4.- INTRODUCCIÓN A LOS PLC’S.

Introducción

Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venía haciendo de

forma cableada por medio de contadores y relés. Al operario que estaba a cargo de las

instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizar su

trabajo y posteriormente mantenimiento. Además cualquier variación den el proceso

suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones, siendo necesario para ello un

gran esfuerzo técnico y un mayor gasto económico.

En la actualidad es muy difícil entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por

técnicas cableadas. Las computadoras y los controladores lógicos programables han

intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto

sustituidas por otras controladas de forma programada.

El Controlador Lógico Programable (PLC) nació como solución al control de circuitos

complejos de automatización. Por lo tanto se puede decir que un PLC no es más que un

aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas

automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc.) por una

parte, y los actuadores (bobinas de contacto, lámparas, pequeños receptores, etc.) por

otra.

Los PLC se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La

razón principal de tal hecho fue la necesidad de eliminar el gran costo que se producía al

reemplazar el complejo sistema de control basado en relees y contactos. Bedford

Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular (MODICON, Modular

Digital Controler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez

esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El

MODICON 084 (Scheider) resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido

comercialmente.

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¿Qué es un PLC?

Un controlador lógico programable (Programmable Logic Controller PLC) figura 4.1 es un

dispositivo operado digitalmente, que usa una memoria para el almacenamiento interno

de instrucciones con el fin de implementar funciones específicas, tales como lógica,

secuenciación, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas, para

controlar a través de entradas/salidas digitales o analógicas, varios tipos de máquinas o

procesos.

Un equipo electrónico, basado en un microprocesador o microcontrolador, que tiene

generalmente una configuración modular, puede programarse en lenguaje no informático

y está diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente agresivo (ambiente

industrial).

Un controlador de lógica programable es una pequeña computadora usada en la

automatización de procesos del mundo real, tales como líneas de producción, máquinas

herramientas, manejo de partes, empaquetado, bandas transportadoras, estaciones de

bombeo, semáforos, etc.

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¿Cómo trabaja un PLC?

Los Controladores Lógicos Programables son máquinas secuénciales que ejecutan

correlativamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario almacenado en su

memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir de las señales de entrada

leídas de la planta (aplicación): al detectarse cambios en las señales, el autómata

reacciona según el programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias. Esta

secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso.

La secuencia básica de operación del autómata se puede dividir en tres fases principales:

Lectura de señales desde la interfaz de entradas.

Procesado del programa para obtención de las señales de control.

Escritura de señales en la interfaz de salidas.

A fin de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de las señales se realiza a la vez para

todas las entradas y salidas; Entonces, las entradas leídas de los módulos de entrada se

guardan en una memoria temporal (Imagen entradas). A esta acude la CPU en la

ejecución del programa, y según se va obteniendo las salidas, se guardan en otra

memoria temporal (imagen de salida). Una vez ejecutado el programa completo, estas

imágenes de salida se transfieren todas a la vez al módulo de salida.

Ventajas y desventajas

Los PLC’s han ganado popularidad en las industrias y probablemente continuarán

predominando por algún tiempo, debido a las ventajas que ofrecen:

Son un gasto efectivo para controlar sistemas complejos.

Son flexibles y pueden ser aplicados para controlar otros sistemas de manera

rápida y fácil.

Su capacidad computacional permite diseñar controles más complejos.

La ayuda para resolver problemas permite programar fácilmente y reduce el

tiempo de inactividad del proceso.

Sus componentes confiables hacen posible que pueda operar varios años sin

fallas.

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Capacidad de entradas y salidas

Monitoreo

Velocidad de operación

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 módulo de memoria es lo suficientemente

grande.

Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.

Mínimo espacio de ocupación.

Menor coste de mano de obra de la instalación.

Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al

eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar

averías.

Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.

Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el

tiempo cableado.

Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo

útil para otra máquina o sistema de producción.

Desventajas

Hace falta un programador, lo que exige la preparación de los técnicos en su etapa

de formación.

La inversión inicial es mayor que en el caso de los relés, aunque ello es relativo en

función del proceso que se desea controlar. Dado que el PLC cubre de forma

correcta un amplio espectro de necesidades, desde los sistemas lógicos

cableados hasta el microprocesador, el diseñador debe conocer a fondo las

prestaciones y limitaciones del PLC. Por tanto, aunque el coste inicial debe ser

tenido en cuenta a la hora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar

todos los demás factores para asegurarnos una decisión acertada.

Mano de obra especializada.

Centraliza el proceso.

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Condiciones ambientales apropiadas.

Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas.

Clasificación de los PLC’s

Debido a la gran variedad de los PLC, tanto en sus funciones, en su capacidad, en su

aspecto físico y otros, es que es posible clasificar teniendo en cuenta sus distintas

características.

PLC TIPO NANO

Generalmente este PLC (Fuente, CPU e I/O integradas) que puede manejar un conjunto

reducido de I/O, en un número inferior a 100. Permiten manejar entradas y salidas

digitales y algunos módulos especiales.

PLC TIPO COMPACTOS

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Estos PLC’s tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y módulos de I/O en

un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos

(alrededor de 500 I/O) , su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran

variedad de módulos especiales, tales como:

Entradas y salidas análogas.

Módulos contadores rápidos.

Módulos de comunicaciones.

Interfaces de operador.

Expansiones de I/O.

PLC TIPO MODULAR

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Estos PLC’s se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador

final, estos son:

Rack.

Fuente de Alimentación.

CPU.

Módulos de I/O.

Tipos de lenguaje que usan los PLC’s

Para realizar un proyecto se debe conocer las formas de lenguaje que entiende el entorno

de aplicación. Los PLC ofrecen numerosos tipos de operaciones que permiten solucionar

una gran variedad de tareas de automatización, Se dispone de dos juegos básicos de

operaciones para crear un programa “SIMATIC” E “IEC 1131-3”.

El editor de tareas contiene distintos lenguajes de programación como por ejemplo, el

lenguaje AWL (lista de instrucciones), el lenguaje KOP (esquema de contactos) y lenguaje

FUP (diagrama de funciones)

Partes de un PLC

La arquitectura básica de un PLC es mostrada en la figura 4.5. Los principales

componentes son el módulo procesador, la fuente de alimentación y los módulos de

entrada y salida. El módulo de procesador consiste de la unidad central de procesamiento

(CPU) y la memoria. Además del microprocesador, la CPU también contiene al menos

una interface para un dispositivo de programación y puede contener interfaces para I/O

remotas y otras redes de comunicación. La fuente de alimentación es usualmente un

módulo separado y los módulos de I/O están separados del procesador. Los tipos de

módulos de entrada pueden ser discretos (on / off), analógicos (variables continuas), y

módulos especiales tales como Control de movimiento y contadores de alta velocidad. Los

dispositivos de campo son conectados a los módulos de I/O.

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Programas

KOP

Lenguaje de programación KOP, también denominado lenguaje de contactos o de

escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los

Controladores Lógicos Programables (PLC), debido a que está basado en los esquemas

eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico

eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su

principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas NEMA y

son empleados por todos los fabricantes.

AWL

Lista de instrucciones (lenguaje de programación AWL) o lenguaje Booleano utiliza la

sintaxis del Álgebra de Boole para ingresar y explicar la lógica de control. Consiste en

elaborar una lista de o nemónicos, haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR,

NOT, etc.) e instrucciones otras instrucciones nemónicas, para implementar el circuito de

control. El lenguaje “Lista de Instrucciones” (IL) de la Norma IEC 1131-3, es una forma de

lenguaje Booleano.

Ejemplo de programación Booleana:

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A I 2.3

A I 4.1

O I 3.2

= Q 1.6

GRAFCET

El GRAFCET, (Graphe de Comands Etape/Transition, gráfico de mando etapa/transición).

Este diagrama funcional permite describir los comportamientos del automatismo en

relación a las informaciones que recibe, imponiendo un funcionamiento riguroso, evitando

de esta forma incoherencias, bloqueos o conflictos en el funcionamiento. En cada nivel de

descripción, este diagrama puede ser modificado o corregido, sin necesidad de volver a

partes ya estudiadas.

Conclusión

EL PLC es un aparato electrónico, de bajo mantenimiento y fácil uso, operado

digitalmente que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de

instrucciones las cuales implementan funciones específicas tales como lógicas,

secuénciales, temporización, para controlar a través de módulos de entrada /salida

digitales y analógicas, varios tipos de máquinas o procesos.

En la actualidad la mayoría de las industrias alrededor de todo el mundo están usando

PLC’s para la automatización, ya que los procesos son muy complicados y se hace muy

difícil utilizar el control cableado.

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Bibliografía

www.sh.ehu.es

www.ure.es

http://es.wikipedia.org

Controladores lógicos y autómatas programables; Mandado Enrique; Editorial AlfaOmega

ÍNDICE

Introducción ---------------------------------------------------------------------1

¿Qué es un PLC?---------------------------------------------------------------2

¿Cómo trabaja un PLC? -----------------------------------------------------3

Ventajas y desventajas ------------------------------------------------------3

Clasificación de los PLC’s -------------------------------------------------5

Tipos de lenguaje que usan los PLC’s---------------------------------7

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Partes de un PLC--------------------------------------------------------------7

Programas-----------------------------------------------------------------------8

Conclusión ----------------------------------------------------------------------9

Bibliografía ----------------------------------------------------------------------9

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

ASIGNATURA:

AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

CATEDRÁTICO:

ING. MARIO TOLEDO MARTÍNEZ

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NOMBRE DEL ALUMNO:

ESDUARDO RAFAEL SILVESTRE DE LEÓN

PRESENTA:

INTRODUCCIÓN A LOS PLC’S

TUXTLA GUTIERREZ, CHIAPAS.

05 DE DICIEMBRE DE 2013.

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