PLCS INDUSTRIALES EN AUTOMATIZACIONCURSO SIMATIC S7-200

Qu es un PLC?Los PLC (Controladores Lgicos Programables) son un forma especial de controlador basado en un microprocesador.

Poseen un memoria programable para almacenar instrucciones para realizar tareas tales como: secuencias, temporizaciones, conteo, aritmticas, manipulacin de datos, y comunicaciones.

Los PLC's son utilizados para el control de maquinas y procesos industriales.Qu es un PLC?

Principio de OperacinUn PLC consiste bsicamente de dos secciones:Unidad central de procesoInterfaces de entrada y salida

La unidad central de procesamiento (CPU) contiene el microprocesador que interpreta las seales de entrada y lleva a la salida la accin de control, de acuerdo con el programa almacenado en la memoria de programaPrincipio de Operacin

Las entradas y salidas del PLC's proveen de una interfaz entre el sistema y el mundo exterior, permitiendo la conexin de dispositivos de entrada como sensores y dispositivos de salida como motores y solenoides entre otros.

Los canales de entrada y salida proveen un aislamiento y funciones de acondicionamiento de seal para que los sensores y actuadores pueden ser conectados directamente sin la necesidad de otros circuitos. Para el asilamiento elctrico se utilizan optocopladores. Principio de Operacin

Niveles de voltaje de entradaEl rango de las entradas es variable dependiendo del tamao del PLC, por ejemplo 5 V, 24 V, 110 V y 240 V. Para el S7-200 CPU224 solo tiene tipo de nivel de 24 V.Principio de Operacin

Niveles de salidaLa unidad de salida ser digital con un nivel de 5V, sin embargo despus del acondicionamiento de seal con rels, transistores o triacs, la salida del canal de salida puede ser 24V, 100mA, una seal pulsada, 110V, 1 A a.c., entre otras. Para el S7-200 CPU 224 solo tiene un tipo de salida en rel. Sin embargo con mdulos de expansin el rango de salidas puede ser de otros tipos.Principio de Operacin

Modulo de expansin ConectorS7-22xCP243-2EM 277CP243-1EM 241CP243-1 IT

4 E (0-20 mA)2 S (0-20 mA)4 E / 1 S

8 E DC8 E AC16 E DC4 S DC- 5A4 S Rel 10A8 S DC - 0,75 A8 S AC 0,5 A8 S Rel 2 A4 E DC / 4 S DC4 E DC/ 4 S Rel8 E DC / 8 S DC8 E DC / 8 S Rel16 E DC / 16 S DC16 E DC / 16 S RelTermopar (4 E)Sondas PT (2 E)PosicionamientoPROFIBUS DP (ESCLAVO)EthernetInternetAS-Interface (MAESTRO)Modem analgicoTipos de mdulos de expansin

Caractersticas del PLC S7-200

CPU status LEDsInterface de comunicacinTerminales de conexin extraibles (224, 226)Cierre para carril DIN normalizadoPotencimetro analgicoE/S integradas con LEDs de estadoCaractersticas del PLC S7-200

Los lenguajes grficos y textuales definidos en el estndar IEC 1131-3 (International Electrotechnical Commission) para la programacin de PLC son:

Diagrama ladder (LAD)

Lista de instrucciones (IL)

Funciones secuenciales graficas (SFC)

Texto estructurado (ST)

Diagrama de bloques de funciones (FBD)Lenguaje de Programacin

Los lenguajes utilizados por Siemens del estndar IEC para la programacin de sus PLC son:

Lenguaje de contactos (KOP): es que mas similitudes tiene con un electricista al elaborar cuadros de automatismos.

Lenguaje por lista de instrucciones (AWL): consiste en elaborar una lista de instrucciones.

Plano de funciones lgicas (FUP): utiliza la simbologa usada al trabajar con circuitos de puertas lgicas.

Grafcet: llamando grafico de orden Etapa-Transicin. Diseado para resolver problemas de automatismo secuenciales. Lenguaje de Programacin

Lenguaje de Programacin

Contacto de contactor Instruccin en el PLC con su funcin correspondiente

Lenguaje de ProgramacinPude ser la entrada del PLC

Puede ser la Salida del PLC

Para direccionar las entradas y las salidas del PLC, el autmata utiliza un distintivo

I para denominar las entradas (en algunos lenguajes E)Q para denominar las salidas (en algunos lenguajes A)

Justo con el distintivo de entrada o salida aparece el parmetro 0.4, 1.2, 4.7 El parmetro consiste en una combinacin:

0. (numero del byte) 4 (numero del bit)Lenguaje de Programacin

Instruccin de control

Una instruccin de control constituye la menor unidad dentro de un programa de usuario PLC. Una instruccin consta de una operacin y un operandoLenguaje de Programacin

OperandoEl operando de una instruccin (aqu la entrada 0.0) incluye la informacin necesaria para una instruccin de control. El operando consta de identificador de operando y de un parmetro.Lenguaje de Programacin

Lenguaje de Programacin

Primer ejercicio:Activar las salidas Q0.0 y Q0.2, cuando se activen los suiches conectados en las entradas I0.0 y I0.3 del PLCLenguaje de ProgramacinUna vez realizado el programa se procede a su compilacin para asegurarnos de que no existen errores.

Existe la posibilidad de visualizar el desarrollo del programa a travs del Micro Win y de este modo depurar y perfeccionar el cdigo elaborado. Esto es posible mediante la opcin estado del programa.Simulacin del autmata

Se plantea un problema en el programa anterior, en el hecho de que no permite simular el programa diseado a no ser que conectemos un autmata.

Para solucionar este problema utilizaremos un paquete adicional de simulacin que nos permite probar nuestros diseos sin necesidad de tener un PLC.

A continuacin se detallan los pasos a seguir.

Simulacin del autmata

Una vez diseado y compilado el programa, lo guardaremos como un archivo con extensin .MWP con el nombre que le indiquemos, por ejemplo primero.mwpSimulacin del autmata

El simulador solo acepta archivos con extensin .AWL, por ello una vez guardado, deberemos exportar el programa para conseguir el archivo con dicha extensin. Simulacin del autmata

Una vez ejecutemos el simulador debemos presionar la tecla ESC (escape) para habilitar sus funciones.Simulacin del autmata

Antes de cargar el programa debemos configurar correctamente el tipo de autmata, en este caso la CPU 224.Simulacin del autmata

Ahora ya podemos cargar el programa que queremos simular, debemos tener en cuenta la versin del Micro Win utilizada.Simulacin del autmata

Una vez seleccionado y abierto el programa a simular, aparecer un mensaje de error, lo ignoramos porque se ha cargado correctamente.Simulacin del autmata

Finalmente ya solo queda poner RUN en el simulador y comenzar la depuracin del programa.Simulacin del autmata

Transformar los siguientes ejercicios a la lgica programada que es capaz de interpretar el autmata

Circuito en puente simpleEjercicios de aplicacin

Circuito puente complicadoEjercicios de aplicacin

Circuito con diodosEjercicios de aplicacin

ConmutadorEjercicios de aplicacin

Dentro de la temporizacin tenemos tres tipos de relojes:TemporizacinTemporizador de retardo a la conexin (TON)

Temporizador de retardo a la conexin memorizado (TONR)

Temporizador de retardo a la desconexin (TOF)

Temporizador de retardo a la conexin y retardo a la conexin memorizado.

TemporizacinCuentan el tiempo al estar activada la entrada de habilitacin (IN). Si el valor actual (Txxx) es mayor o igual al valor de preseleccin (PT), se activa el bit de temporizacin (bit T). Cuando la entrada de habilitacin est desconectada, el valor actual se borra en el caso del temporizador de retardo a la conexin. En cambio, se conserva en el temporizador de retardo a la conexin memorizado. ste ltimo sirve para acumular varios perodos de tiempo de la entrada en ON. Para borrar el valor actual del temporizador de retardo a la conexin memorizado se utiliza la operacin poner a 0 (Reset).

El mximo valor de preseleccin (PT) es: 32767 (entero con signo).No se pueden compartir nmeros iguales para los temporizadores TOF y TON. Por ejemplo, no puede haber tanto un TON T32 como un TOF T32.

La resolucin de los temporizadores esta determinada por el numero del temporizador.Temporizacin

Ejemplo del temporizador con retardo a la conexin Temporizacin

TemporizacinEjemplo del temporizador con retardo a la conexin memorizado

TemporizacinTemporizador de retardo a la desconexin

Se utiliza para retardar la puesta a 0 de una salida durante un perodo determinado tras haberse desactivado una entrada (IN). Cuando la entrada de habilitacin se activa (IN), el bit de temporizacin se activa (ON) inmediatamente y el valor actual se pone a 0. Cuando la entrada se desactiva (OFF), el temporizador cuenta hasta que el tiempo transcurrido alcance el valor de preseleccin. Una vez alcanzado ste, el bit de temporizacin se desactiva (OFF) y el valor actual detiene el contaje. Si la entrada est desactivada (OFF) durante un tiempo inferior al valor de preseleccin, el bit de temporizacin permanece activado (ON). Para que la operacin TOF comience a contar se debe producir un cambio de ON a OFF.

TemporizacinEjemplo del temporizador con retardo a la desconexin

Para realizar el montaje fsico de las conexiones sobre el PLC es necesario hacer una distincin entre el borneo de entradas y el borneo de salidas.Diagrama de conexiones Borneo de entradas:Entradas a la CPU :14x24 Vc.c.

Diagrama de conexiones Borneo de salidas:Salidas de la CPU: 10 salidas en rel

El siguiente ejercicio consiste en controlar el inicio, parada y sentido de giro de un motor de DC. El montaje es el siguiente:Ejercicios de aplicacin

Esquema de actuacin del montajeCon el interruptor S0 se pone en marcha el motor. El interruptor S1 permite cambiar el sentido de giro del motorEjercicios de aplicacin

Modificar el programa como muestra el esquemtico e insertar un retardo a la conexin Ejercicios de aplicacinCuando se active la entrada E0.3 (S3) deber arrancarse una temporizacin de 1s de duracin. Solo cuando termine dicha temporizacin deber conectarse las salida 0.0 y con ello ponerse en marcha el motor.

OPERACIONES LOGICAS CON BITsAsignarLa operacin Asignar (=) escribe el nuevo valor del bit de salida en la imagen del proceso.

Operaciones SIMATIC

Operaciones SIMATICOPERACIONES LOGICAS CON BITsPoner a 1, Poner a 0 (N bits)Las operaciones Poner a 1 (S) y Poner a 0 (R) activan (ponen a 1) o desactivan (ponen a 0) el nmero indicado de E/S (N) a partir de la direccin indicada (bit). Es posible activar o desactivar un nmero de entradas y salidas (E/S) comprendido entre 1 y 255.

OPERACIONES LOGICAS CON BITsDetectar flanco positivo y Detectar flanco negativoOperaciones SIMATICEl contacto Detectar flanco positivo (P) permite que la corriente circule durante un ciclo cada vez que se produce un cambio de 0 a 1 (de off" a on").El contacto

Detectar flanco negativo (N) permite que la corriente circule durante un ciclo cada vez que se produce un cambio de 1 a 0 (de on" a off").

Ejemplo de deteccin por flanco negativoOperaciones SIMATIC

Ahora se har una descripcin del juego de operaciones simatic para los sistemas de automatizacin S7-200

MARCASLas marcas se utilizan, como la memoria de una calculadora de bolsillo, para guardar resultados intermedios.

En PLCs, las marcas se utilizan como salidas; su efecto es similar a los rels o contactores auxiliares utilizados en la tcnica convencional. Una marca puede utilizarse todas las veces que se desee como contacto NA o NC.

El contenido de marcas est inmediatamente disponible (en el mismo ciclo) para las combinaciones siguientes.

Las marcas se utilizan cuando el resultado intermedio de un segmento debe procesarse en otros segmentos (como sumas parciales al sumar a mano nmeros) o para guardar estados sucesivos evaluados.Operaciones SIMATIC

Al igual que las entradas y salidas, junto con el identificador de operando necesita de un parmetro. ste tiene exactamente la misma estructura que las entradas y salidas:Operaciones SIMATICLa CPU 224 tiene un rea de marcas de la M0.0 a M31.7

MARCAS ESPECIALES

Las marcas especiales (SM) ofrecen una serie de funciones de estado y control. Sirven para intercambiar informaciones entre la CPU y el programa, pudindose utilizar en formato de bits, bytes, palabras o palabras dobles. A continuacin se presentan algunas marcas especiales:Operaciones SIMATIC

Ejemplo de utilizacin de marcasOperaciones SIMATICHacer el diagrama de contactos para que las salidas de Q0.0 a Q0.2 enciendan de manera secuencial cuando se pulse la entrada I0.0

Se desea encender una lmpara conectada a la salida Q0.5 tan pronto como se apriete brevemente el pulsador S1 conectado a la entrada I0.0.Si se activa nuevamente S1(I0.0), Q0.5 deber desactivarse y apagarse as la lmpara. Cada vez que se active el pulsador S1 deber invertirse el estado de Q0.5En este caso se trata de un tipo de circuito denominado Telerruptor o biestable por impulso de corrienteEjercicios de aplicacin

El S7-200 almacena informacin en diferentes reas de la memoria que tienen direcciones unvocas. Es posible indicar explcitamente la direccin a la que se desea acceder. El programa puede acceder entonces directamente a la informacin. La siguiente tabla muestra el rango de nmeros enteros representables en diversos tamaos de datos.Acceder a los datos del S7-200

La memoria de variables (memoria V) se puede utilizar para depositar los resultados intermedios calculados por las operaciones en el programa. La memoria V tambin permite almacenar otros datos que pertenezcan al proceso o a la tarea actuales.Memoria de variables

Rangos de direcciones de la memoria de la CPUSTEP7Micro/WIN identifica el modelo de CPU cuando se ejecuta cualquier operacin de comunicacin con la misma. Al crear el programa, se deber tener en cuenta que tanto las entradas y salidas como las reas de memoria que se hayan introducido sean vlidas para la CPU donde se desea cargar el programa.Memoria de variables

Las constantes se pueden utilizar en numerosas operaciones del S7-200. Pueden ser valores de bytes, palabras o palabras dobles. El S7-200 almacena todas las constantes como nmeros binarios que se pueden representar en formato decimal, hexadecimal, ASCII, o bien como nmeros reales (en coma flotante)Utilizar constantes

Por ejemplo se quiere guardar el numero 1, -123 y 2,4 en la memoria de datosMemoria de variablesAdvertencia:No se puede utilizar una misma direccin de memoria para dos tipos de datos diferentes.

Ejemplo:Ingresar un valor a la entrada del PLC y sumarle 58, el resultado enviarlo a salida del PLC:Memoria de variablesRealizar sumas, restas, divisiones y multiplicaciones utilizando bytes, enteros y reales

ContadoresLa operacin Incrementar contador (CTU) empieza a contar adelante a partir del valor actual cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante CU. Si el valor actual (Cxxx) es mayor o igual al valor de preseleccin (PV), se activa el bit de contaje (Cxxx). El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivacin (R) o al ejecutarse la operacin Poner a 0. El contador se detiene cuando el valor de contaje alcance el valor lmite superior (32.767).Rangos de contaje:Cxxx=C0 hasta C255

Ejemplo de un contador ascendenteContadores

La operacin Decrementar contador (CTD) empieza a contar atrs a partir del valor actual cuando se produce un flanco negativo en la entrada de contaje atrs CD. Si el valor actual Cxxx es igual a cero, se activa el bit de contaje (Cxxx). El contador desactiva el bit de contaje (Cxxx) y carga el valor actual con el valor de preseleccin (PV) cuando se activa la entrada de carga (LD). El contador se detiene cuando alcanza el valor "0" y el bit de temporizacin Cxxx se activa.Rangos de contaje:Cxxx=C0 hasta C255Contadores

ContadoresEjemplo de un contador descendente

Controlar el nivel de un tanque, utilizando un controlON-OFF.Trabajo Final

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