CONTROLADORES DE LÓGICA PROGRAMABLECONTROLADORES DE LÓGICA PROGRAMABLE

INTRODUCCIONEn los últimos años, las industrias de nuestro país vienen evolucionando en el uso de mejores tecnologías debido al alto nivel de competitividad existente.La operación integrada de la maquinaria y los equipos de proceso así como la unión de estas unidades de producción con la información de soporte técnico requerido por la planta y por los sistemas de manufactura y administración, permitirán la mejora de la calidad de nuestros productos.

LOGICA CABLEADA VS LOGICA PROGRAMADALOGICA CABLEADA VS LOGICA PROGRAMADA

Ayer Hoy

S1

S2 K1

K2

K1 K2

K3 H1X

K3 H1

S1 S2

L+

L-

En el diagrama de bloques de PLC, instrumentos tales como switches, pulsadores, sensores se conectan a circuitos de entrada.

En cambio, los circuitos de salida gobiernan a elementos como, válvulas, luces indicadoras, motores, etc. La unidad lógica controla la operación secuencial de los circuitos de entrada y salida

DIAGRAMA DE BLOQUES DE PLCDIAGRAMA DE BLOQUES DE PLC

En el diagrama eléctrico (LADDER), al presionar el botón de “start” se enciende la bomba para vertir producto a un tanque siempre y cuando el tanque no este lleno.

El foco señaliza laoperación de la bomba

PROGRAMA SECUENCIAL DE PLCPROGRAMA SECUENCIAL DE PLC

COMPONENTES DE SISTEMA DE AUTOMATIZACIONCOMPONENTES DE SISTEMA DE AUTOMATIZACION

BASADO EN PLCBASADO EN PLC

Rango Superior/rango medio

Rango medio/rango bajo

PLC’s compactos

+ Programador pórtatil

+ Software STEP 7

+ Comunicación

+ Interface Hombre-Máquina

PANORAMICA DE FAMILIA DE PLCPANORAMICA DE FAMILIA DE PLC

Equipos y Software

VELOCIDAD DE PROCESAMIENTO DEL CPUVELOCIDAD DE PROCESAMIENTO DEL CPU(Tiempo de Ejecución)

Generalmente se define como el tiempo empleado para procesar una determinada cantidad de información:

Ej.: Tiempo de ejec.: 2 mseg./1K instrucción. Tiempo de ejec.: 0.45 useg./1 instrucción. Scan de programa : 4 mseg./ 1Kword.

VELOCIDAD DE PROCESAMIENTO DEL CPUVELOCIDAD DE PROCESAMIENTO DEL CPU(Tiempo de Ejecución)

CAPACIDAD DE MEMORIACAPACIDAD DE MEMORIA(Memoria de Programa)

Define la cantidad de información que puede ser procesada y/o almacenada por el CPU en la memoria RAM. Se define en Kbyte o Mbyte.

Ej.: Memoria de programa : 4 Kbyte. Memoria de Usuario : 4 K de instrucciones.

Una señal digital ocupa un bit de información. Una señal analógica puede ocupa 2 bytes

SET DE INSTRUCCIONES Y FUNCIONESSET DE INSTRUCCIONES Y FUNCIONES(Herramientas de Programación)

Por lo general se cuenta con las operaciones lógicas standard para aplicaciones de circuitos eléctricos.

La cantidad y tipos de temporizadores y contadores es importante si su uso es frecuente en la aplicación.

Para aplicaciones de control de procesos, es recomendable contar con algoritmos de control (Ej.: PID).

CANTIDAD DE SEÑALES ENTRADA / SALIDACANTIDAD DE SEÑALES ENTRADA / SALIDA(Aplicaciones digitales y/o analógicas)

Se refiere a la cantidad de señales que se desea gobernar, considerando además las posibles ampliaciones futuras.

Los fabricantes diferencian las cantidades MAXIMAS permitidas para señales digitales y analógicas.

Recordar que cada señal analógica puede ser equivalente a 8 ó 16 señales digitales.

Ej.: Un módulo analógico de 4 puntos equivale a 8

módulos digitales de 8 puntos. (Si la información de la señal analógica se procesa en 1 word).

CAPACIDAD DE COMUNICACIONCAPACIDAD DE COMUNICACION

Definir si el PLC puede comunicarse con equipos del mismo u otros fabricantes.

Considerar el costo adicional para hacer posible la comunicación (Componentes Hardware y Software).

El protocolo de comunicación del equipo debe ser standard (Ej.: Modbus, Profibus, Ethernet.).

El PLC debe contar con una interface standard (Ej.: RS485, RS 232, TTY, etc.) para facilitar conexión a PC.

El costo del conversor de interface debe ser razonable.

El PLC debe integrarse fácilmente a cualquier sistema SCADA (No sólo del fabricante)

PLC COMPACTOPLC COMPACTO

El PLC compacto incluye en una sola unidad la CPU, fuente de alimentación y un número limitado de Entradas/Salidas.

Entradas Digitales : 24 Vdc, 110/220 Vac. Salidas Digitales : 24 Vdc, 110/220 Vac, relay.

Es importante considerar además : Reloj de tiempo real. Posibilidad de ampliación. Posibilidad de comunicación con otros PLC. Facilidad de programación.

PLC COMPACTOPLC COMPACTO

Posibilidad de comunicación

El PLC compacto debe tener capacidad de comunicación con otros equipos.

Ej: Computadoras, Panel de operador, Display de textos, Impresoras, Equipos con puerto serie, etc.

FUENTE DE ALIMENTACIONFUENTE DE ALIMENTACION

Suministra la energía electrica necesaria para el CPU, los módulos I/O y en algunos casos al rack de montaje.

Se sugiere el uso de fuentes de tensión reguladas

para uso industrial.

Ej.:

Tensión de Entrada : 110/220 vac.

Tensión de Salida : 24 Vdc.

Tolerancia de salida : +/- 3%, +/-1%.

Tolerancia a microcortes : 3 a 20 mseg.

Protección contra cortocircuito : Electrónica o fusible

RACK DE MONTAJERACK DE MONTAJE

Generalmente, la CPU, módulos I/O, módulos especiales y la fuente de alimentación son alojados en el rack de montaje.

La selección del tamaño de rack depende de la cantidad de módulos I/O a instalar.

MODULOS PERIFERICOSMODULOS PERIFERICOS

((MODULOS DE ENTRADA DIGITAL - DI))

Reciben información de elementos de campo, tales como pulsadores, conmutadores, switches, sensores, etc.

Dependiendo del modelo de PLC existen módulos de 8, 16 y 32 puntos.

Existen módulos con las siguientes tensiones standard :

110 VAC / 220 VAC / 24 VAC. 24 VDC / 48 VDC / 60 VDC

ON

OFF

MODULOS PERIFERICOSMODULOS PERIFERICOS

((MODULOS DE SALIDA DIGITAL - DO))

Envían las órdenes del CPU (según la secuencia de operación) a los elementos de control final de operación digital, tales como electroválvulas, contactores, etc.

Dependiendo del modelo de PLC existen módulos de 8, 16 y 32 puntos.

Existen módulos con las siguientes tensiones standard :

110 VAC / 220 VAC / 24 VAC. de 0.5 a 2.0 Amp. 24 VDC / 48 VDC / 60 VDC. de 0.5 a 2.0 Amp. Módulos tipo relay (110/220 Vac, 24 Vdc de 1,2,3

ó 5 Amp)

Convierte las señales analógicas del proceso a valores digitales que pueden ser procesados por el PLC.

Las señales más usadas son : +/-10 V, 0 a 10 V, 0 a 5 V, +/- 10 Vdc. 0a 20 mA, 4 a 20 mA. Termocuplas, Pt100, termoresistencias.

Verificar las distancias máximas permisibles para instalación de los sensores.

MODULOS PERIFERICOSMODULOS PERIFERICOS

( ( MODULOS DE ENTRADA ANALOGICA - AI ) )

Bar

0

3

6

9

1215

18

21

24

27

30

BAR

MODULOS PERIFERICOSMODULOS PERIFERICOS

( ( MODULOS DE ENTRADA ANALOGICA - AI ) )

Las ordenes emitidas por el PLC para la regulación de variables de procesos se transmite por medio de los módulos de salida analógica que entregan señales de corriente o voltajes de determinados rangos de operación )ej. 4 a 20 mA

Las señales análogas mas usadas son:

Voltaje: +/- 10Vdc,0 a 10Vdc,+/- 1Vdc, +/- 5Vdc, 0 a 5 Vdc

Corriente: 0 a 20mA, 4 a 20 mA

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

El motor se activará cuando el nivel esté bajo y se apagará cuando el nivel está alto.Los sensores de nivel son NC (normalmente cerrados).

Sensor de nivel bajo: 0000Sensor de nivel alto : 0001Motor : 0500Relay interno : 1000

Control de nivelControl de nivel

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

Programa en diagrama de contactosPrograma en diagrama de contactos

Sensor de nivel bajo: 0000Sensor de nivel alto : 0001Motor : 0500Relay interno : 1000

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

Funcionamiento del programaFuncionamiento del programaSensor de nivel bajo : 0000Sensor de nivel alto : 0001Motor : 0500Relay interno : 1000

1) Inicialmente el tanque está vacío

(ent. 0000 y 0001 cerradas). El motor empieza funcionar.

Scan 1

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

Funcionamiento del programaFuncionamiento del programaSensor de nivel bajo : 0000Sensor de nivel alto : 0001Motor : 0500Relay interno : 1000

2) Suponga que después de 100 scans el nivel de aceite alcanzaal sensor de nivel bajo, el cual se abre.

Scan 101 al 1000

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

Funcionamiento del programaFuncionamiento del programaSensor de nivel bajo : 0000Sensor de nivel alto : 0001Motor : 0500Relay interno : 1000

3) Suponga que después de 1000 scans el nivel alcanza al sensor de nivel alto, el cual se abre. Se apaga el motor.

Scan 1001 Scan 1002

EJEMPLO DE APLICACIONEJEMPLO DE APLICACION

Funcionamiento del programaFuncionamiento del programa4) Si después de 1050 scans el nivel desciende del nivel alto, entonces el sensor correspondiente se cierra.

Scan 1050

5) El nivel sigue descendiendo hasta llegar al nivel bajo, cerrándoseel sensor correspondiente. En este instante se regresa a la situacióndel scan 1 y se repite la operación.