Circuitos electrónicos & PLC

Introducción

Índice3. Circuitos Electrónicos

4. 1- ¿QUE ES UN CIRCUITO?

5. 2- Diferencia de Circuitos Electrónicos

y eléctricos

6. 3- Los circuitos eléctricos se clasifican

de la siguiente forma:

7. 3- Leyes de los circuitos eléctricos &

electrónicos

8. 3.1- Ley de OHM

9. 3.2- Leyes de KIRCHHOFF

10. 4- Diagrama electrónico

11. PLC

12. 1- Un poco de Historia

13. 2- Con los PLC viejo era posible

14. 3- ¿Qué es un PLC?

15. 4- Los PLC sobresalen por:

16. 5- Un PLC integra:

Circuitos electrónicos

¿QUE ES UN CIRCUITO?

Un circuito es una red eléctrica, puede ser

definido como una interconexión de dos o más

componentes que contiene al menos una

trayectoria cerrada.

Diferencia de Circuitos Electrónicos y eléctricos

Circuitos eléctricos:

+Todos los componentes son pasivos

excepto el generador.

+El flujo y la intensidad de la corriente

se controla mediante interruptores y

resistencias.

+La intensidad tiene un alto rango de

voltajes.

+Están relacionados con la potencia.

+Funcionan con corriente alterna o

continua, depende del circuito

-Circuitos electrónicos:

+ El control de estos circuitos se

realiza mediante señales eléctricas.

+Están relacionados con el

almacenamiento de información.

+La mayoría de estos circuitos

funciona con corriente continua.

+Contiene uno o más elementos

activos.

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:

Por el tipo de señal:

De corriente continua

De corriente alterna

Mixtos

Por el tipo de régimen:

Periódico Transitorio

Permanente

Por el tipo de componentes:

Eléctricos: Resistivos, inductivos,

capacitivos y mixtos

Electrónicos: digitales, analógicos y

mixtos

Por su configuración:

Serie

Paralelo

Mixto

Leyes de los circuitos eléctricos & electrónicos

Ley de OHM

La ley de OHM se enuncia de la siguiente manera:

“LA CORRIENTE O INTENSIDAD ELECTRICA QUE CIRCULA EN UN CIRCUITO

ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL VOLTAJE E INVERSAMENTE

PORPORCIONAL A LA RESISTENCIA”

Y es expresada con esta formula:

Leyes de KIRCHHOFF Ley de Kirchhoff de los voltajes:

La suma algebraica de todos los voltajes a lo largo de un camino cerrado

de un circuito ha de ser igual a cero.

VT – V1 – V2 – V3 = 0

Ley de Kirchhoff de las corrientes:

La suma algebraica de todas las corrientes en cualquier nudo de un circuito

ha de ser igual a cero.

IT – i1 – i2 – i3 = 0

Diagrama electrónico

Un diagrama electrónico, es una representación

pictórica de un circuito eléctrico. Muestra los diferentes

componentes del circuito de manera simple y con

pictogramas uniformes de acuerdo a normas, y las

conexiones de alimentación y de señal entre los distintos

dispositivos.

PLC

Un poco de Historia Los primeros controladores completamente programables

fueron desarrollados en 1968 por una empresa de consultores eningeniería (Bedford y Asociados), que luego se llamó MODICOM.Cuando se inventaron, comenzaron llamándose PC (Controladorprogramable), pero con la llegada de los ordenadores personalesde IBM, cambió su nombre a PLC.

El primer PLC fue construido en 1969 por encargo deGeneral Motors Hydramatic Division (fábrica de transmisionespara los vehículos de la General Motors).

Con los PLC viejo era

posible• Programar desarrollos de aplicaciones para su

uso en ambientes industriales.

• Cambiar la lógica de control sin tener que cambiar la conexión de los cables.

• Diagnosticar y reparar fácilmente los problemas detectados.

• Esto se debe a que los primeros PLC incorporaban solo un procesador para programas sencillos y algunos dispositivos de entrada y salida.

¿Qué es un PLC?

El PLC es un dispositivo, diseñado para controlar procesos secuenciales, y estos van asociados a la maquinaria que desarrolla procesos de producción y controlan su trabajo.

Los PLC sobresalen por: Los PLC se sobresalen de otros

sistemas o controladores automáticos

porque puedes ser programados para

cualquier tipo de maquina, ya que los otros

controladores automatizados pueden llegar

a servir para un trabajo en especifico, a

diferencia del PLC.

Un PLC integra:• Módulos multiprocesadores.

• Entradas y salidas digitales de contacto seco, de relé o TTL (Transistor-Transistor-Logic o "Entradas y salidas analógicas para corriente continua o alto voltaje.

• Puertas de comunicación en serie o de red.

• Multiplexores análogos,

• Controladores PID (Proporcional Integral Derivativo, controlador que intenta mantener la salida del dispositivo en un nivel predeterminado).

• Interfaces con pantallas, impresoras, teclados, medios de almacenamiento magnético.

Detección

Mando

Dialogo usuario maquina

Programación

Numero de Entradas y Salidas

Tipo de entradas [Analógicas / Digitales]

Tensión de alimentación

Software utilizable

Numero de variables internas

Mayor rapidez de respuesta

Facilidad de programación

Poco espacio de implementación

Mejor monitoreo de funcionamiento

Fácil adaptación

Menores costos de instalación y mantenimiento

Costos Iniciales elevados

Requerimiento de personal capacitado

El ISL28270 y ISL28273 son amplificadores de instrumentación microenergía doble canal (en amperios) y la ISL28470 es un canal de quad en amperios optimizado para la operación de alimentación única en el 2,4 V a 5,5 V

El optoaislador MOC3011 consta de un diodo emisor de infrarrojos de arseniuro de galio, acoplado ópticamente a un interruptor bilateral de silicio y está diseñado para aplicaciones que requieren disparo aislado de TRIAC, bajo corriente de conmutación aislado de CA

optoacopladores

Para una mejor comprensión explicaremos lo expresado líneas atrás mediante un ejemplo; supongamos que se tiene que controlar la magnitud de la temperatura en el interior de algún recinto, por lo tanto tenemos que seleccionar los tipos de sensores para implementar el control de la temperatura y que ésta sea estable dentro del recinto.

CAMPOS DE APLICACIÓN DEL PLCEl PLC por sus especiales características

de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware

y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades

que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.

Instalaciones de la industria azucarera.

Instalación de tratamientos térmicos.

Control de las máquinas para mezclar goma.

se utiliza principalmente para plasticating y mezclarse del caucho o de los plásticos, calentar y cubrir el caucho

4 ventajas y

desventajas

Ventajas y desventajas de un plc

•Una de las grandes ventajas de un PLC es que es posible automatizar tareas o robotizarlas, depende de como se lo quiera ver. Al hacerlo, se ahorra mano de obra, y los costos finales del proyecto disminuyen.

•Es muy pero muy fácil programar un PLC porque la compañía del mismo ya te vende un software muy fácil de usar.

•Con un PLC, no es necesario cambiar toda la estructura mecánica para cambiar de tarea.

•Otra gran ventaja de un PLC es que se lo puede programar para que cuando haya una falla, que éste nos indique en donde está de acuerdo a lo que se detectó con los sensores de las entradas.

•La gran desventaja de un PLC es que antes de automatizar una tarea en la industria, es necesario tener en cuenta todos los detalles de lo que se debe hacer para que nada salga mal.•La tarea o el proceso depende totalmente y enteramente del código de la programación. Esta no puede estar mal. Por ello, el programador debe ser muy bueno.•El costo inicial de lo que implica automatizar una tarea con un PLC es muy elevado. Ésta es una clara desventaja.

1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:

No es necesario dibujar el esquema de contactos. No es necesario simplificar las ecuaciones.

lógicas, ya que, por lo general, la capacidad de almacenamiento del modulo de memoria es lo suficientemente grande

La lista de materiales queda sensiblemente reducida , y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega, etc.

En primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a unos de los técnicos de tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades y/o institutos superiores ya se encargan de dicho adiestramiento.

Dado que el PLC cubre ventajosamente en amplio espacio entre la lógica cableada y el microprocesador es preciso que el proyectista lo conozca tanto en su actitud como en sus limitaciones.

Una ventaja de los circuitos digitales cuando se compara con los circuitos analógicos es que las señales representadas digitalmente pueden ser transmitidos sin la degradación debido al ruido. Por ejemplo, una señal de audio continua transmitida como una secuencia de 1s y 0s, se puede reconstruir sin error, siempre que el ruido recogido en la transmisión no es suficiente para evitar la identificación de 1s y 0s.

En un sistema digital, una representación más precisa de una señal se puede obtener mediante el uso de más dígitos binarios para representarla. Si bien esto requiere más circuitos digitales para procesar las señales, cada dígito es manejado por el mismo tipo de hardware. En un sistema analógico, resolución adicional requiere mejoras fundamentales en las características de linealidad y el ruido de cada paso de la cadena de señal.

Sistemas digitales controlados por ordenador pueden ser controlados por el software, lo que permite nuevas funciones que se añaden sin cambiar el hardware. A menudo, esto se puede hacer fuera de la fábrica mediante la actualización de software del producto. Por lo tanto, los errores de diseño del producto se pueden corregir cuando el producto esté en manos de un cliente.

Almacenamiento de la información puede ser más fácil en los sistemas digitales que en los analógicos. El ruido de la inmunidad de los sistemas digitales permite que los datos ser almacenados y recuperados sin degradación. En un sistema analógico, el ruido de envejecimiento y el desgaste degradan la información almacenada. En un sistema digital, siempre y cuando el ruido total está por debajo de un cierto nivel.

En algunos casos, circuitos digitales utilizan más energía que los circuitos analógicos para llevar a cabo las mismas tareas, produciendo así más calor que aumenta la complejidad de los circuitos, tales como la inclusión de los sumideros de calor. En sistemas portátiles o de baterías que puede limitar el uso de los sistemas digitales.

Por ejemplo, los teléfonos celulares funcionan con baterías a menudo utilizan un front-endanalógico de baja potencia para amplificar y sintonizar las señales de radio de la estación base.

Los circuitos electronicos a veces son más caros, sobre todo en pequeñas cantidades.

En algunos sistemas, si un solo trozo de datos digitales se pierde o mal interpretado, el significado de grandes bloques de datos relacionados puede cambiar completamente. Debido al efecto del acantilado, puede ser difícil para los usuarios saber si un sistema en particular está justo en el borde de la falta, o si se pueden tolerar mucho más ruido antes de fallar.

Fragilidad digital se puede reducir mediante el diseño de un sistema digital para robustez. Por ejemplo, un bit de paridad u otro método de gestión de errores se pueden insertar en la ruta de señal. Estos sistemas ayudan a que el sistema de detección de errores, y luego o bien corregir los errores, o al menos pedir una nueva copia de los datos.

Sistemas de memoria y de transmisión digitales se pueden utilizar técnicas tales como la detección y corrección de errores a utilizar datos adicionales para corregir cualquier error en la transmisión y almacenamiento.

Hay dos tipos de circuitos eléctricos: circuitos en serie y circuitos en paralelo. Los circuitos en serie tienen un único camino para que fluya la electricidad. Cualquier interrupción en el camino causa que el el circuito entero deje de funcionar. Los circuitos en paralelo tienen múltiples caminos por los que puede pasar la electricidad.

Estos circuitos parecen autopistas de aterrizamiento múltiple, al tener varias vías alineadas paralelas entre sí. Cada vía tiene su propio resistor. A medida que la corriente fluye a través de este circuito, la corriente se divide, enviando parte de ésta a través de cada una de las vías.

Un circuito en serie puede ser poco fiable, ya que hay muchas cosas que pueden salir mal si el circuito está en peligro. Puedes tener varias baterías conectadas entre sí dando lugar a muchas conexiones cableadas.

Respecto : Trabajan : Velocidad de respuesta:

Seguridad: Limpieza o higiene :

Temperaturas a las que se puede exponer:

Costo:

PLC Trabaja con programacióny es electrónico.

Dependiendo de la programación con la que esta y el actuador correspondiente

La programación queda guardadaen el PLC

En si lo que es el PLC no es contaminante , tal vez lo sea el actuador o con lo que este trabajando.

A las establecidas por el que lo creo ya que hay unos que no aguantan ciertas temperaturas y afecta su funcionamiento .

Son costosos pero ayudan a la automatización.

Neumática Trabaja con lo que es el aire comprimido.

Responde con velocidad.

Es seguro porque es solo aire , no explota.

Es de los mas limpio que hay en el mercado

No cambia su funcionamiento aun en temperaturas bajas

Es mas barato que algunos otros.

hidráulica Trabaja con líquidos en reposo o enmovimiento.

Responde con rapidez al mando que le da el usuario.

No es muy seguro , aunque es uno de los mas

Contaminacion del ambiente con riesgo de

A no muy bajas temperaturas.

Regular,ya que es muy utilizado.

Sensores en PLC

Los dispositivos de campo

de entrada más utilizados

son: los interruptores, los

finales de carrera,

termostatos, pulsadores,

sensores de temperatura,

entre otros.

Los sensores a su vez pertenecen

a los elementos de entrada de

datos de un sistema de control

automático.Clasificación de los

elementos de entrada:

Activadores manualesSensores

Normalmente abierto/cerrado

Sensores

digitales/analogicos

Módulos de

entrada/salida

Módulos de entrada

Actuadores en PLC

Tipos de Actuadores

Hidráulicos

Existen tres grandes

grupos:

cilindro hidráulico

motor hidráulico

Actuadores

Neumáticos

A los mecanismos que

convierten la energía

del aire comprimido

en trabajo mecánico

se les denomina

actuadores

neumáticos. Aunque

en esencia son

idénticos a los

actuadores hidráulicos

Actuadores Eléctricos

La estructura de un

actuador eléctrico es

simple en

comparación con la

de los actuadores

hidráulicos y

neumáticos, ya que

sólo se requieren de

energía eléctrica

como fuente de

poder.

Módulos de salida

El módulo de salidas del autómata es el encargado

de activar y desactivar los actuadores (bobinas de

contactores, lámparas, motores pequeños, etc.).

Según el tipo de proceso a controlar

por el autómata, podemos utilizar

diferentes módulos de salidas.

Existen tres tipo bien diferenciados:

- A relés.

- A triac.

- A transistores.

Módulos de salida

Módulos de salidas a

relés.

Módulos de salidas a Triacs

Módulos de salidas a Transistores

Especificaciones

Su uso en: Maniobra de máquinas

Maquinaria industrial de plástico

Instalación de aire acondicionado, calefacción...

Instalaciones de seguridad

Casa domotica

Aplicaciones Maquinaria industrial del mueble y la madera.

Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.

Maquinaria en la industria del plástico.

Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc.

Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc.

Tráfico

Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc.

Domótica

Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti robo, etc.

Fabricación de Neumáticos

Control de calderas, sistemas de refrigeración, prensas que vulcanizan los neumáticos.

Control de las máquinas para el armado de las cubiertas, extrusoras de goma.

Tema No. 8

SIMBOLOGIA DEL PLC

Los contactos

Los elementos a evaluar para decidir si activar o no las salidas en determinado "escalón", son variables lógicas o binarias, que pueden tomar solo dos estados: 1 ó 0, Estos estados que provienen de entradas al PLC o relés internos del mismo.

En la programación Escalera (Ladder), estas variables se representan por contactos, que justamente pueden estar en solo dos estados: abierto o cerrado.

Los contactos se representan con la letra "E" y dos números que indicaran el modulo al cual pertenecen y la bornera al la cual están asociados

Los contactos abiertos al activarse se cerraran

Los contactos cerrados al activarse se abrirán

Como lo indica su nombre, cada vez que alcanzan cierto valor de tiempo activan un contacto interno. Dicho valor de tiempo,

denominado PRESET o meta, debe ser declarado por el usuario. Luego de haberse indicado el tiempo de meta, se le debe indicar

con cuales condiciones debe empezar a temporizar, o sea a contar el tiempo. Para ello, los temporizadores tienen una entrada

denominada START o inicio, a la cual deben llegar los contactos o entradas que sirven como condición de arranque. Dichas

condiciones, igual que cualquier otro renglón de Ladder, pueden contener varios contactos en serie, en paralelo, normalmente

abiertos o normalmente cerrados.

temporizadores

Tipos de temporizadores

Definidos como posiciones de memoria que almacenan un valor numérico, mismo que se incrementa o decrementa según la

configuración dada a dicho contador.

Como los temporizadores, un contador debe tener un valor prefijado

como meta o PRESET, el cual es un número que el usuario programa para que dicho contador sea activo o inactivo según

el valor alcanzado.

Por ejemplo, si el contador tiene un preset de 15 y el valor del conteo va en 14, se dice que el contador se encuentra inactivo,

sin que por ello se quiera decir que no esté contando. Pero al

siguiente pulso, cuando el valor llegue a 15, se dice que el contador es

activo porque ha llegado al valor de preset.

Contadores

Existen 3 puntos importantes en las

configuraciones de un PLC

- Los puertos de entrada

- Los puertos de salida

- La alimentacion

*Se tomara como ejemplo al PLC Festo

El PLC cuenta con entradas fisicas

donde conectamos voltajes u otros

circuitos para que internamente se

procesen y existan datos de salida del

PLC

El PLC que se esta explicando cuenta

con 12 Entradas y 2 Comunes;

Distribuidas en 8 Entradas un comun y 4

entradas un comun

*El comun se usa para cerrar el

circuito

Las entradas tambien pueden ser de:

Logica positiva (PNP): Las entradas del

PLC se conectan a la salida positiva del

circuito a conectar y el comun a 0V

Logica negativa (NPN): Las entradas del

PLC se conectan a 0V del circuito a

conectar y el comun a +0V

Existen 2 tipos de Entradas:

-Digitales: Son datos de “0’s y 1’s”

-Analogicas: Datos que varian

entre 0 Volts hasta un maximo Voltaje.

El PLC cuenta con salidas las cuales al

cumplir con las especificaciones del

programa (activar las entradas

necesarias) las salidas definidas se

activan y asi podemos energizar un

circuito o dispositivo.

Este PLC cuenta con 8 Salidas y 3 comunes distribuidas en 4 salidas un comun, 2 salidas un comun y 2 salidas un comun.

Hablando de las salidas, el comun tieneuna funcion mas importante ya que el voltaje que se coloque en el comun sera lo que entregue la carga al activarse.

Normalmente se conectan

actuadores (motores, pistones,

hidraulicos, Etc…) LEDs indicadores de

salida, o algunos casos a otros circuitos.

EL PLC cuenta con entradas de

voltaje con el cual se energiza el mismo

para asi poder funcionar; ya que sin

alimentacion de el mismo no cumple su

funcion.

Este PLC trabaja a 24 volts DC

Circuitos de PLC (ejercicios)

Circuitos de Protección.Como sabemos, las cargas en las salidas se pueden clasificar en: cargas en CC. y cargas en CA. En la mayoría de los casos, las cargas aplicadas a las salidas suelen ser circuitos inductivos como, por ejemplo, bobinas de contactores y relés. La desconexión de estos da lugar a picos de tensión -transitorios de alto valor.

Como en ocasiones estos circuitos internos de protección no son suficientes, es por lo que se debe acoplar circuitos adicionales exteriores para que supriman mejor y más rápidamente estas tensiones transitorias.

En el caso de cargas en CC, los circuitos a acoplar serían los que corresponden a las siguientes figuras 2.5 y 2.6, para circuitos con reducido número de maniobras.

La Fig. 2.7 es para cuando el número de maniobras es elevado. Cuando las cargas son del tipo resistivo, no es necesario acoplar circuito alguno.

En CA nos podemos encontrar, generalmente, con dos casos: • Que la carga sea de alta inductancia. • Que la carga sea de alta impedancia. En el primer caso, el circuito más conveniente es el de la Fig.2.8

En el segundo caso, puede ocurrir que la intensidad de fuga del circuito RC interno, y durante algunos segundos, mantenga alimentada la bobina de alta impedancia del contactor de salida. El circuito que se va a utilizar en este caso es el de la fig.2.9, pero calculando los valores de R y C.

Contactos de relés térmicosDos son las posibilidades de conexión de los contactos de los relés térmicos de protección contra sobre intensidades:En las entradas como captores (Fig. 2.10). o en la salida (Fig.2.11)

Diagrama de escaleras (ejercicios)

Un diagrama de escalera es la representación gráfica en forma de diagramas de circuitos. Similar a los esquemas de circuitos usados en control convencional.

Configuraciones Básicas.

ACCIONES DIRECTAS.

Cuando se activa la entrada (ON), la salida también se activa (ON). Cuando se desactiva la entrada (OFF), la salida se desactiva también (OFF).

ACCION INVERSA.

Cuando se activa la entrada (ON), la salida se desactiva (OFF). Cuando la entrada se desactiva (OFF), la salida se activa (ON).

ENCLAVAMIENTO O RETENCION.

El enclavamiento o retención tiene el mismo modo de operación de un latch SR. Una vez enclavada la salida, esta se mantiene hasta que sea desenclavada.

Es cuando se encuentran conectados en serie varios paralelos.

CONEXIÓN SERIE-PARALELO.

ENCLAVAMIENTO O RETENCION.

El enclavamiento o retención tiene el mismo modo de operación de un latch SR. Una vez enclavada la salida, esta se mantiene hasta que sea desenclavada.

CONEXIÓN PARALELO SERIE.

Es cuando se encuentran conectados en paralelo varios series.