Introducción a los autómatas programables

FUNDAMENTOS

Los autómatas programables son los componentes básicos de los equipos electrónicos de automatismo. Hicieron su aparición en los Estados Unidos en 1969 como respuesta a la demanda de los fabricantes de automóviles. Deseaban automatizar sus fábricas con un material capaz de adaptarse a los cambios de fabricación, más sencillo y económico que los sistemas cableados que se empleaban masivamente hasta entonces.

1.1 ¿Qué es un autómata programable? Un autómata programable o Controlador Lógico Programable (PLC) “es un aparato digital electrónico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, el cual permite la implementación de funciones especificas como: lógica, secuencias, temporizado, conteo y aritmética; con el objeto de controlar máquinas y procesos”

¿Dónde se emplea?-Donde se requiera equipos con capacidad para de control lógico y/o secuencial; tales como envasadoras, inyectoras de plástico, plantas automotrices, sistemas de seguridad, encendido de hornos de procesos, transporte de materiales, etc.

¿Cómo funciona?-La estructura básica se fundamenta en tres elementos principales: procesador, memoria y entradas/salidas. El enlace eléctrico de estos elementos se realiza por medio de un bus. Un bloque de alimentación proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento del conjunto.

El cometido principal del procesador, o unidad central (CPU), consiste en interpretar las instrucciones que constituyen el programa de la aplicación. Además de esta tarea, la CPU desempeña las siguientes funciones:– tratamiento de entradas/salidas,

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– control y diagnóstico del autómata mediante una serie de pruebas que se ejecutan en el momento del encendido o cíclicamente, durante el funcionamiento del sistema,– diálogo con el terminal de programación, tanto durante las fases de escritura y depuración del programa como durante su explotación, para realizar tareas de verificación y ajuste de datos.

Las entradas/salidas todo o nada (TON) garantizan la conexión directa del autómata con en el entorno industrial. Sirven como enlace entre el procesador y el proceso. Todas cumplen una doble función básica:– función de interfaz para recibir y tratar señales procedentes del exterior (captadores, pulsadores, termostatos, presostatos, limites de carrera, otros interruptores, etc.) y para emitir señales hacia el exterior (control de preaccionadores, pilotos de señalización, sirenas, válvulas solenoides, etc.). El diseño de estos interfaces, con aislamiento galvánico o desacoplamiento optoelectrónico asegura la protección del autómata contra señales parásitas.– función de comunicación para el intercambio de señales con la unidad central por medio de un bus de entradas/salidas.

La memoria permite almacenar las instrucciones que conforman el programa de funcionamiento del automatismo y los datos, que pueden ser de los siguientes tipos:– información susceptible de variar durante la ejecución de la aplicación. Por ejemplo, resultados de cálculos realizados por el procesador que se guardan para su uso posterior. Estos datos se denominan variables internas o palabras internas,– información que no varía durante la ejecución pero que el usuario puede modificar: textos que se muestran, valores de preselección, etc. Se denominan palabras constantes,– memorias de estado de las entradas/salidas, actualizadas por el procesador en cada turno de escrutación del programa.El elemento básico de la memoria es el bit (abreviatura del inglés binary digit: dígito binario), que admite dos estados lógicos: 0 y 1. Los bits se agrupan en palabras (16 bits) o en bytes (8 bits) que se identifican mediante una dirección.

1.2 Tipos de PLC

Los aspectos por los que se clasifica un PLC son:

Por su construcción-Integral, aquel que integra todas sus partes en una misma caja o gabinete, se conoce también como PLC compacto.-Modular, esta formado por módulos que se arman sobre un bastidor o base de montaje (también llamado chasis o rack) sobre el cual se instala la CPU, los módulos de entrada y salida y otros periféricos.

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Por su capacidad-Con variables discretas y pocas analógicas, operaciones aritméticas y capacidad de comunicación elemental-Con variables discretas y analógicas. Matemáticas de punt flotante. E/S inteligentes. Conexiones en red. Gran capacidad de manejo de datos analógicos y discretos.

Por su cantidad de E/S-Pequeños hasta 255 E/S-Mediano de 256 a 1023 E/S-Grandes mas de 1024 E/S

1.4 Entradas/Salidas digitales y analógicasLas entradas y salidas discretas también se les llama digitales, lógicas, binarias u “on-off”, pueden tomar solo dos estados abierto o cerrado. Las analógicas pueden tomar una cantidad de valores intermedios dentro de un cierto límite, dependiendo de su resolución. Por ejemplo 0 a 10 Vcc, 4 a 20 mAcc, etc.

1.5 Sensores y ActuadoresAmbos son dispositivos que se emplean en el hogar, el comercio o la industria para aplicaciones de automatización y se pueden conectar al PLC a través de sus módulos de entrada los sensores y al de salida los actuadores.

Existe una diversidad de ambos dispositivo, ejemplificaremos solo algunos:

Sensores: Fotoeléctricos, de proximidad, de temperatura, de presión, de nivel, de humo, de flujo.Interruptores: De proximidad, de limite, de pedal, etc.Botones pulsadoresSelectores, etc.

Actuadotes: Alarmas, relevadores, focos piloto, válvulas solenoides, bobinas de contactores y arrancadores, etc.

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PROGRAMACION DE ENTRADAS Y SALIDAS Una de las características principales de un PLC es su capacidad de programación y reprogramación, esto significa que es necesario programar este dispositivo a partir de un lenguaje funcional como puede ser : diagrama de escalera, diagrama de bloques, mnemónicos, Booleanos, etc.

Los diagramas de escalera utilizan símbolos básicos como contactos y bobinas para la representación de instrucciones en diagramas referenciados con un número de dirección que lo relaciona como una identificación a través del programa. La función principal del diagrama de escalera es controlar las salidas, basado en las condiciones de las entradas y las condiciones creadas en el programa.

Instrucciones básicas:

Contacto normalmente abiertoContacto normalmente cerradoSalida ( )Salida con sello ( S )Salida para quitar el sello

( R )

Un contacto de entrada abierto en el programa se conoce como un “contacto directo”, este contacto prueba si el estado del contacto de entrada esta abierto “0” o cerrado “1” y cambia su condición en el programa según el estado de su entrada, es decir, si la entrada esta abierta el contacto permanece abierto y si esta cerrado pasa a cerrado. Por el contrario un contacto que se programa cerrado se conoce como “contacto inverso”, y su condición prueba cambia según la posición del contacto de entrada físico, es decir, si en la entrada el contacto esta abierto “0” en el diagrama permanecerá cerrado y si esta físicamente cerrado “1” en el programa cambia a abierto. Estas condiciones son importantes de considerarlas antes de programas el diagrama de escalera.

Cuado se programa como bobina set “S” cuando la bobina se activa permanece en ese estado y para desactivarla se debe programar como reset “R”.

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Instrucciones para la programación del PLC MICRO 1:

1. Limpiar la memoria del programador: DELT END ENTER

2. Limpiar la memoria del procesador: TRS ENTER ENTER

3. Transferir un programa del programador al Procesador (PLC)

4. Para revisar el programa con las teclas: ↑ ↓

5. Para cambiar una instrucción: colocarse en la instrucción a modificar y teclear la nueva instrucción y finalizar con enter.

6. Para insertar una nueva instrucción colocarse en la nueva instrucción donde se quiere insertar, teclear la instrucción y pulsar INST

7. Para eliminar una instrucción o mas instrucciones, colocarse en la dirección de la instrucción a eliminar ,pulsar DELT y dar el numero (1,2 o 3) de instrucciones posteriores a eliminar y enseguida ENTER

8. Transferir un programa del procesador (PLC)al programador :TRS READ pantalla TRS LPL GO?ENTER TRSLPT END?

9. Para monitorear el estado de las salidas:MON 200 READ Y APARECE LA PANTALLA.

10. Para monitorear la operación de los temporizadores: MON SFH TIM1 y observamos el conteo.

EJERCICIOS:

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1.-Arranque y paro de un motor eléctrico con una estación de botones arrancar-parar y lámparas indicadoras de estado del motor.

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