Guias Laboratorio _04

GESTIN DEL CONOCIMIENTO, APRENDIZAJE Y DOCENCIA

VERSIN 01

GUA DE LABORATORIO No. 4

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PROGRAMA ACADMICO:

Ingeniera Mecatrnica PLAN DE ESTUDIOS: V ACTA CONSEJO DE

FACULTAD: 70

FECHA DE ELABORACIN: 24 de Agosto de 2014

VERSIN: 1

FECHA DE ACTUALIZACIN:

1. INFORMACIN GENERAL

ASIGNATURA: Automatizacin Industrial y Laboratorio

PRCTICA DE: Automatismos Combinacionales y Secuenciales

ELABORADA POR: Diana Paola Blanco Rendn

2. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA DE LABORATORIO

Esta prctica pretende la formacin en el estudiante en los fundamentos de la programacin de PLC y se plantea como una gua de inicio rpido a la programacin de SIMATIC S7 1200 con el software TIA PORTAL

3. COMPETENCIAS A FORMAR MEDIANTE LA PRCTICA

1. Crear y configurar un proyecto para la programacin de un autmata programable (PLC) SIMATIC S7-1200 con la herramienta de programacin TIA Portal

2. Crear, cargar y probar un programa con la herramienta de programacin TIA PORTAL

3. Disear programas de control de forma estructural basado en lgica programada haciendo uso de los bloques de programacin y las instrucciones de operaciones lgicas con bits, aritmticas y de desplazamiento y operacin.

4. TEORAS Y CONCEPTOS QUE SE ABORDARN EN LA PRCTICA

PROGRAMACION DEL SIMATIC S7-1200 Para SIMATIC S7-1200, el programa se escribe en los llamados bloques. De manera estndar est disponible el bloque de organizacin Main [OB1]. Este representa la interfaz del sistema operativo de la CPU y, a su vez, este ltimo lo abre automticamente y lo ejecuta de forma cclica. En el caso de tareas de control amplias, se subdivide el programa en bloques de programa ms pequeos, abarcables y ordenados por funciones. Estos bloques son llamados desde los bloques de organizacin (OB). Al llegar al fin de bloque se vuelve a saltar al bloque de organizacin que llama. Ms concretamente, a la fila situada detrs de la llamada.


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PROGRAMACIN LINEAL

En la programacin lineal se guardan las instrucciones en un bloque y se ejecutan en el orden en el que se han guardado en la memoria de programa. Al llegar al fin del programa (fin de bloque), vuelve a comenzar la ejecucin del programa desde el principio. Esto se denomina ejecucin cclica. El tiempo que necesita un dispositivo para ejecutar una vez todas las instrucciones se denomina tiempo de ciclo. La ejecucin lineal del programa se utiliza normalmente para controladores sencillos, no demasiado amplios, y se puede implementar en un nico bloque de organizacin (OB).

PROGRAMACIN ESTRUCTURADA

En el caso de tareas de control amplias, se subdivide el programa en bloques de programa ms pequeos, abarcables y ordenados por funciones. Esto presenta la ventaja de permitir la comprobacin de las partes del programa de forma independiente y ejecutarlas como una funcin global durante el funcionamiento. Los bloques de programa deben ser llamados por el bloque de orden superior. Si se detecta un fin de bloque (BE), el programa continuar ejecutndose en el bloque que llama, detrs de la llamada.


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Bloques de organizacin Los bloques de organizacin (OB) constituyen la interfaz entre el sistema operativo y el programa de usuario. Estos bloques son llamados por el sistema operativo y controlan los procesos siguientes: Comportamiento en arranque del sistema de automatizacin

Ejecucin cclica del programa Ejecucin del programa controlada por alarmas Tratamiento de errores

Programando libremente los bloques de organizacin se define el comportamiento de la CPU. Los bloques de organizacin pueden utilizarse de distintas maneras en el programa: a) OB de arranque, OB de ciclo, OB de error de tiempo y OB de diagnstico: Estos bloques de organizacin pueden insertarse y programarse fcilmente en el proyecto. No es necesario parametrizar ni llamar a estos bloques de organizacin. b) OB de alarma de proceso y OB de alarma cclica: Estos bloques de organizacin se deben parametrizar tras insertarlos en el programa. Adems, durante el tiempo de ejecucin, los OB de alarma de proceso se pueden asociar a un evento mediante la instruccin ATTACH y desasociar nuevamente con DETACH. c) OB de alarma de retardo: El OB de alarma de retardo se puede insertar y programar en el proyecto. Adems, es preciso llamarlo en el programa de usuario mediante la instruccin SRT_DINT. No es necesario parametrizarlo. Informacin de arranque Al arrancar algunos bloques de organizacin, el sistema operativo emite informacin que puede evaluarse en el programa de usuario. Esto puede resultar muy til, sobre todo, para el diagnstico de fallos. En las descripciones de los bloques de organizacin se indica si se emite informacin y de qu informacin se trata.

Funciones

Una funcin contiene un programa que se ejecuta cada vez que la funcin es llamada por otro bloque lgico. Las funciones (FC) son bloques lgicos sin memoria. Los datos de las variables temporales se pierden tras haberse procesado la funcin. Para guardar datos de forma permanente, las funciones pueden utilizar bloques de datos globales. Las funciones se pueden utilizar p. ej. para los siguientes fines:

Devolver valores de funcin al bloque invocante, p. ej. en funciones matemticas

Ejecutar funciones tecnolgicas, p. ej. controles individuales con operaciones lgicas binarias

Una funcin tambin se puede llamar varias veces en diferentes puntos de un programa. Esto facilita la programacin de funciones complejas que se repiten con frecuencia.


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Bloques de funcin

Los bloques de funcin contienen subprogramas que se ejecutan cada vez que un bloque de funcin es llamado por otro bloque lgico. Los bloques de funcin son bloques lgicos que depositan sus valores de forma permanente en bloques de datos de instancia, de modo que siguen disponibles tras procesar el bloque. Los parmetros de entrada, salida y entrada/salida se depositan de forma permanente en bloques de datos de instancia. Gracias a ello, continan disponibles tras el procesamiento del bloque. Por este motivo, se conocen tambin como bloques con "memoria". Los bloques de funcin se utilizan en tareas que no se pueden realizar con funciones:

Cuando son necesarios temporizadores y contadores en los bloques

Cuando hay que almacenar informacin en el programa.

Por ejemplo una preseleccin del modo de operacin con un pulsador.

Un bloque de funcin tambin se puede llamar varias veces en diferentes puntos de un programa. Esto facilita la programacin de funciones complejas que se repiten con frecuencia. Instancias de bloques de funcin La llamada de un bloque de funcin se denomina instancia. A cada instancia de un bloque de funcin se asigna un rea de memoria que contiene los datos que utiliza el bloque de funcin. Esta memoria es proporcionada por bloques de datos que son creados automticamente por el software. La memoria tambin puede estar disponible para varias instancias como multiinstancia en un bloque de datos.

Bloques de datos

Al contrario que los bloques lgicos, los bloques de datos no contienen instrucciones, sino que sirven para almacenar datos de usuario. Por tanto, los bloques de datos contienen datos variables, con los que trabaja el programa de usuario. Los bloques de datos globales almacenan datos de usuario utilizables desde todos los dems bloques. El tamao mximo de los bloques de datos vara en funcin de la CPU. La estructura de bloques de datos globales puede definirse a discrecin. Algunos ejemplos de aplicacin son:

Guardar la informacin en un sistema de almacenamiento. "Dnde est cada producto?"

Guardar recetas de determinados productos.

Todo bloque de funcin, toda funcin o todo bloque de organizacin puede leer datos de un bloque de datos global o escribir datos en l. Estos datos se conservan en el bloque de datos incluso al cerrarlo. La llamada de un bloque de funcin se denomina instancia. A cada llamada de un bloque de funcin con transferencia de parmetros se asigna un bloque de datos de instancia que sirve de memoria de datos. En l se depositan los parmetros actuales y los datos estticos del bloque de funcin. El tamao mximo de los bloques de datos instancia vara en funcin de la CPU. Las variables declaradas en el bloque de funcin determinan la estructura del bloque de datos de instancia. Un bloque de datos global y un bloque de datos de instancia pueden estar abiertos simultneamente. TRABAJAR CON BLOQUES DE DATOS (DB) Los bloques de datos (DB) son reas de datos del programa de usuario (OB1) en las que se almacenan datos en forma de una tabla organizada. Estos datos pueden ser utilizados directamente


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desde el programa de usuario (OB1) o desde bloques de funcin (FB). En un bloque de datos (DB) no se programa nada. Se utilizan para almacenar valores iniciales y leer o escribir datos actuales de determinadas variables, que posteriormente pueden ser usadas por el programa de usuario.

Para guardar un dato, tenemos que poner nombre a la variable, definir el formato en el que lo queremos, y el valor inicial. El valor inicial siempre es el mismo, su propio nombre ya lo indica. Cuando este valor cambie, se almacenar en otra columna que es el valor actual. INSTRUCCIONES DE DESPLAZAMIENTO Y OPERACIN

Instruccin Desplazamiento La instruccin permite desplazar el patrn de bits del parmetro IN. El resultado se deposita en el parmetro OUT. El parmetro N indica el nmero de bits desplazados.

SHR desplaza el patrn de bits hacia la derecha SHL desplaza el patrn de bits hacia la izquierda

NOTA: Si N=0, no se realiza ningn desplazamiento y el valor de IN se asigna a OUT. Los ceros se desplazan a los bits que quedan vacos tras un desplazamiento. Si el nmero de posiciones a desplazar supera el nmero de bits del valor destino, todos los valores de bit originales se desplazarn hacia afuera y se reemplazaran por ceros.

Instruccin Rotacin

Permite rotar el patrn de bits del parmetro IN. El resultado se deposita en el parmetro OUT. El parmetro N define el nmero de bits rotados.

ROR rota el patrn de bits hacia la derecha ROL rota el patrn de bits hacia la izquierda

NOTA: Si N=0, no se realiza ninguna rotacin y el valor de IN se asigna a OUT. Los bits rotados hacia fuera en un lado del valor de destino se rotan hacia el otro lado por lo que no se pierden los valores de bit originales. Si el nmero de posiciones a rotar supera el nmero de bits del valor destino, la rotacin se efecta de todas maneras.


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Instruccin Mover

Permite copiar un elemento de datos almacenado en una direccin especificada (IN) a una direccin diferente (OUT1).

Es ejecutada cuando tenemos un 1 en la entrada EN. (El valor en IN permanece inalterable). En ENO tendremos un 1 si la funcin se ejecuta sin errores. Si tenemos un 0 en la entrada EN la funcin no se ejecuta (es saltada). Los formatos en IN y en OUT pueden ser de 8 ,16 y 32 bits. (Los formatos en IN y en OUT pueden ser diferentes.

Instruccin Copiar area

Permite copiar los contenidos de un rea de memoria (rea de origen) en un rea de memoria diferente (rea de destino). El nmero de elementos que se copian en el rea de destino se determina con la entrada COUNT.

El ancho del elemento de la entrada IN define el ancho de los elementos que deben copiarse. Para poder ejecutar la instruccin, el rea de origen y el rea de destino deben ser del mismo tipo de datos. La salida de habilitacin ENO devuelve el estado lgico "0" cuando se cumple una de las condiciones siguientes:

- La entrada de habilitacin EN devuelve el estado lgico "0". - Se copian ms datos de los que estn disponibles en la entrada IN o

en la salida OUT.

INSTRUCCIONES DE OPERACIONES MATEMATICAS

Instrucciones Sumar, Restar, Multiplicar, Dividir Las instrucciones matemticas se utilizan para programar las operaciones matemticas bsicas, los parmetros deben ser del mismo tipo:

ADD: Sumar (IN1 + IN2=OUT) SUB: Restar (In1 IN2 = OUT) MUL: Multiplicar (IN1 + IN2 = OUT) DIV: Dividir (IN1 / IN2 = OUT) Si existe flujo de corriente en la entrada (EN=1), la instruccin matemtica realiza la

operacin indicada en los valores de entrada (IN1 e IN2) y almacena el resultado en la direccin de memoria que indica el parmetro de salida OUT. Una vez finalizada correctamente la operacin, la instruccin pone ENO a 1.


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5. PROBLEMAS DE INVESTIGACIN QUE DEBEN RESOLVER LOS ESTUDIANTES

Principios del algebra booleana.

Controladores lgicos programables.

Concepto de instrumentacin industrial.

Automatismos combinacionales y secuenciales.

6. EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIOS

Mdulos de entrenamiento PLC SIEMENS S7-1200

7. PROCEDIMIENTO

Argumento: Mezcladora Se tiene un proceso idntico de mezclado para realizar tres tipos de mezclas de dos productos. En dicho proceso, se hace una mezcla de una cantidad de un material con otra cantidad de otro material durante un tiempo determinado. La nica diferencia que existe en el proceso es la cantidad del producto A, la cantidad del producto B y el tiempo de mezclado de los dos productos.


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Secuencia Existe un selector que define el modo MANUAL y el AUTOMTICO En el modo Manual existirn tres pulsadores; el primero ordenar la apertura de la compuerta de la tolva del producto A, el segundo ordenar la apertura de la compuerta de la tolva de producto B, el tercer pulsador, ser el encargado de hacer girar el agitador y abrir la compuerta de la tolva de mezclado. En las tres rdenes descritas no existe realimentacin, por tanto, mientras dure la accin sobre el pulsador concreto. En el modo automtico al accionar un pulsador se abren las dos electrovlvulas que dan paso a los productos y se pone en marcha el mezclador. Segn van pasando los tiempos, se cierra la vlvula A, se cierra la vlvula B y se para el mezclador. Los tiempos de apertura de cada electrovlvula varan dependiendo de la mezcla a realizar y estarn definidos por el usuario. El tiempo de mezclado para cada mezcla ser el equivalente a la suma de los tiempos de apertura de cada electrovlvula.

Desarrollo 1. Realizar el anlisis y el diseo del automatismo secuencial que define la lgica de control del

proceso descrito anteriormente. 2. Crear un nuevo proyecto configurar un nuevo dispositivo siguiendo los pasos establecidos en la

prctica anterior. 3. Configurar el controlador

4. Determinar las variables PLC globales y sus respectivos Tags.

5. Crear un DB por mezcla donde se definan las variables que describan los tiempos de apertura de

las electrovlvulas y el tiempo de mezclado. 6. Programar la secuencia de control que define el control automtico que el PLC ejecutar sobre el

proceso haciendo uso de los bloques de programacin con los que cuenta la lnea S7 SIMATIC s7-1200 siguiendo las siguientes pautas:

a. Crear un FB donde se programar el modo Manual b. Crear un FC donde se calcule el tiempo de mezclado del proceso segn la mezcla

seleccionada y se carguen los tiempos de proceso a las variables de PRESET de los temporizadores a usar.

c. En el Main [OB1] configurar en primera instancia el llamado de la funcin de clculo y cargue de tiempos y ejecutar la rutina de funcionamiento automtico siempre y cuando el modo Automtico est seleccionado

7. Compilar y cargar el proyecto en el dispositivo controlador

8. Verificar la secuencia de control programada haciendo uso de las terminales de conexin de las seales con las que cuenta el mdulo de entrenamiento.


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8. INFORME QUE DEBE PRESENTAR EL ESTUDIANTE

Se debe presentar de forma clara y completa, el diseo del automatismo de control y se debe sustentar el buen funcionamiento del mismo.

9. BIBLIOGRAFA Y OTROS RECURSOS

[1]. MANDADO, ACEVEDO. et-al. Autmatas programables: Entorno y aplicaciones. Ed. Thomson

Primera edicin 2005. [2]. FLOWER, Luis. Controles y automatismos elctricos. Telemecanique 3 edicin 2001. [3]. GARCA, Emilio. Automatizacin de procesos industriales. Ed. Alfaomega. 2001. [4]. BALLCELLS, Josep. ROMERAL, Jos Luis. Autmatas programables. Ed.Alfaomega, Marcombo

1998. [5]. PIEDRAFITA, Ramn. Ingeniera de la automatizacin industrial. Mexico, Ed Alfaomega Rama

2001. [6]. Dorantes G, Dante y otros. Automatizacin y control: prcticas de laboratorio, McGrawHill, 2004

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