simultáneamente varias

etapas, 4 por pantalla y como máximo 16 por Grafcet. El símbolo y el significado gráfico se muestran en la figura 3.5.6.2.2.

2. Desactivación simultánea de etapas: permite que se desactiven simultáneamente varias etapas, 4 por pantalla y como máximo 16 por Grafcet. El símbolo y el significado gráfico se muestran en la figura 3.5.6.2.2.

Figura 3.5.6.2.2 Activación y desactivación simultánea de etapas

3.5.6.2.3 Zona de tratamiento posterior : Contiene en forma de redes de contactos Ladder las acciones asociadas a cada etapa, para ello es necesario colocar contactos con los nombres de las etapas donde se quieran las acciones. Estas acciones pueden ser: Activación de salidas, saltos a otra etapa, activación temporizados y bloques especiales, etc. 3.5.6.3 Construcción de programas utilizando conexión al computador : Como se mencionó anteriormente, ésta es otra manera de programar el PLC, se cuenta un programa de lenguaje PL 7-2, que funciona bajo ambiente DOS, es de aclarar que éste es el mismo lenguaje que contiene el cartucho TSX TS4 50F.

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Desde el punto de vista de la conexión física, el computador se puede conectar directamente al PLC sin necesidad de hacer uso del conector TSX 17ACC7. El cable que comunica al autómata con el computador a través de su puerto serial, debe tener el interruptor ubicado en su conector en la posición PLC. Para la construcción de programas se tiene la misma filosofía que en la consola de programación, es decir, el programa ofrece un menú en la parte inferior de la pantalla y las teclas dinámicas se reemplazan por las teclas F1,..., F10; la tecla Quit es reemplazada por la tecla Delete. Al computador ser encendido, siempre carga automáticamente el lenguaje PL7-2. Así como se hace con la consola, lo primero es definir si la aplicación a realizar es Ladder o Grafcet, luego se borra el contenido de la memoria y el programa se realiza con las teclas de función F1 a F10. 3.6 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC Koyo 205 CON CPU DL-240 Los PLCs marca Koyo, cuentan con cuatro diferentes familias, cada una con características un poco distintas, dichas familias son la 105, 205, 305 y 405, en el laboratorio se dispone de dos DirectLOGIC 205 para ser conectados a 120 ó 220 V AC, hay tres tipos diferentes de CPU, está la CPU DL-230, la DL-240 y la DL-250, siendo la DL-240 con la que contamos en el laboratorio. La DL-240 es una CPU modular de 3.8 KB de memoria de programa y una velocidad de acceso de 1.4 µs; los programas son almacenados en una memoria EEPROM con una capacidad de 2.5 KB; ofrece dos puertos de comunicación. El Port 1 permite conectar el PLC al computador sin necesidad de Hardware adicional. El Port 2 permite construir redes con otros PLC. La DL-240 cuenta con tres modos de operación : 1. Program Mode: Bajo éste, no se puede ejecutar ningún programa, solo se

fabrican y corrigen programas. Adicionalmente, se permite variar algunos parámetros a la CPU.

2. Run Mode: Se ejecuta el programa que se envíe al PLC o el que allí esté almacenado. En este modo de funcionamiento, la unidad de tratamiento de la señal estará sensando periódicamente nuestra ordenes a través del módulo de entradas y ejecutándolas a través del módulo de salidas.

3. Test Mode: Este modo permite mantener el estado de las salidas y otros parámetros del PLC mientras se conmuta entre los modos Program y Run.

Los anteriores modos de operación se pueden controlar de dos maneras : 1. Con el interruptor Term-Run colocado en la parte superior del PLC 2. Desde el programa DirectSOFT, siempre y cuando el interruptor se encuentre

en la posición Term, de lo contrario será ignorada la orden, este programa lo proporciona la marca Koyo para el manejo de sus PLCs.

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Existen tres consideraciones muy importantes para la programación de los PLCs Koyo : 1. El PLC trabaja con un sistema de numeración octal, es decir, ningún elemento

está referenciado con los números 8 o 9, por ejemplo el número 128 no existe, el número 192 no existe, el número 115 si existe.

2. Todo programa deberá terminar con la bobina End, ésto le indicará a la CPU hasta donde ejecutar el programa.

3. Todos los temporizados son del tipo ON-Delay. Los principales símbolos e instrucciones con que cuenta DirectSOFT para la programación de PLCs Koyo se describen a continuación. 3.6.1 Etapas iniciales y normales : Las iniciales ISG entran activadas cuando el PLC entra en modo RUN. Las etapas normales SG solo se ejecutan cuando son activadas en el programa. Es importante notar que las etapas también pueden manejar contactos que serán referenciados con la letra S y el número de la etapa a la cual pertenecen. Ambas etapas se pueden designar con números entre el 0 y el 777.

Figura 3.6.1 Representación de etapas

3.6.2 Entradas : Son representadas por contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados según la necesidad y se identifican con la letra X. Cada PLC cuenta con un módulo de diez y seis entradas, sobre él, estas se separadas en dos bloques de a ocho y numerado cada uno desde X0 hasta X7. En el programa se identifican de X0 a X7 para el primer bloque y de X10 a X17 para el segundo y como el módulo solo cuenta con ocho leds indicadores, un selector A, B ubicado en la parte superior izquierda, permite ver la operación del primer grupo de entradas estando en la posición A y del segundo grupo estando en la posición B.

Figura 3.6.2 Representación de entradas

3.6.3 Salidas : Son representadas por bobinas tipo Out y se identifican con la letra Y. Se cuenta con un módulo que contiene dos grupos de ocho salidas numeradas de Y0 a Y7, para el primer grupo y de Y10 a Y17 para el segundo.

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Figura 3.6.3 Representación de salidas

3.6.4 Bobinas internas : Son bobinas tipo Out y se identifican con la letra C y un número entre 0 y 377, sus contactos se designan igualmente con la letra C y el número de la bobina.

Figura 3.6.4 Representación de relés internos

3.6.5 Temporizados : Se encuentran en las cajas o Boxes llamadas Timer/Counter/Sr, se identifican con la letra T y un número entre 0 y 177 para los simples ó entre 0 y 176 para los acumulativos, ambos llevan la letra K acompañada de un número que multiplicado por la base de tiempo da el valor de retardo del temporizado. Todos son de tipo ON-Delay. 3.6.5.1 TMR : Temporizado simple que trabaja con una base de tiempo de 0.1 s, su límite de tiempo es de 999.9 s. Por ejemplo; para programar un temporizado de cinco segundos de retardo, es necesario darle el valor 50 a la constante K. La puesta a “1” lógico su entrada inicia la temporización la puesta a “0” lógico lo resetea.

Figura 3.6.5.1 Representación de temporizados TMR

3.6.5.2 TMRF : Temporizado simple que trabaja con una base de tiempo de 0.01 s, su límite de tiempo es de 99.99 s. Por ejemplo; para programar un temporizado con 10 centésimas de segundos de retardo, es necesario darle el valor de 10 a la constante K. La puesta a “1” lógico de su entrada inicia la temporización, la puesta a “0” lógico lo resetea.

Figura 3.6.5.2 Representación de temporizados TMRF

3.6.5.3 TMRA : Temporizado acumulativo con base de tiempo 0.1 s, su límite de tiempo es de 9999999.9 s y se configuran igual que los dos anteriores. En este caso el valor acumulativo no se borra al deshabilitar la entrada, sino que se almacena para continuar la cuenta cuando se habilite nuevamente y solo se borra al poner a “1” lógico la entrada R, Reset.

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Figura 3.6.5.3 Representación de temporizados TMRA

3.6.5.4 TMRAF : Temporizado acumulativo que opera igual que el anterior, tiene base de tiempo de 0.01 s y un límite de tiempo de 99999.9 s.

Figura 3.6.5.4 Representación de temporizados TMRAF

Todos los temporizados tienen contactos denominados con el mismo nombre del elemento al cual pertenece. 3.6.6 Bobinas auxiliares : Además de las etapas iniciales y normales, entradas, salidas, temporizados y contadores, existen instrucciones representadas por bobinas y que hacen más fácil, rápida y eficiente la programación de los PLCs Koyo. 3.6.6.1 Jump : Permite "saltar " o pasar de una etapa a otra, con la particularidad de desactivar de manera automática la etapa de origen, junto con las instrucciones que no se encuentren bajo la instrucción Set.

Figura 3.6.6.1 Representación de bobinas Jump

3.6.6.2 Set : Permite memorizar una o varias entradas, salidas, relés internos y etapas.

Figura 3.6.6.2 Representación de bobinas Set

3.6.6.3 Reset : quita la memoria de entradas, salidas, relés internos, etapas, temporizados y contadores activados previamente bajo bobina Set.

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Figura 3.6.6.3 Representación de bobinas Reset

3.6.6.4 End : Es una bobina obligatoria al final de todo programa.

Figura 3.6.6.4 Representación de bobinas End

3.6.7 Metodología de programación : Los PLCs marca Koyo se programan en forma gráfica basada en los diagramas secuenciales y cíclicos, dicha programación es llamada por los fabricantes lenguaje RLL PLUSProgramming y se realiza mediante las instrucciones del Software DirectSOFT descritas anteriormente. 3.6.7.1 Construcción de los programas : Para programar una aplicación se asigna a los elementos e instrucciones del diagrama general secuencial y cíclico, los nombres e instrucciones descritos anteriormente para PLC Koyo anteriormente y se realiza el programa en el software DirectSOFT, cuya ruta de acceso se muestra en la figura 3.6.7.1.a.

Figura 3.6.7.1.a Ruta de acceso al software DirectSOFT

Inicialmente el programa abre la ventana Launch de la figura 3.6.7.1.b, ella está dividida en cuatro secciones.

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Haciendo doble clic sobre el icono DSP 2.0 de la sección applets , presenta la ventana de la figura 3.6.7.1.c, para el inicio de nuevo proyecto; Haciendo doble clic en la sección Utilities, se obtiene información a cerca de las versiones y propiedades de los demás programas contenidos en el paquete de programación; la sección Documents contiene el listado con todos los proyectos almacenados; la sección Links, permite realizar vínculos a otras aplicaciones como Excel, Quattro Pro, etc. En las secciones 5.2 y 5.3 se muestra el procedimiento para realizar vínculos a Microsoft Excel y a Lookout.

figura 3.6.7.1.b Ventana principal de DirectSOFT

En la ventana de nuevo proyecto se suministra la información sobre la familia del PLC, 205 para nuestro caso; el tipo de CPU , DL-240 y el nombre deseado para el proyecto.

figura 3.6.7.1.c Ventana de nuevo proyecto

Después de terminado el diálogo aparece la ventana de programación en el modo de edición, figura 3.6.7.1.d, es allí donde se desarrolla la nueva aplicación.

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Figura 3.6.7.1.d Ventana programación, en el modo de edición y con la paleta de

herramientas activada. 3.6.7.2 Documentación de los programas : Cuando se ha construido el programa y éste ha funcionado correctamente es muy recomendable documentarlo y asignar Nicknames o "apodos", información de conexión y descripción a cada uno de los elementos, para ésto se debe desactivar el modo Edit haciendo clic en Edit Mode, del submenú Edit o presionando las teclas CTR+E, luego se hace doble clic sobre el elemento que se desea documentar y aparecerá la ventana de diálogo de la figura 3.6.7.2.a, llamada Element Browser y con los campos: Element, Nickname, Wiring Info y Description.

Figura 3.6.7.2.a Ventana de diálogo para la documentación de elementos

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Al llenar los campos deseados y hacer clic en Write Detail y luego en Exit. En la ventana de edición se debe visualizar de inmediato en la parte superior del elemento; el nombre, el apodo, la información de conexión y la descripción, de lo contrario hay que habilitar la opción de visualización, este propósito se logra de dos maneras. 1. Haciendo clic derecho sobre el elemento y seleccionando Option..., aparecerá la

ventana de diálogo de la figura 3.6.7.2.b y en su opción Ladder se habilitan los campos que se quieren ver documentados.

Figura 3.6.7.2.b Ventana de diálogo para ver la documentación de elementos

2. Haciendo clic en el submenú View de la barra de herramientas, se selecciona

Options… y se repite el procedimiento anterior. La ventana de edición con la documentación proporcionada en la figura 3.6.7.2.a se muestra en la figura 3.6.7.2.c.

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Figura 3.6.7.2.c Ventana de diálogo con documentación de elementos

3.6.7.3 Ejecución de los programas : Para ejecutar el programa es necesario llevarlo a información binaria mediante la compilación y luego guardarlo en el disco duro, estos dos propósitos se logran haciendo clic en la secuencia de la figura 3.6.7.3.a.

Figura 3.6.7.3.a Compilado y guardado de programa en el disco duro

Ya con el programa compilado y guardado en el disco duro y con el PLC conectado al puerto COM2 del computador, se sigue el procedimiento de la figura 3.6.7.3.b y aparecerá una ventana de diálogo como la figura 3.6.7.3.c.

3.6.7.3.b Conexión en software del PLC al computador

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Figura 3.6.7.3.c Selección del tipo de Link a utilizar

En esta última ventana se selecciona el tipo de conexión o Link a utilizar y se hace clic en la opción Select. En la sección 5.2.1 del capítulo se describe el significado y la creación de un Link de comunicaciones. La ventana de la figura 3.6.7.4.d indicará que la comunicación se ha establecido.

Figura 3.6.7.4.d Establecimiento de la comunicación entre el computador y el PLC

Si el programa almacenado en el PLC difiere del almacenado en el disco, una ventana de diálogo preguntará si se utiliza el disco o el PLC. En caso de seleccionar disco, el programa existente en el PLC será borrado, si la selección es PLC, la aplicación desarrollada en el monitor será borrada y se escribe la que esté contenida en el autómata. 3.6.7.4 Impresión programas : Una gran ventaja del trabajo bajo ambiente Windows es la facilidad de concatenar las herramientas de los programas y la estandarización de las mismas, para la impresión, el programa nos brinda la comodidad de seleccionar si queremos o no imprimir los nombres de elementos, apodos, información de conexionado, comentarios y el número de columnas y otras opciones. A la ventana de la figura 3.6.7.4 se accede con la opción Print Preview del submenú File de la barra de herramientas y es la que nos permite configurar la impresión del programa.

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Figura 3.6.7.4 Ventana para la configuración de impresión

3.7 DESCRIPCION GENERAL DEL PLC ABB PROCONTIC K200 En el laboratorio se cuenta con dos PLCs ABB Procontic K200, los cuales deben ser conectados a 220 V AC. Las principales instrucciones y la nomenclatura para la programación se describen a continuación. 3.7.1 Entradas : Se cuenta con doce entradas digitales identificadas como 0i, donde i puede variar de 0 a 7 y de 10 a 13, es decir se tienen las entradas 00,.. 07, 010, …, 017. Pueden tener contactos abiertos y cerrados identificados con el mismo nombre de la entrada. 3.7.2 Salidas : Se cuenta con ocho salidas digitales a relé, cada una con dos terminales externos identificados en el módulo como W0-50, W1-51, ….,W7-57. Los terminales W no se encuentran unidos internamente, dicha conexión se debe hacer entre los terminales de las salidas a utilizar, en el programa simplemente se designan como 50, 51,….,57. Las salidas pueden tener contactos abiertos y cerrados identificados con el mismo nombre de la salida. 3.7.3 Bobinas internas : Se tienen 51 bobinas internas identificadas como 200, 201, 202,….250. En este PLC, las bobinas con memoria de tampón, que conservan su estado de operación aún cuando exista una interrupción de la alimentación al PLC, se identifican desde el número 400 al 557.

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3.7.4 Temporizados : Se identifican con la letra T y un número de cinco cifras, donde las dos primeras son el número asignado al temporizado y las tres restantes, el tiempo de retardo en segundos. Por ejemplo; para un temporizado número 01 con retardo de 20 segundos, la instrucción será : T01020. Los temporizados tienen contactos abiertos y cerrados, identificados con la letra T y las dos cifras que indican el número asignado al elemento. El tiempo de retardo no se tiene en cuenta. 3.7.5 Metodología de programación : Los diagramas se transfieren al PLC en forma de listado de instrucciones equivalentes utilizando un terminal de programación y basándose en diagramas Ladder únicamente. Para ello se asigna a el diagrama general la nomenclatura utilizada para designar entradas, salidas, relés internos y temporizados descrita anteriormente y la forma como se encuentran interconectados los elementos, se transcribe al PLC mediante las instrucciones de la tabla 3.7.5. INSTRUCCIÓN SIGNIFICADO FUNCIÓN DESCRIPCIÓN

! Load

Inicia una línea con un contacto N.O

! N Load Not

Inicia una línea con un contacto N.C

& And

Conexión serie de un contacto N.O

& N And Not

Conexión serie de un contacto N.C

/ Or

Conexión paralelo de un contacto N.O

/ N Or Not

Conexión paralelo de un contacto N.C

& STR And (Memoria intermedia)

Conexión serie de dos ramas

/ STR Or (Memoria intermedia)

Conexión paralelo de dos ramas

FUN 99 End Program

Instrucción obligatoria al final del todo programa

Tabla 3.7.5 Instrucciones para programar los PLCs ABB

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4. DISEÑOS DESARROLLADOS EN LOGICA PROGRAMADA

En este capítulo se presentan diseños que muestran la forma de realizar y codificar una programa para la automatización de máquinas o equipos por medio de PLCs. Al igual que en el capítulo segundo; estos diseños son la base de las grandes aplicaciones y están referidos a los elementos disponibles en el laboratorio. Los más pedagógicos se codifican en los lenguajes : 1. Ladder y Grafcet para PLCs Telemecanique Gráfico y Telemecanique Booleano. 2. RLL PLUSProgramming para PLCs Koyo 3. Ladder para PLCs ABB. Sólo se utilizan temporizados tipo ON y en los diagramas Ladder no se coloca la nomenclatura para identificar los terminales de los relés, contactores y sus contactos, pues el objetivo en este caso es reemplazarlos por las instrucciones equivalentes de cada tipo de PLC. 4.1 TREN DE PULSOS CON UN TEMPORIZADO TIPO ON Los trenes de pulsos de la figura 4.1 permiten activar una carga intermitentemente a través de las bobinas A ó B. Como se utiliza un solo temporizado el tiempo de operación y el de reposo es igual.

Figura 4.1 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

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Si la salida es tomada en A la carga inicia activada durante el tiempo ajustado al temporizado TR1 ó T1; si es tomada en B inicia desactivada durante el mismo tiempo. 4.1.1 Asignación, Programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T.B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: Arranque = I0,2 , Paro = I0,3 ; Salidas: A = O0,2 , B = O0,3 ; Relés internos: CR1 = B10 ; CR2 = B11 ; Temporizado: TR1 = T1.

Figura 4.1.1.a Diagrama Ladder con asignación para T. B

Figura 4.1.1.b Programa Ladder paraT.B

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Figura 4.1.1.c Programa Ladder para T.G

Figura 4.1.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

Figura 4.1.1.e Programa Grafcet para T.B

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Figura 4.1.1.f Programa Grafcet para T.G

Figura 4.1.1.g Conexión de entradas y salidas para PLCs T.B y T.G

4.1.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: Arranque = X2 , Paro = X3 ; Salidas A : Y2 , B = Y3 ; Temporizado: T1 = T1.

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Figura 4.1.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

Figura 4.1.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

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Figura 4.1.2.c. Programa en plusProgramming para PLC Koyo

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4.1.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: Arranque = 02 , Paro = 03 ; Salidas: A = 52 , B = 53 ; Relés internos: CR1 = 200 , CR2 = 201 ; Temporizado: TR1 = T1005.

Figura 4.1.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.1.3.b Programa Ladder para ABB

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Figura 4.1.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.2 TREN DE PULSOS CON DOS TEMPORIZADOS TIPO ON Los trenes de pulsos de la figura 4.2 permiten activar una carga intermitentemente a través de las bobinas A ó B. Como se utilizan dos temporizados existe control independiente sobre el tiempo de encendido y el tiempo de apagado.

Figura 4.2 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

Si la salida es tomada en A la carga inicia activada durante el tiempo ajustado al temporizado TR1 ó T1; si es tomada en B inicia desactivada durante el tiempo ajustado a TR2 ó T2.

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4.3 USO DE TEMPORIZADO EXTERNO TIPO OFF Para codificar un programa Ladder que contenga temporizados tipo OFF, en los PLCs que no los manejen, se pueden emplear dos métodos: 1. Simularlos inicialmente en el diseño Ladder con temporizados tipo ON y luego

codificar el programa con el diseño modificado. 2. Utilizar una salida del PLC para permitir la alimentación de la bobina de un

temporizado externo tipo OFF y conectar sus contactos a las entradas del PLC. El primer método se trato en la sección 2.4 del capítulo segundo, en esta sección trataremos el segundo y consiste en cambiar del diagrama Ladder, la bobina del temporizado tipo OFF por la salida utilizada para energizar la bobina del módulo externo y los contactos instantáneos y temporizados por las entradas en las cuales se conecten los contactos del módulo El programa se codifica basándose en el diagrama modificado. La figura 4.3 es el circuito de control de un tren de pulsos con temporizados ON y OFF, en las secciones 4.3.1 y 4.3.2 se utiliza un módulo externo para reemplazar el temporizado OFF. Como generalmente no se realizan diseños en secuencial y cíclico con temporizados tipo OFF, el ejemplo solo es codificado para los PLCs programables en base a diagramas Ladder.

Figura 4.3 Diagrama general Ladder

Si la salida es tomada en A la carga inicia activada durante el tiempo ajustado al temporizado TR1; si es tomada en B inicia desactivada durante ese mismo tiempo.

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4.3.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: Arranque = I0,2 , Paro = I0,3 , Entrada del contacto externo TR2 T.O = I0,4 ; Salidas: A = O0,2 , B = O0,3 , Salida a la bobina del temporizado externo TR2 = O0,4 ; Relés internos: CR = B10 ; Temporizado: TR1 = T1.

Figura 4.3.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

Figura 4.3.1.b Programa Ladder para T.B

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Figura 4.3.1.c Programa Ladder para T.G

Figura 4.3.1.d Conexión de entradas y salidas para T.B y T.G

4.3.2 Asignación, programación y conexiones para PLC ABB : Entradas: Arranque = 02 , Paro = 03 , Entrada del contacto externo TR2 = 04 ; Salidas: A = 52 ; B = 53 , Salida a la bobina del temporizado externo TR2 = 54 ; CR = 200 ; Temporizado: TR1 = T1005.

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Figura 4.3.2.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.3.2.b Programa Ladder para ABB

Figura 4.3.2.c Conexión de entradas y salidas para ABB

72

4.4 FUNCION “REFRESCO” CON TEMPORIZADO TIPO ON La figura 4.4 muestra los diagramas ladder y secuencial y cíclico de una aplicación en la cual es necesario seguir dando orden de arranque al circuito, o la salida manejada por la bobina A se apagará. El tiempo en dar cada nueva orden de “refresco” debe ser menor al ajustado al temporizado TR1 ó T1. El diseño de función refresco con temporizado tipo OFF se presentó en la figura 2.6 del capítulo segundo.

Figura 4.4 Diagramas generales Ladder y secuenciales y cíclicos

4.5 SECUENCIA A, B Las secuencias de la figura 4.5 manejan las bobinas A y B de la siguiente manera : Un primer pulso P1 activa la bobina A, un segundo pulso P1 activa la bobina B y el primer ciclo finaliza. Un nuevo pulso P1 activa la bobina A dando inicio a un segundo ciclo. Las bobinas mencionadas operan sólo mientras el pulsador está presionado.

73

Figura 4.5 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.6 SECUENCIA A, A , B, B Las secuencias de la figura 4.6 manejan las bobinas A y B de la siguiente manera : Cada pulso P1 activa una de ellas conservando el orden A, A, B, B. Una vez se llega a B por segunda vez, el primer ciclo finaliza y un nuevo pulso P1 activa la bobina A dando inicio a un segundo ciclo. Las bobinas mencionadas operan sólo mientras el pulsador está presionado.

Figura 4.6 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

74

4.6.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P1 = I0,2 ; Salidas: A = O0,2 , B = O0,3 ; Relés internos: CR1 = B10 , CR2 = B11 , CR3 = B12.

Figura 4.6.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

Figura 4.6.1.b Programa Ladder para T.B

75

Figura 4.6.1.c Programa Ladder para T.G

Figura 4.6.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

76

Figura 4.6.1.e Programa Grafcet para T.B

Figura 4.6.1.f Programa Grafcet para T.G

77

Figura 4.6.1.g Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

4.6.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P1 = X2 ; Salidas: A : Y2 , B = Y3.

Figura 4.6.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

78

Figura 4.6.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

79

Figura 4.6.2.d Programa en plusProgramming para PLC Koyo

80

4.6.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P1 = 02 ; Salidas: A = 52 , B = 53 ; Relés internos: CR1 = 200 , CR2 = 201 , CR3 = 202.

Figura 4.6.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.6.3.b Programa Ladder para ABB

81

Figura 4.6.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.7 SECUENCIA A, B, C, D Las secuencias de la figura 4.7 manejan las bobinas A, B, C y D de la siguiente manera : Cada pulso P1 activa una diferente conservando el orden A, B, C y D. Al llegar a D, el primer ciclo finaliza y un nuevo pulso P1 activa la bobina A dando inicio a un segundo ciclo. Las bobinas mencionadas operan sólo mientras el pulsador está presionado

Figura 4.7 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

82

4.8 SECUENCIA A, B, C, D Las secuencias de la figura 4.8 manejan las bobinas A, B, C y D de la siguiente manera : Cada pulso P1 activa una diferente conservando el orden A, B, C, D, B y C. Una vez se llega C, el primer ciclo finaliza y un nuevo pulso P1 activa la bobina A dando inicio a un segundo ciclo. Las bobinas mencionadas operan sólo mientras el pulsador está presionado.

Figura 4.8 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.9 SECUENCIA A, B, C, D Las secuencia de la figura 4.9 manejan las bobinas A, B, C y D de la siguiente manera : Cada pulso P1 activa una diferente conservando el orden A, B, C, D, C, y B. Una vez se llega a B por segunda vez, el primer ciclo finaliza y un nuevo pulso P1 activa la bobina A dando inicio a un segundo ciclo. Las bobinas mencionadas operan sólo mientras el pulsador está presionado.

83

Figura 4.9 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.10 ENCENDIDO Y APAGADO DE UNA CARGA MEDIANTE DOS PULSADORES Los diseños de la figura 4.10 permiten encender y apagar una carga mediante las bobinas A y B, con las siguientes condiciones : Si la carga se activa con el pulsador P1 solo puede ser apagada pulsando P2, si es encendida con P2 sólo puede ser apagada pulsando P1.

84

Figura 4.10 Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.11 ENCENDIDO Y APAGADO DE CUATRO CARGAS UTILIZANDO DOS PULSADORES Los diseños de las figuras 4.11.a y 4.11.b activan las bobinas M, N, O y P con las siguientes condiciones : Pulsar P1 P1 activa M, pulsar P1 P2 activa N, pulsar P2 P1 activa O y pulsar P2 P2 activa P. No importa el orden de encendido y se puede llegar a tener todas las salidas encendidas a la vez. El pulsar simultáneamente P1 y P2 apaga todas las activas.

85

Figura 4.11.a Diagrama general Ladder

Figura 4.11.b Diagramas generales secuenciales y cíclicos

86

4.11.1 Asignación, programa y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P1 = I0,2 , P2 = I0,3 ; Salidas: M = O0,2 , N = O0,3 , O = O0,4 , P = O0,5 ; Relés internos: CR1 = B10 , CR2 = B11 , A = B12 , B = B13 , C = B14 , D = B15 , E = B16 , F = B17 , G = B18 , H = B19 , I = B20 , J = B21 , K = B22 , L = B23 , Q = B24.

Figura 4.11.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

Figura 4.11.1.b Programa Ladder para T.B

87

Figura 4.11.1.c Primera parte de Programa Ladder para T.G

88

Figura 4.11.1.d Segunda de Programa Ladder para T.G

Figura 4.11.1.e Diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para T.B

89

Figura 4.11.1.f Programa Grafcet para T.B

Figura 4.11.1.g Programa Grafcet para T.G

90

Figura 4.11.1.h Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

4.11.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P1 = X2 , P2 = X3 ; Salidas: M = Y2 , N = Y3 , O = Y4 , P = Y6.

Figura 4.11.2.a Diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para Koyo

91

Figura 4.11.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

92

Figura 4.11.2.c Programa en plusProgramming para PLC Koyo

93

4.11.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P1 = 02 , P2 = 03 ; Salidas: M = 52 , N = 53 , O = 54 , P = 55 ; Relés internos: CR1 = 200 , CR2 = 201 , A = 202 , B = 203 , C = 204 , D = 205 , E = 206 , F = 207 , G = 208 , H = 209 , I = 210 , J = 211 , K = 212 , L = 213 , Q = 214.

Figura 4.11.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

94

Figura 4.11.3.b Programa Ladder para ABB

Figura 4.11.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.12 DETECCION DE FALLAS UTILIZANDO MICROSUICHES

En los diseños de la Figura 4.12 se emplean dos microsuiches de tipo normalmente abierto denominados MS1 y MS2, para monitorear el funcionamiento de una operación en la cual existe la probabilidad de producirse dos fallas denominadas

95

F1 y F2, se utilizan dos pilotos indicadores B1 y B2, una alarma o sirena AL y un pulsador de alarma recibida AR. Cuando ocurre una de las dos fallas se cierra el microsuiche correspondiente, ésto activa la alarma y enciende el piloto. Si la falla es temporal, al apagar la alarma también se apaga el piloto indicador, si es permanente sigue encendido hasta que se corrija.

Figura 4.12 Diagramas generales Ladder y secuenciales y cíclicos

4.12.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: MS1 = I0,2 , MS2 = I0,3 , Pulsador AR = I0,4 ; Salidas: B1 = O0,2 , B2 = O0,3 , AL = O0,4 ; Relés internos: F1 = B10 , F2 = B11 , Z = B12 , Relé AR = B13 , AR1 = B14 , AR2 = B15.

96

Figura 4.12.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

Figura 4.12.1.b Programa Ladder para T.B

97

Figura 4.12.1.c Programa Ladder para T.G

Figura 4.12.1.d Diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para T.B

98

Figura 4.12.1.e Programa Grafcet para T.B

Figura 4.12.1.f Programa Grafcet para T.G

99

Figura 4.12.1.g Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G 4.12.2 Asignación, programa y conexiones para PLC Koyo : Entradas: MS1 = X2 , MS2 = X3 , Pulsado AR = X4 ; Salidas: B1 = Y2 , B2 = Y3, AL = Y4.

Figura 4.12.2.a Diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para Koyo

Figura 4.12.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

100

Figura 4.12.2.c Programa en plusProgramming para PLC Koyo

101

4.12.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: MS1 = 02 , MS2 = 03 , Pulsado AR = 04 ; Salidas: B1 = 52 ; B2 = 53 , AL = 54 ; Relés internos: F1 = 200 , F2 = 201 , Z = 202 , RELE AR = 203 , AR1 = 204 , AR2 = 205.

Figura 4.12.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.12.3.b Programa Ladder para ABB

102

Figura 4.12.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.13 MANEJO DE MOTOBOMBAS UTILIZANDO SENSORES DE NIVEL Los diagramas de la figura 4.13.b manejan dos motobombas MB1 y MB2, a través de las bobinas A y B, las motobombas controlan el nivel de líquido en un tanque de aguas lluvias. El cual cuenta con un sensor de nivel, flotador, que internamente tiene un microsuiche MS1 ubicado en un nivel permitido y otro similar MS2 ubicado en un nivel de emergencia. Las motobombas deben trabajar en forma alternada por acción de MS1 en los niveles de líquido permitido. En el caso de alcanzar el nivel de emergencia establecido o determinado por MS2, la segunda motobomba en turno actuará como respaldo y deberá ayudar a la primera hasta lograr el nivel inferior en el cual se desactiva MS1.

Figura 4.13.a Circuito de potencia

103

Figura 4.13.b Diagramas generales Ladder y secuenciales y cíclicos

4.14 ENCENDIDO SECUENCIAL DE TRES MOTORES MONOFASICOS Los diseños de la figura 4.14.b arrancan tres motores monofásicos a través de las bobinas M1, M2 y M3, con las siguientes condiciones de operación : Debe arrancar primero el motor uno, luego el dos y posteriormente el tres. El apagado se debe hacer en orden contrario, es decir, se apaga primero el motor tres, luego el dos y por último el uno. Cada motor cuenta con sus correspondientes pulsadores de arranque y paro. Por seguridad se dispone un paro de emergencia para apagar todos los que se encuentren funcionando en un momento dado. La conexión interna de los devanados de los motores monofásicos del laboratorio se muestra en la sección 2.1.1 del capítulo segundo.

104

Figura 4.14.a Circuito de potencia

Figura 4.14.b Diagramas generales Ladder y secuenciales y cíclicos

105

4.15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION MANUAL Los diagramas de las figuras 4.15.b y 4.15.c son los circuitos de control para el arranque de un motor trifásico con inversión manual, el funcionamiento es el siguiente : Si inicialmente se pulsa PF el motor arranca por derecha hasta una orden de paro P, o de inversión PR. Si inicialmente se pulsa PR el motor arranca por izquierda hasta una orden de paro P, o de inversión PF. La acción del temporizado TR evita una inversión de marcha brusca. La conexión interna de los devanados de los motores trifásicos del laboratorio se muestra en la sección 2.1.2 del capítulo segundo.

Figura 4.15.a Circuito de potencia y diagrama de funcionamiento

Figura 4.15.b Diagrama general Ladder

106

Figura 4.15.c Diagrama general secuencial y cíclico

4.15.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P = I0,2 , PF = I0,3 , PR = I0,4 ; Salidas: F = O0,2 , R = O0,3 ; Relés internos: CRF = B10 , CRR = B11 , CR1 = B12 ; Temporizado: TR = T1.

Figura 4.15.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

107

Figura 4.15.1.b Programa Ladder para T.B

Figura 4.15.1.c Programa Ladder para T.G

108

Figura 4.15.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

Figura 4.15.1.e Programa Grafcet para T.B

109

Figura 4.15.1.f Programa Grafcet para T.G

Figura 4.15.1.g Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

110

4.15.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P = X2 , PF = X3 , PR = X4 ; Salidas: F = Y2 , R = Y3 ;Temporizado: TR = T1.

Figura 4.15.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

Figura 4.15.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

111

Figura 4.15.2.c Programa en plusProgramming para PLC Koyo

112

4.15.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P = 02 , PF = 03 , PR = 04 ; Salidas: F = 52 , R = 53 ; Relés internos: CRF = 200 , CRR = 201 , CR1 = 202 ; Temporizado: TR = T01007.

Figura 4.15.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.15.3.b Programa Ladder para ABB

113

Figura 4.15.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.16 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION DADA POR MICROSUICHES Los diagramas de las figuras 4.16.c y 4.16.d son los circuitos de control para el arranque de un motor trifásico con inversión dada por microsuiches y a través de las bobinas F y R, el funcionamiento es el siguiente : Si inicialmente se pulsa PF el motor arranca por derecha hasta que la pieza manejada accione el microsuiche MSD, lo cual produce la inversión a marcha izquierda; Si inicialmente se pulsa PR el motor arranca por izquierda hasta que la pieza manejada accione el microsuiche MSI, lo cual produce inversión a marcha derecha. Una orden de paro P apaga el motor sin importar el sentido de giro en que se encuentre. La función del temporizado TR1 en el circuito de control, es evitar una inversión de marcha brusca. La conexión interna de los devanados de los motores trifásicos del laboratorio se muestra en la sección 2.1.2 del capítulo segundo.

Figura 4.16.a Circuito de potencia y ubicación de los microsuiches

114

Figura 4.16.b Diagrama de funcionamiento

Figura 4.16.c Diagrama general Ladder

115

Figura 4.16.d Diagrama general secuencial y cíclico

4.17 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION AUTOMATICA Los diagramas de la figura 4.17.b son los circuitos de control para el arranque de un motor trifásico con inversión automática a través de las bobinas F y R, el funcionamiento es el siguiente : El motor arranca por derecha con una orden PF o por izquierda con una orden PR, en ambos casos lo hace durante un tiempo t1 ajustado al temporizado T1, luego para un tiempo t2 ajustado al temporizado T2 y seguidamente arranca en sentido contrario al de la marcha inicial, también un tiempo t1. Una orden de paro P apaga el motor sin importar el sentida de giro en que se encuentre. La conexión interna de los devanados de los motores trifásicos del laboratorio se muestra en la sección 2.1.2 del capítulo segundo.

Figura 4.17.a. Circuito de potencia y diagrama de funcionamiento

116

Figura 4.17.b Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.17.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P = I0,2 , PF = I0,3 , PR = I0,4 ; Salidas: F = O0,2 , R = O0,3 ; Relés internos: CR1 = B10 , D = B11 , I = B12 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

117

Figura 4.17.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

Figura 4.17.1.b. Programa Ladder para T.B

118

Figura 4.17.1.c Programa Ladder para T.G

Figura 4.17.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

119

Figura 4.17.1.e Programa Grafcet para T.B

120

Figura 4.17.1.f Programa Grafcet para T.G

Figura 4.17.1.g Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

4.17.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P = X2 , PF = X3 , PR = X4 ; Salidas: F = Y2 , R = Y3 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

Figura 4.17.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

121

Figura 4.17.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

122

Figura 4.17.2.c Programa en plusProgramming para PLC Koyo

123

4.17.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P = 02 , PF = 03 , PR = 04 ; Salidas: F = 52 , R = 53 ; Relés internos: CR1 = 200 , D = 201 , I = 202 ; Temporizados: T1 = T01010, T2 = T02007.

Figura 4.17.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.17.3.b Programa Ladder para ABB

124

Figura 4.17.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.18 ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON INVERSION Y FUNCIONAMIENTO AUTOMATICO, SEMIAUTOMATICO, PARCIAL E INTERMITENTE En este diseño se logra que el motor presentado en la figura 4.17.a y manejado por uno de los circuitos de control de la figura 4.17.b, además de funcionar automáticamente, trabaje en forma semiautomática, parcial y de intermitencia. Se entiende por trabajo automático cuando dada una orden realiza n ciclos indefinidamente, semiautomático cuando realiza un solo ciclo, parcial cuando realiza sólo una parte del ciclo e intermitente cuando opera únicamente mientras se tiene presionado el pulsador que da la orden. El motor es manejado por uno de los circuitos de las figuras 4.18.b y 4.18.c, el funcionamiento es el siguiente : Estando el motor apagado es necesario dar un pulso para seleccionar el modo de operación y otro para seleccionar el sentido de giro inicial, ver tabla 4.18. Estando el motor trabajando, sólo es necesario dar el segundo pulso mencionado para cambiar de modo de operación. Pulsar P para el motor en cualquier momento. La selección de los modos de operación también puede ser realizada por un conmutador de levas, que en forma más sencilla, proporciona las funciones planteadas.

125

PRIMER PULSO SEGUNDO PULSO FUNCIONAMIENTO

AUT PF Realiza indefinidos ciclos arrancando por reversa

AUT PR Realiza indefinidos ciclos arrancando por reversa

SAD/PI PF Realiza un ciclo completo arrancando por derecha

SAD/PI PR Realiza medio ciclo por reversa SAI/PD PF Realiza un ciclo completo

arrancando por reversa SAI/PD PR Realiza medio ciclo por derecha

INT PF Marcha por derecha sólo mientras se tiene pulsado PF

INT PR Marcha por reversa sólo mientras se tiene pulsado PR

Tabla 4.18 Descripción de las diferentes formas de operación

El significado de los pulsadores mencionados en la tabla 4.18 es : AUT = Funcionamiento automático, SAD/PI = Funcionamiento semiautomático por derecha y parcial por izquierda, SAI/PD = Funcionamiento semiautomático por izquierda y parcial por derecha e INT = Funcionamiento intermitente. La conexión interna de los devanados de los motores trifásicos del laboratorio se muestra en la sección 2.1.2 del capítulo segundo.

Figura 4.18.a Circuito de potencia

126

Figura 4.18.b Diagrama general Ladder

127

Figura 4.18.c Diagramas generales secuenciales y cíclicos 4.18.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P = I0,2 , PF = I0,3 , PR = I0,4 , AUT = I0,0 , SAD/PI = I0,1 , SAI/PD = I0,5 , INT = I0,7 ; Salidas: F = O0,2 , R = O0,3 , W = O0,0 , X = O0,1 , Y = O0,5 , Z = O0,7 ; Relés internos: CR1 = B10 , D = B11 , I = B12 , CR2 = B13 , CR3 = B14 , CR4 = B15 , CR5 = B16 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

Figura 4.18.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

128

Figura 4.18.1.b Programa Ladder para T.B

Figura 4.18.1.c 1ª Parte de Programa Ladder para T.G

129

Figura 4.18.1.d 2ª Parte de Programa Ladder para T.G

Figura 4.18.1.e 1ª Parte de diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para T.B

130

Figura 4.18.1.f 2ª Parte de diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para T.B

Figura 4.18.1.g Programa Grafcet para T.B

131

Figura 4.18.1.h 1ª Parte de programa Grafcet para T.G

132

Figura 4.18.1.i 2ª Parte de Programa Grafcet para T.G

Figura 4.18.1.j Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G 4.18.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P = X2 , PF = X3 , PR = X4 , AUT = X0 , SAD/PI = X1 , SAI/PD = X5 , INT = X7 ; Salidas: F = Y2 , R = Y3 , W = Y0 , X = Y1 , Y = Y5 , Z = Y7 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

133

Figura 4.18.2.a Diagramas secuenciales y cíclicos con asignación para Koyo

Figura 4.18.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

134

Figura 4.18.2.c 1ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

135

Figura 4.18.2.d 2ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

136

Figura 4.18.2.e 3ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

137

4.18.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P = 02 , PF = 03 , PR = 04 , AUT = 00 , SAD/PI = 01 , SAI/PD = 05 , INT = 07 ; Salidas: F = 52 , R = 53 ; Relés internos: CR1 = 200 , D = 201 , I = 202 , CR2 = 203 , CR3 = 204 , CR4 = 205 , CR5 = 206 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

Figura 4.18.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.18.3.b Programa Ladder para ABB

138

Figura 4.18.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.19 ARRANQUE Y-∆∆∆∆ TRANSICION ABIERTA E INVERSIÓN DE UN MOTOR TRIFASICO Este método de arranque de motores trifásicos se presentó en la sección 2.10 del capítulo segundo, utilizando un programador de levas para controlar la secuencia del arranque. En las figuras 4.19.a, 4.19.b y 4.19.c se presenta el circuito de potencia, el diagrama de funcionamiento y los circuitos de control para realizarlo con PLCs, adicionando la inversión de marcha. En ellos se utiliza dos pulsadores dobles PF y PR para dar el sentido de giro inicial o la orden de inversión, un pulsador sencillo P para la orden de paro, dos contactores F y R para energizar el motor, dos contactores N y D para lograr las conexiones Y y ∆, y dos temporizados T1 y T2, el primero para mantener la conexión Y mientras pasa el transitorio y el segundo para garantizar que el motor pare antes de proceder a ejecutar la orden de inversión de marcha. Si inicialmente se pulsa PF el motor arranca por derecha hasta una orden de paro P, o de inversión PR. Si inicialmente se pulsa PR el motor arranca por reversa hasta una orden de paro P, o de inversión PF.

139

Figura 4.19.a Circuito de potencia y diagrama de funcionamiento

Figura 4.19.b Diagrama general Ladder

140

Figura 4.19.c Diagrama general secuencial y cíclico

4.19.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P = I0,2 , PF = I0,3 , PR = I0,4 ; Salidas: F = O0,2 , R = O0,3 ; N = I0,4 , D = O0,5 ; Relés internos: CRF = B10 , CRR = B11 , CR1 = B12 ; Temporizados: T1 = T1, T2 = T2.

Figura 4.19.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

141

Figura 4.19.1.b Programa Ladder para T.B

Figura 4.19.1.c Programa Ladder para T.G

142

Figura 4.19.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

Figura 4.19.1.e Programa Grafcet para T.B

143

Figura 4.19.1.f 1ª Parte de programa Grafcet para T.G

144

Figura 4.19.1.g 2ª Parte de programa Grafcet para T.G

Figura 4.19.1.h Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

4.19.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P = X2 , PF = X3 , PR = X4 ; Salidas: F = Y2 , R = Y3 , N = O0,4 , D = O0,5 ;Temporizado: T1 = T1.

145

Figura 4.19.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

Figura 4.19.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

146

Figura 4.19.2.c 1ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

147

Figura 4.19.2.d 2ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

148

4.19.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P = 02 , PF = 03 , PR = 04 ; Salidas: F = 52 , R = 53 , N = 54 , D = 55 ; Relés internos: CRF = 200 , CRR = 201 , CR1 = 202 ; Temporizado: T1 = T01005 , T2 = T02007.

Figura 4.19.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.19.3.b Programa Ladder para ABB

149

Figura 4.19.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.20 ARRANQUE Y-∆∆∆∆ TRANSICION CERRADA E INVERSION DE UN MOTOR TRIFASICO Este diseño es una modificación del presentado en la sección 4.19, ahora se logra que en el instante de realizar la transición Y - ∆ los devanados no queden desenergizados, para ello se emplean cargas conectadas en paralelo con los contactos que cierran la delta, ver figura 4.20.a. El diseño permite que dichas cargas, bombillos en nuestro caso, permanezcan encendidas en el momento que ocurre la transición y garantiza que los devanados no queden en ningún momento desconectados de la red. En cuanto al sentido de giro en el momento de arranque, la inversión de marcha y el paro del motor, es igual que en el diseño 4.19.

Figura 4.20.a Circuito de potencia

150

Figura 4.20.b Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

151

4.21 ARRANQUE DE MOTOR MONOFASICO CON INVERSION Y FRENADO DINAMICO En este diseño se presenta un método para lograr que un motor AC se detenga más rápidamente dada la orden de paro o de inversión. Para ello se desconecta la alimentación alterna y se aplica voltaje DC al devanado de régimen permanente hasta que se detenga el motor. El método se puede utilizar en motores trifásicos y motores monofásicos. En este diseño sólo se trata el caso monofásico.

Figura 4.21.a Circuito de potencia

152

Figura 4.21.b Diagramas generales Ladder y secuencial y cíclico

4.21.1 Asignación, programas y conexiones para PLCs Telemecanique Booleano = T. B y Telemecanique Gráfico = T.G : Entradas: P = I0,2 , PF = I0,3 , PR = I0,4 ; Salidas: F = O0,2 , R = O0,3 , M = O0,4 , DC = O0,5 ; Relés internos: CRF = B10 , CRR = B11 , CR1 = B12 , CR2 = B13 ; Temporizado: T1 = T1.

Figura 4.21.1.a Diagrama Ladder con asignación para T.B

153

Figura 4.21.1.b Programa Ladder para T.B

Figura 4.21.1.c Programa Ladder para T.G

154

Figura 4.21.1.d Diagrama secuencial y cíclico con asignación para T.B

Figura 4.21.1.e Programa Grafcet para T.B

155

Figura 4.21.1.f 1ª Parte de programa Grafcet para T.G

156

Figura 4.21.1.g 2ª Parte de programa Grafcet para T.G

Figura 4.21.1.h Conexión de entradas y salidas par T.B y T.G

4.21.2 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P = X2 , PF = X3 , PR = X4 ; Salidas: F = Y2 , R = Y3 , M = Y4 , DC = Y5 ; Temporizados: T1 = T1 , T2 = T2.

157

Figura 4.21.2.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

Figura 4.21.2.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

158

Figura 4.21.2.c 1ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

159

Figura 4.21.2.d 2ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

160

4.21.3 Asignación, programa y conexiones para PLC ABB : Entradas: P = 02 , PF = 03 , PR = 04 ; Salidas: F = 52 , R = 53 , M = 04 , DC = 05 ; Relés internos: CRF = 200 , CRR = 201 , CR1 = 202 , CR2 = 203 ; Temporizado: T1 = T01005.

Figura 4.21.3.a Diagrama Ladder con asignación para ABB

Figura 4.21.3.b Programa Ladder para ABB

161

Figura 4.21.3.c Conexión de entradas y salidas para ABB

4.22 CONTROL DE VELOCIDAD EN MOTORES TRIFASICOS A continuación se presentan tres diseños que permiten manejar la velocidad de motores trifásicos . Por la cantidad de etapas que se tienen solo se desarrollan en secuencial y cíclico y codificados para PLC KOYO únicamente. 4.22.1 Control de motor con velocidades alta y baja por derecha y por reversa utilizando cinco pulsadores : El motor debe tener conexión interna para velocidades alta y baja, el tipo de marcha lo da la inversión de fases. El diseño permite pasar de una velocidad a cualquier otra, respetando la temporización y de acuerdo al diagrama de funcionamiento de la figura 4.22.1.a.

Figura 4.22.1.a Diagrama de funcionamiento

Las funciones de los pulsadores y temporizados del diagrama anterior son las siguientes: P0: Paro. P1: Velocidad baja derecha. P2: Velocidad baja izquierda. P3: Velocidad alta derecha.

162

P4: Velocidad alta izquierda. TB0: Tiempo para detenerse el motor estando en una velocidad baja. TB1: Tiempo para bajar a velocidad baja derecha estando en alta derecha, o a baja izquierda estando en alta izquierda. TS1: Tiempo para alcanzar una velocidad baja estando en reposo.

Figura 4.22.1.a Circuito de potencia

Figura 4.22.1.b Diagrama general secuencial y cíclico

163

4.22.1.1 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Entradas: P0 = X0 , P1 = X1 , P2 = X2 , P3 = X3 , P4 = X4; Salidas: LF = Y1 , LR = Y2 , HF = Y3 , HR = Y4; Relé interno: CR1 = C1; Temporizados: TB0 = T0 , TS1 = T1 , TB1= T2.

Figura 4.22.1.1.a Diagrama secuencial y cíclico con asignación para Koyo

Figura 4.22.1.1.b Conexión de entradas y salidas para Koyo

164

Figura 4.22.1.1.c 1ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

165

Figura 4.22.1.1.d 2ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

166

Figura 4.22.1.1.e 3ª Parte de p Programa en plusProgramming para PLC Koyo

167

Figura 4.22.1.1.f 4ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

168

4.22.2 Control de motor con dos velocidades por derecha y dos por reversa utilizando dos pulsadores : En este diseño se maneja el circuito de potencia presentado en la figura 4.22.1.a utilizando solamente dos pulsadores P1 y P2, en este caso sólo es posible cambiar entre velocidades adyacentes. Si en el momento en el cual el motor se encuentra temporizando para pasar de una velocidad a otra se presiona uno o los dos pulsadores P1 y P2, sin importar las veces que se haga o el orden de pulsado, el programa guarda la ultima orden y ésta es la que se ejecutará seguidamente. El diagrama de funcionamiento del motor se muestra en la figura 4.22.2.a. y la descripción de las órdenes en la tabla 4.22.2.

Figura 4.22.2.a Diagrama de velocidades

ESTADO INICIAL ORDEN ACCION ASOCIADA Velocidad alta derecha HF P1 Ninguna Velocidad baja derecha LF P1 Cambio a velocidad alta

derecha HF Motor en reposo P1 Cambio a velocidad baja

derecha LF Velocidad baja reversa LR P1 Cambio a estado de reposo Velocidad alta reversa HR P1 Cambio a velocidad baja reversa

LR Velocidad alta derecha HF P2 Cambio a velocidad baja

derecha LF Velocidad baja derecha LF P2 Cambio a estado de reposo

Motor en reposo P2 Cambio a velocidad baja reversa LR

Velocidad baja reversa LR P2 Cambio a velocidad alta reversa HR

Velocidad alta reversa HR P2 Ninguna

Tabla 4.22.2 Descripción de las órdenes para el funcionamiento del motor

169

Figura 4.22.2.b Diagramas generales secuenciales y cíclicos

170

4.22.3 Control de motor con velocidades: baja, media baja, media alta y alta por marcha derecha : El motor debe tener conexión interna para las cuatro velocidades, si se quiere tener las mismas velocidades por reversa simplemente se invierten dos fases. El diseño permite hacer cambios solamente entre velocidades adyacentes, para ello utiliza cinco pulsadores y seis temporizados cuyas órdenes y funciones son las siguientes : P0: Paro. P1: Velocidad baja L. P2: Velocidad media baja ML. P3: Velocidad media alta MH. P4: Velocidad alta H. TS1: Tiempo para alcanzar velocidad baja L estando en reposo. TS2: Tiempo para alcanzar velocidad media baja ML estando en baja L. TS3: Tiempo para alcanzar velocidad media alta MH estando en media baja ML. TB1: Tiempo para bajar de velocidad media baja ML a baja L. TB2: Tiempo para bajar de velocidad media alta MH a media baja ML. TB3: Tiempo para pasar de velocidad alta H a media alta MH.

Figura 4.22.3.a Circuito de potencia

171

Figura 4.22.3.b Diagrama de velocidades

Figura 4.22.3.c Diagrama general secuencial y cíclico

172

5. CONCEPTOS Y DISEÑOS AVANZADOS

Además de las entradas, salidas, relés internos y temporizados, los PLCs proporcionan otras funciones que son de gran ayuda en el desarrollo de una aplicación. En el caso de los autómatas del laboratorio, algunos cuentan con: 1. Instrucciones de comparación. 2. Reloj calendario. 3. Relés especiales. 4. Posiciones de memoria. 5. Vínculos a aplicaciones como : Excel, Lookout, Visual Basic, Quattro Pro, etc. En este capítulo se muestra la forma de aprovechar las funciones especiales nombradas, empleando para ello los PLCs Telemecanique TSX 17-20 y Koyo. 5.1 USO DE LAS INSTRUCCIONES DE COMPARACION, LAS POSICIONES DE MEMORIA, EL RELOJ CALENDARIO Y LOS RELES ESPECIALES En el laboratorio los PLCs Telemecanique TSX 17-20 ó Telemecanique gráfico y los PLCs Koyo, cuentan con instrucciones especiales, las principales y su forma de invocarlas se describen a continuación. 5.1.1 Instrucciones especiales del PLC Telemecanique TSX 7- 20 5.1.1.1 Instrucciones de comparación : Se cuenta con seis bloques operatorios de comparación.

Figura 5.1.1.1 Representación de instrucciones de comparación

Es válido colocar instrucciones de comparación seguidas, siempre y cuando la operación sea lógica. 5.1.1.2 Calendario : El cartucho de lenguaje PL7-2, lenguaje de programación del Telemecanique gráfico, posee un reloj calendario interno y dos tipos de bloques calendario programables, a partir de los cuales se administran tres funciones: 1. Programadores temporales, permite programar acciones en momentos

específicos. 2. Consignadores temporales, permite fechar acontecimientos. 3. Cálculo del tiempo, permite medir la duración entre dos acontecimientos

sucesivos. La cantidad de bloques calendario programables dentro de una aplicación sólo la acota la capacidad del sistema o el tamaño de la memoria del PLC.

173

El reloj calendario interno es uno solo y sirve de referencia a los bloques calendario programables, par ajustarlo el procedimiento es el siguiente: En el menú principal se encuentra la opción ADJ, seleccionela como se muestra en la figura 5.1.1.2.a.

Figura 5.1.1.2.a Menú principal del rerminal de progamación del TSX 17-20

Con ello aparecerá la ventana de la figura 5.1.1.2.b, en ella se debe seleccionar la opción H, correspondiente a la función reloj calendario.

Figura 5.1.1.2.b Selección del bloque calendario

Una vez seleccionada dicha función, la ventana que aparecerá se muestra en la figura 5.1.1.2.c, en ella las tres primeras líneas contienen el valor corriente del tiempo que transcurre, las dos siguientes contienen la información sobre la última parada.

Figura 5.1.1.2.c Ventana que muestra la fecha actual

Para ajustar fecha y hora, se debe seleccionar la opción MOD , el reloj no evoluciona mas y allí se puede acceder a modificar día, fecha, mes, año con cada una de las teclas dinámicas colocadas bajo las anteriores opciones, figura 5.1.1.2.d.

Figura 5.1.1.2.d Modificación de día, mes y año

174

Luego se pasa al siguiente menú con la tecla dinámica /, allí aparecerán las opciones hora, minutos y segundos, figura 5.1.1.2.e.

Figura 5.1.1.2.e Modificación de horas, minutos y segundos

Cada parámetro se debe validar con la tecla Enter; una vez hecho ésto se debe validar el conjunto completo de la introducción. Entonces la pantalla visualizará la fecha y hora corriente, en curso de evolución. Una vez se ha logrado la sincronización del reloj interno, en el menú principal se elige el modo de programación PRG y se procede a realizar las aplicaciones, para ello se define a continuación los dos tipos de bloques calendario programables y su funcionamiento dentro de un programa. El primer tipo es el anual o Year, donde los parámetros asociados son el mes en el año y día en el mes (MM/DD). El segundo tipo es el semanal o Week, donde los parámetros asociados son el día de la semana (N) y las horas y minutos del día (HH:MN). Tanto los bloques anuales como los bloques semanales se identifican con la letra H, designan Hi y cuentan con una entrada y tres salidas, ver figura 5.1.1.2.f. Para su configuación se le ingresa una fecha de comienzo de periodo y una fecha de fin de periodo, las cuales pueden ser diferentes para cada bloque utilizado y no afectan en nada la fecha y hora ajustada al reloj interno.

Figura 5.1.1.2.f Representación de un bloque calendario programable

El significado de las entradas y salidas es : E : Enable, esta entrada valida el funcionamiento del reloj calendario cuando es colocada al nivel lógico "1". < : cuando la fecha corriente del reloj interno, es menor a la consignada para comienzo de periodo del bloque programable, su estado es el nivel lógico "1". > : cuando la fecha corriente del reloj interno, es superior que la consignada para fin de periodo del bloque programable, su estado es el nivel lógico "1".

175

= : cuando la fecha corriente del reloj interno, esta comprendida entre la consignada para comienzo de periodo y para fin de periodo del bloque programable, su estado es el nivel lógico "1". Cuando se está realizando una aplicación y se ha seleccionado un Hi, aparecerá la opción Year / Week, donde a cada una de éstas dos opciones le pertenecerá un bloque con los parámetros mencionados anteriormente. 5.1.1.2.1 Bloque reloj calendario anual : A éste se accede seleccionando la opción Year del bloque reloj calendario, sus parámetros se describen a continuación :

Figura 5.1.1.2.1 Representación de bloque anual

Debut : define el comienzo del periodo activo, donde MM / DD, significa mes y día del mes respectivamente, estos valores se consignan mediante la tecla BGN, una vez consignados, se debe validar con la tecla Enter. FIN : define el final del periodo activo, donde MM /DD, significa mes y día del mes respectivamente, estos valores se consignan mediante la tecla END, una vez consignados, se deben validar con la tecla Enter. La entrada y las salidas del bloque, son las mismas descritas para Hi. 5.1.1.2.2 Bloque reloj calendario semanal : A éste se accede seleccionando la opción CD del bloque reloj calendario.

Figura 5.1.1.2.2.a Representación de bloque semanal

sus funciones se describen a continuación : Week : mediante la tecla dinámica CD, se seleccionan o eliminan números 1234567, que representan cada uno un día de la semana, 1 para el Lunes,..., 7 para el Domingo. Debut : define la hora de comienzo del periodo activo, donde HH / MN, significan hora y minutos respectivamente, estos valores se consignan mediante la tecla BGN, una vez consignados, deben ser validados con la tecla Enter.

176

FIN : define la hora del final del periodo activo, donde HH / MN, significan hora y minutos respectivamente, estos valores se consignan mediante la tecla End, una vez consignados, deben ser validados con la tecla Enter. La entrada y las salidas del bloque, son las mismas descritas para Hi. Por ejemplo; si en un programa se desea habilitar la salida O0,1 de lunes a viernes, en el tiempo comprendido entre las 5:00 AM y las 11:00 PM, el programa deberá contener un Label como el de la figura 5.1.1.2.2.b. Para lo anterior, una vez se ha seleccionado el bloque reloj semanal Hi, mediante la tecla dinámica CD y la tecla dinámica "corrimiento del cursor a la derecha . / .", elimine los días 6 y 7, con la tecla BGN, seleccione la hora de inicio y escriba 05:00, luego valide; con la tecla End, seleccione la hora de finalización, escriba 23:00, valide la hora de finalización y luego valide toda la operación.

Figura 5.1.1.2.2.b Bloque semanal configurado y su posición en el Label

Nótese que los días sábado y domingo se deben desactivar para que no funcione. 5.1.2 Instrucciones especiales de los PLC Koyo 5.1.2.1 Instrucciones de comparación : Estas instrucciones comparan el valor instantáneo x, proveniente de un elemento del programa como: Un contador, un temporizado, una posición de memoria, etc, con un valor Preset, dado a la instrucción bajo el nombre de una constante K, de acuerdo al resultado de dicha comparación se activan o desactivan las bobinas tipo Out colocadas en serie con la instrucción. Se representan por contactos abiertos con el símbolo de la instrucción en su interior: 1. IGUAL A : el contacto se activa o cierra cuando el valor x, y el de Preset K, sean

iguales. 2. DIFERENTE DE: el contacto se activa o cierra cuando los dos valores x, y el de

Preset K sean diferentes. 3. MAYOR O IGUAL A: el contacto se activa o cierra cuando el valor x, sea mayor

o igual que el de Preset K. 4. MENOR QUE: el contacto se activa o cierra cuando el valor x, sea menor que el

valor de Preset K.

Figura 5.1.2.1 Representación de instrucciones de comparación

177

Es válido colocar dos o mas instrucciones de comparación seguidas una de otra siempre que la operación sea lógica. 5.1.2.2 Calendario : El PLC Koyo cuenta con un calendario propio e independiente del calendario de Widows, se encuentra en la opción Setup del submenú PLC en la pantalla del Diret Soft. Figura 5.1.2.2.

Figura 5.1.2.2 Ruta de acceso el reloj calendario

5.1.2.3 Relés auxiliares : Son ayudas que proporciona el programa Direct Soft para evitar tener que realizar subrutinas tan comunes como los trenes de pulsos con igual tiempo de apagado y encendido. Todos los relés especiales se representan por contactos abiertos y su operación afecta a las bobinas tipo Out que se encuentren en serie con ellos, los mas importantes son : 1. SP0: relé de inicio, se enciende en el momento que el PLC pasa a modo Run,

se utiliza para iniciar variables o dar condiciones iniciales. 2. SP1: relé siempre ON, útil para asegurar que una instrucción se ejecute en cada

ciclo sin que lo active una entrada o un contacto. 3. SP3: tren de pulsos de 60 s de duración, en los cuales 30 s se encuentra

cerrado y en los otros 30 s se encuentra abierto. 4. SP4: tren de pulsos de 1 s de duración, en los cuales 0.5 s se encuentra cerrado

y en los otros 0.5 s se encuentra abierto. 5. SP5: tren de pulsos de 100 ms de duración, en los cuales 50 ms se encuentra

cerrado y en los otros 50 ms se encuentra abierto. 6. SP6: tren de pulsos de 50 ms de duración, en los cuales 25 ms se encuentra

cerrado y en los otros 25 ms se encuentra abierto.

178

7. SP7: se alterna entre apagado y encendido en cada ciclo del PLC. Para invocarlos simplemente, a un contacto nomalmente abierto se le da el nombre SP y el número deseado.

Figura 5.1.2.3 Representación de los principales relés especiales

5.1.2.4 Posiciones de memoria : Las posiciones de memoria son espacios reservados en la memoria del PLC, pueden ser de sólo lectura o de lectura y escritura. Estos espacios se invocan de tres forrmas diferentes; con la letra V seguida de un número que indica el tipo de información allí almacenada, con el nombre del elemento ó con el Nickname del elemento. La tabla 5.1.2.4 muestra el contenido de la principales posiciones de memoria.

POSICIÓN DE MEMORIA

CONTENIDO

V7766 Número de segundos de 00 a 59 V7767 Número de minutos de 00 a 59 V7770 Número de horas de 00 a 23 V7771 Día de la semana de Lunes a Domingo V7772 Día del mes de 1 a 30 V7773 Mes de 01 a 12 V7774 Año de 00 a 99 X0 - X7 Información de las entradas

Y0 - Y7, Y10 - Y17 Información de las salidas C0 - C137 Información de las bobinas de control V0 - V177 Información del tiempo corriente de temporizados

V1000 - V1117 Información de los valores corrientes de contadores V41200 - V41205 Información de los relés especiales SP0 a SP137 V2000 - V3777 Posiciones disponible para lectura y escritura de números y

palabras

Tabla 5.1.2.4 Principales posiciones de memoria del PLC Koyo En los espacios de sólo lectura se encuentra la información del estado de las variables internas del PLC, tales como: Año, mes, día, hora, minutos y segundos, También se tiene el estado de entradas, salidas, relés internos, temporizados, contadores y demás elementos utilizados en el desarrollo de un programa. En las posiciones de lectura y escritura se pueden almacenar palabras hasta de 16 bits o datos numéricos, la información contenida en estas posiciones puede ser usada en cualquier parte del programa. Para el ejemplo de habilitar una salida del PLC de lunes a viernes en el tiempo comprendido entre las 5:00 A.M. y las 11:00 P.M. Presentado para PLC Telemecanique TSX17-20 en PLC Koyo será como sigue: Utilizando en este caso la

179

salida Y0, las posiciones de memoria de la hora y las instrucciones de comparación, el programa deberá contener una línea como la mostrada en figura 5.1.2.4.

Figura 5.1.2.4 Uso de las posiciones de memoria y las instrucciones de comparación en

Koyo 5.1.3 Ejemplo de aplicación : Se pretende implementar un programa en el cual se haga uso de las las cuatro funciones especiales descritas anteriormente. Para ello se propone un diseño en PLC Koyo que controle dos semáforos en el cruce de una calle con una carrera, figura 5.1.3.a. Cada semáforo tiene luces roja, amarilla y verde, las peatonales no se tiene en cuenta.

Figura 5.1.3.a Ubicación de los semáforos

Se necesita que los modos de operación cambien de manera automática de acuerdo a la hora del día o de la noche. Según estudios de flujo vehicular se ha determinado la tabla de tiempos 5.1.3. y la secuencia de operación de la figura 5.1.3.b. INTERVALO DE

TIEMPO TIPO DE

FUNCIONAMIENTO TIEMPO VERDE CARRERA = t2

TIEMPO VERDE CALLE = t3

06:00 - 07:00 Normal 40 s 35 s 07:00 - 09:00 Hora pico 1 20 s 20 s 09:00 - 11:00 Normal 40 s 35 s 11:00 - 14:00 Hora pico 2 40 s 30 s 14:00 - 17:00 Normal 40 s 35 s

180

17:00 - 20:00 Hora pico 1 20 s 20 s 20:00 - 22:00 Normal 40 s 35 s 22:00 - 06:00 Intermitente - -

Tabla 5.1.3 Tiempos de operación

Figura 5.1.3.b Secuencia de operación

5.1.3.1 Asignación, conexiones y programa para PLC Koyo : Salidas: Rojo carrera = Y0, amarillo carrera = Y1, verde carrera = Y2, rojo calle = Y4, amarillo calle = Y5, verde calle = Y6. Como se observa en la secuencia de operación en los pasos 1 y 5 ambas luces rojas se encuentran encendidas, ésto se hace por seguridad y el tiempo de encendido simultáneo debe ser un margen de protección fijo igual a T0 = 4 segundos. Igualmente, en los pasos 2, 4 y 6 una de las dos luces amarillas se encienden por un tiempo fijo igual a T1 = 4 segundos. En ambos casos por tratarse de tiempos fijos se emplean temporizados normales, figura 5.1.3.1.a.

Figura 5.1.3.1.a Temporizados normales

En el paso 3 la luz verde de la carrera cambia de acuerdo al tiempo t2, en el paso 7 la luz verde de la calle cambia de acuerdo al tiempo t3 de la tabla de tiempos 5.1.3, para ello se utilizan las posiciones de memoria y las instrucciones de comparación.

181

Por ejemplo, para programar los tiempos t1 y t2 de hora normal entre las horas 06:00 y 07:00 A.M. Se utiliza la línea de la figura 5.1.3.1.b.

Figura 5.1.3.1.b Línea con instrucciones de comparación para la configuración de

temporizados controlados por posiciones de memoria En ella cada instrucción de comparación “mira” la hora actual del PLC, disponible en la posición de memoria V7770 y la compara con el valor de preselección dado a las instrucciones como constantes K. Si se cumplen ambas condiciones, es decir, el valor de la posición de memoria V7770 es mayor que 6 y menor que 7, automáticamente se cargan los valores K400 y K350 en las posiciones de memoria libres V2000 y V2001 asignadas a los temporizasos T2 y T3, de tal forma que el valor de retardo de dichos temporizados entre las 6:00 A.M. y las 7:00 A.M. Será 40 segundos para T2 y 35 segundos para T3.

En funcionamiento intermitente se deben prender y apagar en forma de tren de pulsos las luces rojo calle y amarillo carrera, para ello se emplea el relé especial SP4 que genera un tren de pulsos de periodo 1 segundo, como se muestra en la figura 5.1.3.1.c el tren es activado por el relé interno C0, el cual solo se energiza en las horas comprendidas entre las 22:00 P.M. y las 06:00 A.M.

182

Figura 5.1.3.1.c Líneas para el control de relé especial SP4, el cual genera funcionamiento

intermitente A continuación se presenta el diagrama secuencial y cíclico para realizar el programa en PLUSProgramming y la conexión de las salidas del PLC .

183

Figura 5.1.3.1.d. Diagrama secuencial y cíclico con asignación y Conexión de entradas y salidas para Koyo

184

Figura 5.1.3.1.e 1ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

185

Figura 5.1.3.1.f 2ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

186

Figura 5.1.3.1.g 3ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

187

Figura 5.1.3.1.h 4ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

188

Figura 5.1.3.1.i 5ª Parte de programa en plusProgramming para PLC Koyo

189

5.2 VINCULO DE UNA APLICACION EN PLC KOYO A MICROSOFT EXCEL, UTILIZANDO COMO INTERFACE EL SOFTWARE DDE SERVER Objetivo: se desea extraer información sobre el estado de las variables del PLC para almacenarla en una hoja de cálculo de Excel, una vez allí la información puede ser graficada o manipulada a nuestra conveniencia. Nota: aunque por medio del DDE server se puede introducir o extraer la información, nuestra intención es de sólo lectura. Qué es el DDE server? DDE: Dynamic Data Exchange, Como su nombre lo indica, éste es un intercambiador dinámico de datos o una "interface" que actúa entre el PLC y Excel, es decir, éste es el mensajero de la información, se hace la aclaración que no solo actúa entre el PLC y Excel sino que también lo hace con Visual Basic, Quattro Pro, entre otras. Este prorama se encuentra en el mismo paquete que contiene el software para la programacion del PLC Koyo o Direct Soft Program Para dar cumplimiento a nuestro objetivo se debe crear un enlace o Link, el cual permite leer y escribir datos en la memoria del PLC utilizando una de las aplicaciones mencionadas y un Topic que nos sirve de conexión con Microsoft Excel. Si se deseara para establecer comunicación con otra aplicación diferente a Excel solo sería necesario crear un nuevo Topic. A continuación se desarrolla la metodología para la creación del vínculo entre el programa del semáforo presentado anteriormente en las figuras 5.1.3.1.d, 5.1.3.1.e, 5.1.3.1.f, 5.1.3.1.g y 5.1.3.1.h. y Microsoft Excel Los pasos a seguir son : 1. Conectar el PLC al computador, mediante su cable de comunicación y al puerto

COM2. 2. Cargar el DirectSoft Program. 3. Abrir el proyecto del cual se desea extraer la información, en nuestro cado

SEMAFORO. 4. Cargar el software DDE Server. 5. Crear el enlace de comunicación o Link. 6. Crear el Topic. 7. Cargar el software Microsoft Excel. 8. Crear la hoja de cálculo. 5.2.1 Creación del Link o enlace de comunicación : Una vez abiertos los dos paquetes, DirectSoft y el DDE server, seleccione la opción Links..., como muestra la figura 5.2.1.a.

190

Figura 5.2.1.a Creación de un nuevo Link en DDE Server

Aparecerá la ventana de dialogo de la figura 5.2.1.b.

Figura 5.2.1.b Ventana de dialogo para la creación de un nuevo Link

Como nuestro objetivo es crear un nuevo enlace haga clic en Add, allí aparece una nueva ventana para iniciar la edición del Link, figura 5.2.1.c.

Figura 5.2.1.c Ventana para iniciar la edición del Link

191

Debe seleccionar el puerto COM2 y la opción Link Editor. Ella cuenta con varias opciones que se deben diligenciar como se muestra en la figura 5.2.1.d. En ella la opción PLC contiene : Name : Es recomendable que el nombre guarde relación con el proyecto, por ningún motivo debe comenzar con un número debido que se puede generar un conflicto. Description : Permite un breve comentario alusivo al enlace. PLC Family y Type: para el caso del laboratorio siempre será igual, puesto que solo se cuenta con los DL205 con CPU 240.

Figura 5.2.1.d Selección del tipo de PLC y CPU

En la opción Port especifique el puerto que desea utilizar, generalmente el mouse está conectado a Com1 y por defecto se debe conectar a Com2. Claro que eso depende de la configuración del sistema. Para los parámetros de velocidad de transmisión, paridad, etc. Seleccione Auto que él se ajustará solo de acuerdo con la configuración del PLC, figura 5.2.1.e.

192

Figura 5.2.1.e Configuración del puerto de comunicación

La opción Modem se utiliza para comunicación vía telefónica con un PLC Koyo 405. Seleccione el protocolo de comunicación. Si el PLC pertenece a las familias 105, 205, 405, se debe seleccionar K- secuence. Figura 5.2.1.f.

193

Figura 5.2.1.f Configuración del protocolo de comunicación

Finalmente haga click en Accept y así quedará establecida la comunicación. 5.2.2 Creación del Topic : Una vez abiertos los dos paquetes, DirectSoft y el DDE server, seleccione la opción Topics..., como muestra la figura 5.2.2.a.

Figura 5.2.2.a Creación de un nuevo Topic en DDE server

Aparecerá la ventana de diálogo de la figura 5.2.2.b.

194

Figura 5.2.2.b Ventana para la Creación del nuevo Topic en DDE server

Seleccione Add y aparecerá la ventana de diálogo de la figura 5.2.2.c.

Figura 5.2.2.c Configuración del nuevo Topic

La forma de llenar los campos es la siguiente : Topic Name : asigne un nombre que sea el mismo o que guarde relación con el programa no mayor a 40 caracteres y que no inicie con números, debido a que ésto puede generar conflictos. Comm Link : haga clic allí y aparecerá una ventana con los Links disponibles, seleccione el adecuado, es decir, el que haya realizado en el procedimiento anterior. En esta parte del procedimiento, se ha creado un nuevo enlace de comunicación y un nuevo Topic que se visualizará la ventana de la figura 5.2.2.d.

195

Figura 5.2.2 d. Ventana de confirmación de la existencia de Link y Topic

Ahora se debe hacer clic en la opción Exit para terminar la edición. Aunque se ha generado el Link y el Topic en la ventana principal del DDE Server, figura 5.2.2.e se observará un aviso de inactivación, ésto es debido a que falta la parte final del proceso: crear la hoja de cálculo donde se almacenarán los datos.

Figura 5.2.2.e. Ventana que muestra el Topic desactivado

5.2.3 Comunicación con Microsoft Excel : Hay dos formas de establecer comunicación con el PLC : 1. Leer únicamente : Para ello se debe utilizar los comandos de fórmula. 2. Leer y escribir : Se debe utilizar los comandos de macros. Para dar cumplimiento al objetivo, se utilizará el procedimiento de fórmula. Una vez abierta su hoja de cálculo en Excel, seleccione una celda de trabajo y continúe con el formato para las fórmulas de la figura 5.2.3.a.

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Figura 5.2.3.a Formato para las fórmulas a escribir en las celdas de Excel

En el formato de la figura anterior : Service : Es el nombre de la aplicación, éste nunca cambia y es dsdde, abreviación de DirectSOFT Dinamic Data Enchange, va seguido de una línea vertical cuyo código ascii es Alt+124. Topic : Es el camino mediante el cual Excel establece la comunicación con el Link para ír hasta el PLC, en nuestro caso el topic creado anteriomente tiene el nombre “Común”. En Excel aparecerá una ventana que pregunta si desea vínculos remotos, acéptela, puesto que se van a utilizar los vínculos desde el DDE server.Figura 5.2.3.b.

Figura 5.2.3.b Establecimiento de vínculos remotos

Item : puede ser cualquier tipo de dirección que reconozca el PLC, en la tabla 5.2.3 se incluyen las pociciones de memoria de las entradas, salidas, temporizados, contadores, relés internos, entre otros. Deben estar escritos ente comillas simples. Dentro del item puede especificarse el tipo de formato del dato que se desea, por ejemplo : Si es 'V2000:B' Lo que esté en la posición de memoria V2000 aparecerá codificado en BCD. Si es 'V2000:D' Lo que esté en la posición de memoria V2000, aparecerá codificado en decimal. Para “leer” el contenido de las posiciones de memoria correspondientes al calendario, la hora, el estado de los temporizados y las salidas utilizadas para el manejo del semáforo de la carrera y la calle, las fórmulas contenidas en cada celda se muestran en la tabla 5.2.3.

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Tabla 5.2.3 Fórmulas para la obtención de información en el semáforo

Con el fin de observar gráficamente la operación del semáforo, en la hoja de cálculo se seleccionan las celdas C7, C8, C9, D7, D8 y D9, las cuales contienen la información del semáforo de la carrera, se selecciona la opción asistente para gráficas en la barra de herramientas de Microsoft Excel y se elige un gráfico de barras, figura 5.2.3.c.

Figura 5.2.3.c Gráfica la operación del semáforo carrera

Igualmente se procede con las celdas E7, E8, E9, F7, F8 y F9 para el semáforo de la calle. La hoja de cálculo de la figura 5.2.3.d muestra la operación del semáforo el día 1 del mes 12 de 1998 a las 14:51:57 P.M. En ella se ve que las salidas activadas en ése instante fueron rojo calle y verde carrera con un tiempo de temporización de 25 s.

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Figura 5.2.3.d Registro del funcionamiento del semáforo

5.3 VINCULO DE UNA APLICACION EN PLC KOYO A MICROSOFT EXCEL, UTILIZANDO COMO INTERFACE EL SOFTWARE LOOKOUT Otra forma de obtener información de un proceso controlado por PLCs es utilizando software especializado en administración de procesos industriales, más conocidos en el medio como sistemas SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition. En este método se tiene la ventaja de poder trabajar con diferentes marcas de PLCs simultáneamente, además de observar el proceso en la pantalla del computador, ésto se logra por medio de elementos virtuales que el programa permite crear para representar lo elementos reales controlados. A continuación se presenta el procedimiento para monitorear el funcionamiento del semáforo que se viene tratando en este capítulo, utilizando el sistema SCADA de la National instruments conocido como Lookout. Para más información sobre sistemas SCADA y en particular de Lookout, que es con el que cuenta el Laboratorio, consultar el apéndice al final del texto. 5.3.1 Conexión entre el PLC y Lookout : Una vez esté corriendo el programa en el PLC y con él conectado al computador, se cierra el Software Direct Soft, ésto es necesario para evitar conflictos y lograr la comunicación y se conecta en el puerto paralelo del computador la llave física provista por el fabricante de Lookout. Seguidamente se hace doble clic en el icono de Lookout o en el nombre Lookout del menú de programas. Con lo que aparecerá la ventana de la figura 5.3.1.a.

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Figura 5.3.1.a Ventana principal de Lookout

El primer paso en el desarrollo de un proceso es crear un panel de control, para ello se hace clic en el campo New del menú File y automáticamente aparecerá la caja de diálogo para crearlo, figura 5.3.1.b. El panel frontal es una ventana que actúa como un tablero de control real, permitiendo colocar sobre él otros objetos como interruptores, pulsadores, lamparas, tanques, bombas etc.Figura 5.3.1.c.

Figura 5.3.1.b Creación del panel frontal

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Figura 5.3.1.c Apariencia del panel frontal

Después de tener el panel frontal se puede crear y visualizar cualquier número de objetos, los cuales pueden ser insertados en uno o varios paneles si se desea. Normalmente los primeros objetos que se crean son los que representan los que usan los puertos de comunicación del computador y deben ser configurados adecuadamente. Para representar el Koyo 205 se sigue el procedimiento de las figura 5.3.1.d y 5.3.1.e. El programa por defecto asigna el nombre DL1 a este primer PLC.

Figura 5.3.1.d Procedimiento para la creación de objetos en el panel frontal

La ventana de díálogo de la figura 5.3.1.e se debe llenar como lo muestra la figura, pues al crear un objeto que represente un PLC u otro dispositivo de entrada / salida, Lookout asocia una funcionalidad y una base de datos como parte del objeto, la funcionalidad asigna a este tipo de objeto el protocolo que le permite comunicarse con el medio físico, la base de datos incluye todos los registros, bits,

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señales de entradas y salidas, parámetros y otros valores que el PLC puede transmitir o recibir de Lookout.

Figura 5.3.1.e. Creación y configuración de un elemento virtual que represente el PLC Koyo

DL 205

Nótese que ningún elemento aparece en el panel frontal cuando se crea el PLC, ésto es debido a que el objetivo de Lookout es mostrar los elementos que conforman el sistema controlado y se encuentran conetados a las entradas y salidas del PLC. Si se quiere, éste puede ser dibujado utilizando las herramientas disponibles en el programa. El siguiente paso es asignar a los salidas del elemento DL1 los bombillos que se encuentran conectados a las salidas del PLC real, para ello se hace clic en la opción Expression… del submenú Insert de la pantalla principal, aparecerá la ventana de la figura 5.3.1.f

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Figura 5.3.1.f. Ventana de diálogo para la conexión de las salidas del PLC

En ella se selecciona el objeto DL1 en el campo Tags y se buscan las salidas en el campo Data members, por defecto aparecera la salida Y0. Si se quiere otra, simplemente se borra el 0 y se coloca el número deseado, al dar OK aparece la ventana de la figura 5.3.1.g. Por defecto la salida se visualiza como un led indicador, con la opción Custom se tendrán otros tipos de indicadores.

Figura 5.3.1.g Selección del indicador de salida

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Finalmente para insertar el texto alusivo a cada salida se siguen las figuras 5.3.1.h y 5.3.1.i.

Figura 5.3.1.h. Procedimiento para insertar texto

5.3.1.i Edición del texto a insertar

Para las demás salidas se sigue el procedimiento descrito para la salida Y0 en las figuras 5.3.1.f, 5.3.1.g, 5.3.1.h y 5.3.1.i. La figura 5.3.1.j muestra el monitoreo del semáforo en un instante en el cual las salidas verde carrera y rojo calle del circuito real se encontraban activadas. Como se observa sólo es necesario que el programa este corriendo con el PLC conectado al computador para que el panel frontal actualice su estado en tiempo real.

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Figura 5.3.1.j Monitoreo del semáforo en tiempo real

El último paso para el desarrollo del proyecto es guardarlo en el disco duro mediante el comando Save del menú File. Con lo que se crean tres archivos, uno de código origen, Extensión .LKS; otro de proceso, Extensión .LKP y un último de estado, Extensión .LST. El archivo de proceso .LKP, Lookout Process, es un compilado ejecutable que contiene la información completa de configuración del proceso, para la aplicación en particular. El archivo de código origen .LKS, Lookout Source, contiene definiciones, nombres asignados, comunicaciones, controles lógicos, conformación del panel de control, etc. El archivo de estado .LST, Lookout State, contiene el valor actual de los datos del objeto, incluye posiciones de interruptores, potenciómetros, etc. 5.3.2 Conexión entre Lookout y Excel : Para un análisis de las variables monitoreadas en los procesos, Lookout proporciona una forma fácil de llevar éstos datos a una hoja de cálculo en Microsoft Excel, el procedimiento es el siguiente :

Se desactiva el modo de edición en la opción Edit de la pantalla principal, figura 5.3.2.a.

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Figura 5.3.2.a Desactivación del modo de edición

Hecho ésto se presiona la tecla CTRL y con ella presionada se hace clic en el objeto que represente la variable a monitorear, el cursor debe tener la apariencia de una mano si realmente se ha salido del modo de edición. En nuestro caso los objetos serán los bombillos de la figura 5.3.1.j, luego se crea una hoja de calculo en Excel, se selecciona una celda y se va al menú principal Edit donde se elige la opción Pegado especial…, figura 5.3.2.b.

Figura 5.3.2.b Pegado especial en una hoja de cálulo de Microsoft Excel

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La ventana que aparecerá a continuación se muestra en la figura 5.3.2.c, en ella, la opción pegar vínculos hace apararecer en la celda seleccionada la información correspondiente al elemento monitoreado. Como lo muestra la ventana, esta opción crea un vínculo remoto entre un elemento de Lookout y la hoja de cálculo en Excel, en este tipo de vínculo los cambios que ocurren en el elemento origen son vistos en el mismo instante en la hoja de cálculo.

Figura 5.3.2.c Pegado de vínculos remotos

Para el caso del semáforo, con la información de las salidas del PLC en la hoja de cálculo y para ver su estado en un gráfico de barras, se sigue el procedimiento de la figura 5.2.3.c. La figura 5.3.2.d muestra la hoja de cálculo en un instante en el cual se encontraban encendidas las salidas verde carrera y rojo calle.

Figura 5.3.2.d Monitoreo del semáforo en Microsoft Excel

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6. APENDICE SOBRE SISTEMAS SCADA Los sistemas SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition, son utilizados en la industria para supervisar, controlar y adquirir datos de sus líneas de producción, por tal motivo deben funcionar en tiempo real, soportar redes locales y pueden concatenarse con aplicaciones en ambiente Windows. Estos sistemas están caracterizados por tener una arquitectura abierta, que ofrece un soporte completo de funciones DDE, Dinamic Data Enchange. Trabajan en ambiente gráfico y completamente orientado a objetos. Los sistemas SCADA, también proveen una interface hombre máquina o una interface de operador que puede contener entre otros: 1. Controles interactivos o botones 2. Protección por niveles, claves 3. Herramientas de análisis de gráficos El sistema también gestiona alarmas, dentro de esta función cuenta entre otros con: 1. Detección continua de alarmas 2. Alarmas asignables a zonas 3. Visualización personalizada de alarmas En el laboratorio se cuenta con el sistema SCADA de la National Instruments que se conoce como Lookout, entre muchos otros existentes se conoce el P-CIM desarrollado por AFCON. Lookout es un software para procesos de automatización industrial, el cual puede ser usado como un sistema SCADA o como una interface hombre-máquina. Lookout es completamente orientado o objetos y conducido por eventos, esta nueva arquitectura en el software para la industria de la automatización permite desarrollar una aplicación completamente en línea. Sin parar el trabajo se puede adicionar, borrar y modificar paneles de control, gráficas, PLCs y otros dispositivos de entrada y salida. Mientras se editan, monitorean o controlan procesos, Lookout no requiere de otros programas que corran simultáneamente, pero si se desea realizar otro trabajo o crear enlaces a aplicaciones en ambiente Windows, éste permite realizarlos. Las siguientes definiciones harán más fácil comprender el funcionamiento de Lookout. QUE ES UN OBJETO EN Lookout ? Es un modelo virtual de algo físico, el cual posee una base de datos con valores predefinidos, (lógicos, numéricos y tipo texto), unos parámetros predefinidos

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(lógicos, numéricos y tipo texto), una funcionalidad y se distinguen de los demás mediante el nombre o etiqueta que se le asigne arbitrariamente.

Figura 1. Componentes de un objeto en Lookout.

Funcionalidad : Es la forma cómo el objeto trabaja, opera o ejecuta su tarea, la funcionalidad es un concepto general que se aplica lo mismo a todos los objetos de una misma clase, por ejemplo, todos los objetos tipo tanque tienen la funcion de almacenar, sin importar su tamaño, forma, color etc. Parámetros : Los parámetros ayudan a definir las características o naturaleza del objeto, éstos complementan su funcionalidad. Base de datos : Cada objeto tiene su base de datos propia, la cual posee pocos o muchos elementos dependiendo de cada uno en particular, es así como la base de datos de la representación de un PLC puede tener cientos de datos entre lógicos, tipo texto y numéricos, mientras que la de un interruptor solo tendrá dos. La base de datos de un objeto se crea automáticamente. Por ejemplo: Un interruptor de una lámpara es algo físico que puede ser representado en Lookout por un interruptor virtual y tendrá las tres características anteriormente mencionadas. FUNCIONALIDAD: Es la disponibilidad de ser puesto en On y en Off. PARÁMETROS: Definen el límite de esta funcionalidad, por ejemplo un nivel de seguridad que determina cuando se puede poner en On o en Off BASE DE DATOS: Incluirá un valor que nos diga cuál es la posición normal de funcionamiento. Clases de objetos : Un objeto es simplemente un componente individual de una clase de objetos en particular; por ejempo, un potenciómetro y un interruptor representan dos clases diferentes de objetos, pero se puede crear 20 tipos diferentes de potenciómetros y 30 de interruptores, lo que dará 50 objetos diferentes, pero sólo dos clases de ellos.

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Lookout posee una extensa librería de clases de objetos, para crear uno se selecciona en la lista la clase deseada, ésto define el tipo deseado y seguidamente se asignan los parámetros en la caja de diálogo que aparece. Conexiones entre objetos : En Lookout se conectan objetos permitiendo el paso de señales entre ellos, de la misma forma como se alambra un relé temporizado a un contactor de un arrancador, ésto se puede hacer conectando los mismos tipos de elementos (lógicos con lógicos, numéricos con numéricos, etc), pero siempre tomando como origen la base de datos del primero y como destino si podrá ser los parámetros o la base de datos del otro.

Figura 2. Ejemplo de conexión entre objetos de Lookout

ESTRATEGIAS DE CONTROL Cuando se crean y conectan objetos se forma una red de muchos objetos enlazada para llevar a cabo una única estrategia de control, que es el "cerebro" detrás del panel de control, ésta envía las señales desde los campos, a las gráficas e indicadores visuales del panel de control. Este "cerebro" activa y desactiva alarmas y puede tomar complejas decisiones basado en los valores de los campos de control de señales y los valores ajustados a los potenciómetros e interruptores en el panel de control. La estrategia de control puede incluir complejas hojas de cálculo o se puede decidir cómo repartir el control entre Lookout y los PLCs. FUNCIONAMIENTO DE LA CONDUCCION POR EVENTOS

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Es muy importante saber que Lookout es completamente conducido por eventos, metodología diferente a la arquitectura de otras aplicaciones conducidas por lazos, en los cuales el código se ejecuta de arriba abajo y luego se regresa a la parte superior para repetir el ciclo. En fuerte contraste a este modelo de programación en Lookout cada objeto permanece totalmente en reposo hasta que un evento ocurra. Un evento es un cambio en el valor de un dato de la siguiente manera; cuando una señal cambia, el objeto se prepara, procesa el valor acorde con su funcionalidad y si el resultado de su funcionalidad cambia, entonces se produce el evento. De esta forma el evento se propaga dentro del sistema o configuración creando una reacción en cadena que únicamente afecta a los objetos pertenecientes a dicha cadena. Este paradigma de la conducción de eventos simula la acción física de interruptores, pulsadores y temporizados. SERVICIOS DISPONIBLES EN Lookout Muchas veces los objetos requieren del uso de recursos del sistema, como puerto serial, disco duro o funciones multimedia. Lookout provee múltiples servicios que son muy útiles en la realización de proyectos de automatización. los principales se describen a continuación. 1. COMUNICACIONES : Es posible configurar cierto protocolo para representar

PLCs y otros dispositivos, y comunicarse con ellos vía puertos seriales del computador.

2. BASE DE DATOS : El servicio de base de datos disponible, se usa para definir y/o modificar los elementos de la base de datos y los parámetros originales de los objetos, también permite importar información desde otro paquete diferente.

3. GRAFICAS : Lookout tiene una extensa librería de las gráficas más corrientes, ésta incluye diferentes tipos de interruptores, potenciómetros, pulsadores, gráficas de barras, válvulas, tanques, bombas, etc. Si no se encuentra la gráfica deseada se puede crear y adicionar a la librería.

4. ALARMAS : El subsistema de alarmas es un poderoso y flexible mecanismo para generar, mostrar, mover e imprimir alarmas. Este sistema incluye una ventana de alarmas y los parámetros de alarma como: grupo, prioridad, filtro, visualización y posibilidad de impresión, etc.

5. MULTIMEDIA : Lookout también provee un servicio multimedia disponible para ejecutar archivos de imagen y sonido.

6. SEGURIDAD : Este es un sofisticado sistema que incluye seguridad de control, seguridad observación y verificación de acciones. Se puede seleccionar qué operadores tienen control y sobre qué objetos.

7. REGISTRO HISTORICO : Este servicio está disponible para guardar en tiempo real información del sistema en el disco duro.

8. SERVICIO ODBC, Lookout'open Database Conectivity : Este servicio pone a disposición otras aplicaciones, como Microsoft Access, utilizando una base de datos histórica de Lookout.

9. SERVICIO DDE : Sirve para enviar valores de un proceso en curso a otras aplicaciones para ser usados en tiempo real. El sistema Lookout puede actuar como cliente o como servidor.

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10. SERVICIO DE RED : Lookout provee un completo servicio de red por medio del uso de Net DDE. Este sistema permite enlazar nodos como Clientes, Servidores o en una configuración de igual a igual, este servicio permite monitorear y controlar un proceso desde múltiples estaciones de trabajo.

11.SERVICIO DE REDUNDANCIA : Permite configurar dos procesos de automatización por redundancia lográndose transferencia automática de monitoreo y control en el caso de que uno de los computadores falle.

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7. BIBLIOGRAFIA TELEMECANIQUE, Iniciación en la práctica del TSX-17, Rueil Mailmaison ( Francia ), Telemecanique Didactic, 1988. PLC Direct by Koyo, DL 205 User manual, PLC Direct T.M, 1994. PLC Direct by Koyo, DirectSOFT Release 1.1, PLC Direct T.M , 1994 NATIONAL INSTRUMENTS, Lookout Reference manual, Austin Texas ( U.S.A ), National Instruments Corporation,1996. SANCHEZ TOBAR Aldemar, PC 20 Contactos, Santafé de Bogotá ( Colombia ), ABB 1986. ESCOBAR Antonio - ARREGOCES Sigifredo, Elementos básicos de Control Electromagnético.