Tesla Logo Teoria 2008 - 1

7/31/2019 Tesla Logo Teoria 2008 - 1

1/44

AUTOMATISMO POR CONTROLADORES PROGRAMABLES

EL CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE

AUTOMATISMOLa automatizacin de una mquina o proceso productivo simple tiene comoconsecuencia la liberacin fsica y mental del hombre de dicha labor. Se denomina

automatismo al dispositivo fsico que realiza esta funcin controlando sufuncionamiento.

AUTOMATIZACION INDUSTRIALHasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se vena haciendo enforma cableada por medio de contactores y rels. Al operario que se encontraba acargo de este tipo de instalaciones se le exiga tener altos conocimientos tcnicos parapoder realizarlas y posteriormente mantenerlas. Adems, cualquier variacin en elproceso supona modificar fsicamente gran parte de las conexiones de los montajes,siendo necesario para ello un gran esfuerzo tcnico y un mayor desembolsoeconmico.

En la actualidad, no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrolladopor tcnicas cableadas. El ordenador y los controladores lgicos programables (PLCs)han intervenido en forma considerable para que este tipo de instalaciones hayan sidosustituidas por instalaciones controladas de forma programada.

El Autmata Programable (PLC) naci como solucin al control de circuitos complejosde automatizacin. La automatizacin de una mquina o proceso productivo simpletiene como consecuencia la liberacin fsica y mental del hombre de dicha labor. Sedenomina automatismo al dispositivo fsico que realiza esta funcin controlando sufuncionamiento.

TABLEROS ELECTRICOS DE AUTOMATIZACION A BASE DE RELES

1


2/44



Un tablero elctrico deautomatizacin constituidobsicamente por equipos

electromagnticos como rels decontrol, contadores, temporizadores,etc., es denominado tablero elctricoconvencional. Esto se debe a queestos equipos, que gobiernanespecialmente la lgica, datan deprincipios de siglo. Sin embargo,estos equipos an constituyen enmuchas empresas el soporte para laautomatizacin de sus procesosindustriales, especialmente en lospases en vas de desarrollo.

Ventajas- La totalidad de sus componentes

pueden ser adquiridasrpidamente.

- Su estudio, fabricacin einstalacin est muy difundidodesde hace dcadas.

- La adaptacin de los responsables del mantenimiento es rpida debido a que todo esconocido.

- Es fcil encontrar personas para su instalacin, mantenimiento y reparacin.- Se ensea en todas las universidades, institutos tcnicos y escuelas tcnicas.- Existe gran cantidad de material de consulta bibliogrfica para aprender su lgica.- No existe inconveniente en cuanto al lugar de su instalacin, ya que todos los equipos

son de ambientes industriales, salvo aquellas zonas donde puede existir fugas degases explosivos.

Desventajas- El costo de estos tableros es alto, incrementndose de acuerdo al tamao del proceso

a automatizar.- Generalmente ocupan mucho espacio.- Requiere mantenimiento peridico debido a que gran parte de sus componentes estn

constituidas por piezas mviles sujetas a desgaste.- Cuando se origina una falla es muy laborioso su identificacin y reparacin.- No son verstiles, puesto que solamente se le pueden utilizar para una determinada

aplicacin.- Con el tiempo disminuye su disponibilidad debido al incremento de su probabilidad de

fallar.- No es posible sensar seales de alta frecuencia, tenindose que recurrir

constantemente a la electrnica.- El consumo de energa es representativa en tableros grandes.

- No permite una comunicacin directa entre todos sus componentes, siendo necesariohacer varias modificaciones y adquirir equipos de interfaces, elevando de estamanera su costo.

EL PLC COMO ALTERNATIVA EN EL AUTOMATISMO

2


3/44



El PLC esla denominacin dada alControlador Lgico

Programable(Programmable LogicController) y se definecomo: Equipo electrnicointeligente diseado enbase amicroprocesadores, queconsta de unidades omdulos como Fuente dealimentacin, Unidadcentral de proceso,Mdulos de entrada,Mdulos de salida yMdulos especiales, quepermiten recibir informacin de todos lossensores y comandar todos los actuadores delsistema a controlar, con laventaja adicional de poder agregarle otros mdulosinteligentes que permitanel pre-procesamiento deinformacin y lacomunicacin respectiva.

El PLC se utiliza para automatizar sistemas elctricos, electrnicos, neumticoshidrulicos de control discreto o anlogo.

Las mltiples funciones que pueden asumir estos equipos de control se debe a ladiversidad de operaciones a nivel discreto y anlogo que maneja para realizar losprogramas lgicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales.

Es importante resaltar el bajo costo que representa un automatismo basado en PLCscomparado con la adquisicin de una serie de equipos para un automatismoconvencional, de tal forma que puedan realizar las mismas funciones, tales como relsauxiliares, contadores, temporizadores, controladores, etc.

A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional, sesuma la capacidad que tienen para integrarse con otros equipos a travs de redesindustriales de comunicacin. Esta posibilidad cada da toma mayor aceptacin en laindustria, por el significado que tiene la comunicacin entre equipos de tablerosdiferentes, acompaados de un costo adicional razonable.

Estas son las razones que obligan a analizar, antes de tomar una decisin, cuando serequiere automatizar un sistema. Sin duda, hoy en da el PLC representa una buenaalternativa como medio de una automatizacin moderna.EL CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE

3


4/44



Se entiende por Controlador Lgico Programable (PLC), o Autmata Programable, atoda mquina electrnica, diseada para controlar en tiempo real y en medio industrial,procesos secuenciales. Tambin se le puede definir como una caja negra en la queexisten unos terminales de entrada a los que se conectarn pulsadores, finales decarrera, fotoclulas, detectores, etc.; unos terminales de salida a los que se conectarnbobinas de contactores, electrovlvulas, lmparas, etc.; de tal forma que la actuacinde estos ltimos est en funcin de las seales de entrada que estn activadas en cadamomento, segn el programa almacenado.

Esto quiere decir que los elementos tradicionales como rels auxiliares, rels deenclavamiento, temporizadores, contadores, etc. son internos. La tarea del usuario sereduce a realizar el programa, que no es ms que la relacin entre las seales deentrada que se tienen que cumplir para activar cada salida.

AntecedentesEl desafo constante que toda industria tiene planteado para ser competitiva ha sido elmotor impulsor del desarrollo de nuevas tecnologas para conseguir una mayor productividad.

Debido a que ciertas etapas en los procesos de fabricacin se realizan en ambientesnocivos para la salud, con gases txicos, ruidos, temperaturas extremadamente altas obajas, etc., unido a consideraciones de productividad, surge la necesidad de pensar enla posibilidad de dejar ciertas tareas tediosas, repetitivas y peligrosas a un ente al queno pudiera afectarle las condiciones ambientales adversas: haba nacido la mquina y

con ella la automatizacin.

En consecuencia, surgieron empresas dedicadas al desarrollo de los elementos quehicieran posible tal automatizacin. Y debido a que las mquinas eran diferentes y

4

OPERADOR

ACTUADORESSENSORESSENSORES

PLCPLC

OPERADOR

ACTUADORESACTUADORESSENSORESSENSORESSENSORESSENSORES

PLCPLC


5/44


6/44



- Procesos de produccin peridicamente cambiantes- Procesos secuenciales- Maquinaria de procesos variables

- Instalaciones de procesos complejos y amplios- Chequeo de programacin centralizada de las partes del proceso.

Aplicaciones generales- Maniobra de mquinas- Maniobra de instalaciones- Sealizacin y control.

Ventajas del PLC

Menor costo

Las razones que justifican una mayor economa en la alternativa del uso del PLC,especialmente en aplicaciones complejas, se da porque prescinde del uso dedispositivos electromecnicos y electrnicos, tales como rels auxiliares,temporizadores, contadores, algunos controladores, etc. Puesto que tales dispositivosse encuentran integrados en el PLC, solamente se necesita que sean programados, sinnecesidad de realizar una inversin adicional. El costo que implicara invertir en estosequipos convencionales es muy superior al del propio PLC.

Menor espacioUn tablero de control que gobierna un sistema automtico mediante un PLC es muchoms compacto que si lo hiciera mediante dispositivos convencionales (rels,temporizadores, contadores, controladores, etc.). Esto de debe a que el PLC est encapacidad de asumir todas las funciones de control necesarias. La diferencia deespacio se hace muy notable cuando se cuenta con varios tableros de control.

Confiabilidad La probabilidad de que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante,exceptuando errores humanos que puedan surgir en algunas partes vulnerables(mdulos de salida). Esto se debe a que los fabricantes realizan un riguroso control decalidad, permitiendo que llegue al cliente un ptimo producto. Adems, dado que suscomponentes son de estado slido con pocas partes mviles, los PLCs se hacenpartcipes de una inherente y elevada confiabilidad.

Versatilidad La versatilidad de estos equipos radica en que es posible realizar grandesmodificaciones en el funcionamiento del sistema automtico controlado, con slorealizar un nuevo programa y mnimos cambios en el cableado. Adems, es importanteresaltar que el tiempo empleado en realizar tales modificaciones es insignificantecomparado con el que se empleara en un automatismo convencional.

Poco mantenimientoPor su constitucin -son bastante compactos con respecto a la cantidad de trabajo que

pueden realizar- y porque cuenta con muy pocos componentes electromecnicos, norequieren de un mantenimiento peridico, sino slo lo necesario para mantenerlo limpioy con sus terminales ajustados a los conductores de control o de puesta a tierra.Fcil instalacin

6


7/44


8/44



Este es otro factor importante, como el coste inicial, que puede ser ono un inconveniente, segn las caractersticas del automatismo en cuestin. Dado queel PLC cubre ventajosamente un amplio espacio entre la lgica cableada y el

microprocesador, es preciso que el proyectista lo conozca tanto en su amplitud comoen sus limitaciones. Por tanto, aunque el coste inicial debe ser tenido en cuenta a lahora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar todos los dems factorespara asegurarnos de una decisin acertada.

COMPARACION TECNICA-ECOMOMICA DE AUTOMATIZACIONES A continuacin se hace una comparacin de los costos aproximados para un supuestocaso de requerimiento de inversin para automatizar un sistema empleando laalternativa de un automatismo convencional (por rels) y un automatismo por lgicaprogramada (por PLCs).

Supongamos que se desea automatizar una planta industrial, compuesto dearrancadores directos, estrella-tringulo, resistencias rotricas, mandos secuenciales,etc., donde es necesario para su automatizacin los equipos detallados en las tablas 1y 2. Es importante sealar que solamente se ha considerado los equiposrepresentativos en el costo total, no figurando otros, tales como: conductores,terminales, canaletas, cintas de amarre, pernos, etc.

Tabla 1 Requerimiento de equipos para un sistema automatizado por rels

N Descripcin Cantidad Costo US$Unitario Total1 Contactor 100 60 60002 Rel trmico 47 70 32903 Rel auxiliar 52 25 13004 Temporizador (On Delay) 47 80 37605 Contador electromecnico 3 40 1206 Pulsador NA/NC 36 15 5407 Selector 10 20 2008 Seccionador 16 40 6409 Lmpara de sealizacin 24 18 432

10 Fusible y portafusible 140 25 350011 Transformador aislador 220/220V 3 150 45012 Tablero 2200 x 1000 x 500 mm 3 800 2400

TOTAL 22 632

La zona sombreada de la Tabla 1 indica los equipos que no se requieren o queson necesarios en una cantidad inferior cuando se considera la opcin de automatismopor PLC, ya que los dispositivos de lgica vienen integrados en el PLC.

Observe que los equipos que proporcionan las seales de entrada (sensores), losequipos que proporcionan las seales de salida (actuadores) y otros, como los deproteccin, son los mismos para ambas alternativas de automatizacin. Por consiguiente, la evaluacin de los costos variables representados por los dispositivosde lgica, cantidad de transformadores aisladores y cantidad de tableros, representauna diferencia de US $ 3930 de ahorro, un 17% aproximadamente del monto total para

8


9/44



este caso en particular. Los mrgenes de ahorro pueden ser mayorespara algunos sistemas de regulacin tales como los controladores, que tambin puedenser asumidos por el PLC.

Tabla 2 Requerimiento de equipos para un sistema automatizado por PLC

N Descripcin Cantidad Costo US$Unitario Total1 PLC 1 3500 35002 Contactor 100 60 60003 Rel trmico 47 70 32904 Pulsador NA/NC 36 15 5405 Selector 10 20 2006 Seccionador 16 40 6407 Lmpara de sealizacin 24 18 4328 Fusible y portafusible 140 25 35009 Transformador aislador 220/220V 1 150 150

10 Tablero 1000 x 500 x 200 mm 1 150 150TOTAL 18 402

Por otro lado, desde el punto de vista tcnico, adems de reemplazar rels,temporizadores, contadores, etc., un PLC puede proporcionar otras funciones que nopodra realizarse con lgica convencional, lo que permite automatizar sistemas muycomplejos.

En conclusin, el uso del PLC permite ventajas tcnicas y econmicas inclusive ensistemas no muy complejos, donde el nivel de ahorro lo determina el sistema, siendomayor cuando es necesario utilizar muchos dispositivos de lgica convencional.

Adems, entre otras ventajas, tenemos: fcil diagnstico ante fallas, pocomantenimiento, reducido espacio para su instalacin, poco cableado, etc.

ESTRUCTURA BASICA DE UN PLCLa estructura bsica del hardware de un controlador programable propiamente dichoest constituido por:

- Fuente de alimentacin- Unidad de procesamiento central (CPU)- Mdulos o interfases de entrada/salida (E/S)- Memoria- Unidad de programacin- Perifricos- Interfaces

En algunos casos, cuando el trabajo que debe realizar es muy exigente, se incluyen amdulos inteligentes. En la siguiente figura se muestra un diagrama de bloques de laestructura bsica de un automatismo gobernado por PLC.

9


10/44


11/44



Configuracin compactaSe denomina as a los PLCs que renen en el poco espacio de su construccin laestructura bsica del hardware de un controlador programable, tales como la fuente de

alimentacin, la CPU, la memoria y las interfases de E/S.Las principales ventajas que presentan estos PLCs compactos, denominados por sutamao minicontroladores o microcontroladores, son:

- Son econmicos dentro desu variedad.

- Ocupan un menor espacio.- En algunas marcas se cuenta con

una fuente destinada para alimentar las entradas discretas y anlogas.

- Su programacin es bastantesencilla.

- Pueden controlar lgicamenteprocesos de alarmas, conteosrpidos, as como aquellos dondese requieran funciones comoregulacin, posicionamiento, etc.

- No se requiere de conocimientosprofundos para su seleccin.

- Es de fcil instalacin.- Soportan contingencias extremas de

funcionamiento tales comotemperaturas (de hasta 60C),fluctuaciones de tensin,vibraciones mecnicas, humedad, etc.

Actualmente se disean equipos de tamao reducido pero con caractersticas defuncionamiento cada vez ms completos, tales como el Nano PLC de Telemecanique,Micrologix 1000 de Allen Bradley, D50 de Cutler Hammer, TWIDO de Schneider, S7200 de Siemens, etc. Por otro lado, su bajo costo les permite ser los ms solicitadosdel mercado, utilizndose inclusive en viviendas inteligentes. Algunos especialistasconsideran que esta configuracin es rentable cuando remplazan a unos 5 rels. Suuso radica en aplicaciones simples y en numerosos sectores, tales como:

- Mando de arrancadores de motores- Mando de electrobombas- Mquinas de embolsado- Mando de compuertas- Centros de formacin- Calefaccin, climatizacin, ventilacin- Embotelladoras- Transporte

- Tneles de lavado- Domtica- Sistemas automticos de equipos, etc.

11


12/44



Tabla 3. Valores comparativos de 4 marcas de PLCs enconfiguracin compacta

MARCA PAIS SERIE CAPACIDAD DE MEMORIA(Kb)SCAN TIME*

(ms/Kb)

SIEMENS(Simatic) ALEMAN

S7-200 4 0,8

S5-95U 16 2

S5-90U 4 2

TI 305 0,7 43

KLOKNER MOELLER SUCOS PS3 3,6 5

ALLEN BRADLEY USASLC-100 1,77 15

SLC-500 1 10

TELEMECANIQUE FRANCES

TSX07 6

TSX17-10 8 5

TSX17-20 24 12

* Tiempo de ejecucin en promedio para 1K de instrucciones de aproximadamente 65% de operacionesbinarias y 35% de operaciones tipo palabra.

Configuracin modular Esta configuracin se caracteriza por su modularidad, esto es, que pueden ser armadosde acuerdo a las necesidades, logrndose una mayor flexibilidad. En consecuenciacada configuracin es diferente, al igual que cada tarea de automatizacin.

Cuando se decide instalar controladores modulares, hay que seleccionar cada uno desus componentes empezando en primer lugar por la CPU que vara de acuerdo con lacapacidad de memoria del usuario, tiempo de ejecucin y software requerido. Ensegundo lugar hay que tener presente el tipo y cantidad de mdulos de E/S digitales yanlogas, mdulos inteligentes, etc. de acuerdo a los requerimientos de laautomatizacin. En tercer lugar hay que seleccionar la fuente de alimentacin segn lapotencia que consumen la CPU, los mdulos de E/S, los perifricos, los mdulosfuturos, etc. Finalmente, hay que considerar el tamao del rack, conociendo de

antemano todos los mdulos involucrados y las expansiones futuras.

Las ventajas y desventajas de la configuracin modular son:

12


13/44



- Son ms caros que los compactos y varan de acuerdo a laconfiguracin del PLC.

- Las ampliaciones van de acuerdo con las necesidades, por lo general en cuanto se

refiere a mdulos de E/S discreto o anlogo.- En caso de avera puede aislarse el problema, cambiando el mdulo averiado sininterrupcin de las dems.

- Utiliza mayor espacio que los compactos.- Su mantenimiento requiere de mayor tiempo.

Tabla 4. Valores comparativos de 3 marcas de PLCs en configuracin modular

MARCA PAIS DEORIGEN SERIE CPUCAPACIDAD DEMEMORIA (Kb)

SCAN TIME*(ms/Kb)

SIEMENS(Simatic) ALEMAN S5-100U

103 20 10

102 4 15

100 2 75

ALLEN BRADLEY

USA

SLC-500

5/03 24 1

5/02 4 4,8

5/01 4 8

GENERALELECTRIC 90-30

341 80 0,3

334 16 0,4

313/323 6 0,6

* Tiempo de ejecucin en promedio para 1K de instrucciones de aproximadamente 65% de operacionesbinarias y 35% de operaciones tipo palabra.

Las aplicaciones que se pueden desarrollar con estos tipos de PLCs son msverstiles, y van desde pequeas tareas como las del tipo compacto, hasta procesosmuy sofisticados.

Configuracin compacto-modular La configuracin compacto-modular est constituida bsicamente por un PLC compactocon expansiones de E/S discretas o anlogas, mdulos inteligentes, etc. El uso de lasexpansiones se debe a que la unidad bsica que contiene a la CPU est diseada

generalmente con pocas E/S, de modo que, cuando la aplicacin a automatizar contiene muchos captadores y actuadores, es necesario ampliar el controlador utilizando solamente mdulos de E/S gobernados por la misma CPU.

13


14/44



Esta configuracin se destaca por las siguientes caractersticas:

- Son ms econmicos que los PLCs de tipo modular

- La seleccin es sencilla ya que la CPU est seleccionada- Soportan contingencias extremas de funcionamiento- Su programacin es sencilla, donde solamente se debe tener en cuenta el

direccionamiento de las instrucciones segn la unidad de extensin referida.

ESTRUCTURA INTERNA

14

Circuitosde I/O

Memoria dePrograma

Memoria deDatos

Procesador Fuente deAlimentacin

IN

I / O BUS

FuenteExterna

OUT


15/44



Los autmatas programables se componen esencialmente de tresbloques: la seccin de entradas (I), el procesador (unidad central de procesos) y laseccin de salidas (O), tal y como se representa en la siguiente figura.

Fuente de alimentacinLa funcin de la fuente de alimentacin en un controlador programable es suministrar laenerga elctrica a la CPU y dems tarjetas segn la configuracin del PLC.

La fuente, en una configuracin modular del PLC, ocupa generalmente el primer lugar de izquierda a derecha en el bastidor central, y est diseada a base de componenteselctricos y electrnicos. Su objetivo fundamental es transformar la tensin alterna de lared en tensin continua, en niveles compatibles que garanticen el funcionamiento delhardware del controlador.

Como valores referenciales se indican a continuacin algunos niveles de tensinsuministrados por una fuente de alimentacin de una marca determinada:

+5V para alimentar a todas las tarjetas+5,2V para alimentar al programador +24V para los canales de lazo de corriente de 20mA.

Todas las fuentes estn protegidas contra sobrecargas mediante fusibles que puedenser reemplazados fcilmente en caso de avera.

Los fabricantes de estos equipos lo disean generalmente con diferentescaractersticas en cuanto a nivel de tensn y capacidad de corriente. La eleccin de lafuente apropiada depender bsicamente de la complejidad y magnitud del controlador para manejar un determinado nmero de tarjetas de E/S, tarjetas de comunicacin, etc.Por consiguiente, para seleccionar la fuente alimentacin adecuada es importanteconocer la potencia de todas las tarjetas involucradas y prever expansiones futuras.

Unidad Central de ProcesosLa Unidad Central de Procesos (Central Processing Unit) es el autntico cerebro delsistema. Es la parte ms compleja e imprescindible del controlador programable. Seencarga de recibir las ordenes del operario, por medio de la consola de programacin, ydel modulo de entradas. Posteriormente las procesa para enviar respuestas al mdulode salidas. En su memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar elproceso.

La unidad central est diseada a base de microprocesadores y memorias. Contieneuna unidad de control, la memoria interna del programa RAM, temporizadores,contadores, memorias internas tipo rel, imgenes del proceso de E/S, etc.

Su misin es leer los estados de las seales de entrada, ejecutar el programa decontrol y gobernar las salidas. El procesamiento es permanente y lo realiza a granvelocidad. Una de sus funciones es, antes de la elaboracin del programa, depositar los

estados de seal de todas las entradas en una memoria denominada imagen del proceso de entradas ; asimismo, otra de sus funciones es, durante la ejecucin delprograma, guardar los resultados de las combinaciones en otra memoria denominadaimagen del proceso de salidas .

15


16/44



Al igual que para las computadores, la CPU puede clasificarse deacuerdo a su capacidad de memoria, las funciones que puede realizar y la velocidad deprocesamiento. El tiempo de lectura del programa est en funcin del nmero y tipo de

instrucciones y, por lo general, es del orden de los milisegundos. Este tiempo tanpequeo significa que cualquier modificacin del estado de una entrada genera casiinstantneamente una seal de salida.

La mayora de los fabricantes dan a conocer, en sus especificaciones tcnicas de laCPU, la velocidad de procesamiento en unidades de milisegundos por kilobyte (ms/Kb),denominndolo Scan time del procesador. Lgicamente, este parmetro depender deltipo de instrucciones que contiene el programa. Esto significa que es muy diferenteescanear operaciones del tipo binario que operaciones del tipo palabras. En algunoscasos, consideran porcentajes de cada uno de ellos para indicar el scan time. As, por ejemplo, un PLC Simatic S5 115U con CPU 944 utiliza 1,6 ms de scan time por 1kilobyte de instrucciones binarias y 3 ms por 1 kilobtyte, en promedio, de instruccionescon el 65% del tipo binario y 35% del tipo palabra, aproximadamente.

16


17/44



Scanning

El ciclo bsico de trabajo en la elaboracin del programa por parte de la CPU esel siguiente:

Antes de iniciar el ciclo de ejecucin, el procesador, a travs del bus de datos, consultael estado 0 1 de la seal de cada una de las entradas y las almacena en los registrosde la memoria de entradas, esto es, en la zona de entradas de la memoria de la tablade datos.

Esta situacin se mantiene durante todo el ciclo del programa. A continuacin, elprocesador accede y elabora las sucesivas instrucciones del programa, realizando lasconcatenaciones correspondientes de los operandos de estas instrucciones.Seguidamente asigna el estado de seal a los registros de las salidas de acuerdo a laconcatenacin anterior, indicando si dicha salida ha o no de activarse, situndola en lazona de salida de la tabla de datos.

Al final del ciclo, una vez concluida la elaboracin del programa, asigna los estados delas seales de entrada a los terminales de entrada y los de salida a las salidas,ejecutando el estado 0 1 en estas ltimas. Esta asignacin se mantiene hasta el finaldel siguiente ciclo, en el que se actualizan las mismas.

17

Imagen o estado delas entradas

0 1

Elaboracin delas instrucciones

del programa

Ejecucin delestado de las

salidas 0 1

Entradas

Entradas


18/44



Dada la velocidad con que se realiza cada ciclo, del orden de 5 a 10milisegundos por cada 1024 instrucciones, se puede decir que las salidas se ejecutanen funcin de las variables de entrada prcticamente en tiempo real.

Mdulo de entradas

A este mdulo se unenelctricamente los captadores(interruptores, finales decarrera, pulsadores, etc.). Lainformacin recibida en l esenviada a la CPU para ser procesada de acuerdo a laprogramacin residente.

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores conectables al mdulo de entradas: losPasivos y los Activos.

Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lgico, activado - noactivado, por medio de una accin mecnica. Estos son los Interruptores, pulsadores,finales de carrera, etc.

Los CaptadoresActivos sondispositivoselectrnicos quenecesitan ser alimentados por una tensin paraque varen suestado lgico. Estees el caso de losdiferentes tipos dedetectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoelctricos, etc). Muchos de estos aparatospueden ser alimentados por la propia fuente de alimentacin del autmata.Los mdulos de entrada transforman las seales de entrada provenientes de loscaptadores, que se transmiten hacia el controlador, a niveles permitidos por la CPU.

Mediante el uso del optoacoplador,los mdulos de entrada aslanelctricamente las seales externasde la seccin lgica del controlador,protegindola a sta contratensiones peligrosamente altas,ruidos elctricos y seales parsitas.

Los mdulos de entrada son

fcilmente identificables, ya que secaracterizan fsicamente por susbornes para acoplar los dispositivosde entradas, por su numeracin, y

18


19/44



por su identificacin INPUT o ENTRADA. Llevan adems una indicacinluminosa de activado por medio de un diodo LED.

a) Mdulos de entrada discretaCorresponden a una seal de entrada de todo o nada, esto es, a un nivel de tensin oausencia de la misma. La siguiente figura representa el esquema simplificado de unainterfase de entrada discreta en el que destaca, como elemento principal, eloptpoacoplador.

Se usan como interfase entre los captadores y la CPU del PLC. Estos captadores sonlos encargados de la adquisicin de datos del sistema, que para este caso deben ser del tipo discreto. Estos captadores tienen la caracterstica de comunicar dos estadoslgicos: activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso o no de la sealdigital (1 0). Estos captadores discretos pueden ser a su vez del tipo manual(pulsadores, conmutadores, selectores, etc.) o del tipo automtico (finales de carrera,detectores de proximidad, interruptores de nivel, etc.)Estos mdulos estn diseados mediante una estructura de 4 funciones operacionalespara el sistema del controlador, que son:

- Adquisicin: Consiste en el cableado de los captadores desde la mquina o procesohacia el mdulo de entrada.

- Acondicionamiento de la seal: Establece los niveles de tensin de entrada de lamquina a niveles lgicos convenientes, mediante resistencias limitadoras o puentesrectificadores para el caso en que la adquisicin sea en alterna.

- Sealizacin: Se disponen de indicadores luminosos (LEDs) que permiten la funcinde diagnstico ms rpido. La tensin para el indicador puede provenir del sistema odel mismo controlador.

- Aislamiento: Las seales son aisladas elctrica y fsicamente mediante dispositivoselectrnicos optoacopladores.

Todos los mdulos tienen tambin circuitos de filtrado que suprimen las sealesparsitas perjudiciales al funcionamiento del controlador. En la figura anterior se puede

19


20/44



visualizar las 4 funciones operacionales: se empieza por laadquisicin de seal, luego es acondicionada por un rectificador o resistencialimitadora, en seguida se sealiza mediante un LED y finalmente se acopla

pticamente. Obsrvese tambin que se cuenta con un filtro R-C. En los mdulos deentrada discreta AC se incluye una etapa previa de rectificacin.

Principio de funcionamientoTal y como se observa en la siguiente figura y en el caso del contacto cerrado b,sucede que queda aplicada la tensin de la batera al elemento interno del autmata(designado por el smbolo de rectngulo en negrita) lo que desencadena una sealhacia el circuito de control de entrada del autmata. Por el contrario, el contacto a noocasiona fenmeno alguno al estar ste en posicin de abierto. En el caso de que la

seal que se va a aplicar a la entrada sea de tipo analgico, la entrada ha de ser delmismo tipo. En este tipo de entradas existe un circuito analgico/digital A/D, quetransforma dichas seales en digitales, ya que ste es el lenguaje que entiende elprocesador.

Dos son los tipos de captadores posibles desde el punto de vista de la tensin:- Captadores libres de tensin- Captadores con tensin

Conexionado de captadores libres de tensinLos captadores sin tensin que se pueden conectar a un autmata pueden ser devarios tipos y, entre otros, se podra citar a los siguientes: pulsadores, interruptores,finales de carrera, contactos de rels, etc.

20

b

a

21 4324V 0V n

Circuitos internos de entrada


21/44



En la siguiente figura se puede observar su forma de conexin.

Conexionado de captadores con tensinLos elementos de este tipo pueden ser: detector de proximidad, clula fotoelctrica,sensor de caudal, sensor de nivel, sensor de temperatura, etc. Al elegirlos en elmercado, lo haremos de tal forma que su tensin de trabajo coincida con la tensin de

entrada al autmata, en nuestro caso 24 VDC. En la siguiente figura se puede observar la disposicin del conexionado de este tipo de entrada al canal 4.

b) Mdulos de entrada analgicaCuando la magnitud que se acopla corresponde a una medida de, por ejemplo, presin,temperatura, velocidad, etc., esto es, a una seal analgica, es necesario disponer deeste tipo de mdulo de entrada.

21

1100

21 4324V0V n

Entradas

Entradas

_ +

21 4324V0V

n


22/44



Su principio defuncionamiento se basa en laconversin de la seal

analgica a cdigo binariomediante un convertidor analgico-digital (A/D). Losmdulos de entrada analgicason tarjetas electrnicas quetienen como funcin digitalizar las seales analgicas paraque puedan ser procesadas por la CPU. Estas sealesanalgicas, que varancontinuamente, pueden ser magnitudes de temperaturas,presiones, tensiones,corrientes, etc.

Estos mdulos estn constituidos generalmente por un convertidor anlogo-digital(ADC) y un multiplexor. Adems, segn su diseo, puede conectrsele un nmerodeterminado de sensores analgicos. A sus terminales de conexin se les conocetambin como canales. Existen tarjetas de 4, 8, 16 y 32 canales de entrada analgica.

El principio de funcionamiento de este mdulo consiste, en su primera etapa, en laadquisicin de la informacin analgica del proceso va los sensores de entrada,teniendo presente el tipo de seal fsica que se desea procesar. Un ejemplo de talsensor es la termocupla, la misma que puede ir conectada en cualquier canal delmdulo analgico.

En una segunda etapa entra a tallar el multiplexor. El multiplexor hace las veces de unconmutador para seleccionar un canal al cual est conectado un captador analgicocuya seal se desea procesar. Una vez escogida la seal, sta se transmite alconvertidor anlogo-digital (ADC). El convertidor anlogo-digital se encargar dedigitalizar la seal, la misma que estar en funcin del nivel de la seal analgica.Finalmente, esta informacin es transmitida al controlador para ser depositada en unamemoria denominada imagen del proceso de entrada , para que pueda ser accesadapor el programa del usuario.

Es importante sealar que cualquier magnitud analgica que se desea procesar va losmdulos de entrada analgica, tiene que estar representada por una seal de tensin,corriente o resistencia. Este trabajo es realizado por el mismo captador o a travs de untransductor.

Los mdulos analgicos se distinguen por el tipo de seal que reciben, pudiendo ser stas de tensin (V) o de corriente (mA), las mismas que se han de encontrar dentro deciertos rangos estandarizados, que son:

- Seal de corriente: 0 a 20mA, 4 a 20mA, -10 a +10mA- Seal de tensin: 0 a 10V, 0 a 5V, 0 a 2V, -10 a +10V

22


23/44



La ventaja de trabajar con seales de corriente radica en que nopresentan los problemas del ruido elctrico y la cada de tensin.

Por ltimo, en lo que respecta a la calidad de la lectura de la informacin, estosmdulos se caracterizan por dos parmetros importantes:

- La resolucin: Se refiere a la cantidad de bits que utiliza el convertidor A/D pararepresentar el valor analgico, lo que significa que, a mayor nmero de bits, existirmayor precisin. Las resoluciones tpicas son de 8, 12 y 16 bits.

- El tiempo de escrutinio: Resulta obvio que si se realiza un mayor nmero demuestreos en un mismo intervalo de tiempo, se reproduce la forma de onda de unmodo ms preciso. Por lo tanto, es conveniente un menor tiempo de escrutinio.

Mdulo de salidasEl modulo de salidas del autmata es el encargado de activar y desactivar losactuadores (bobinas de contactores, lmparas, motores pequeos, etc.).

Con el uso del optoacoplador y un rel de impulso, se asegura el aislamiento de loscircuitos electrnicos delcontrolador de lastensiones externas quealimentan a losactuadores.

La identificacin de losmdulos de salida serealiza igual que con lasentradas, figurando eneste caso la indicacin deOUTPUT o SALIDA. Es en las salidas donde se conectan o acoplan los dispositivos desalida o actuadores, e incluyen un indicador luminoso LED de activado.

La informacin enviada por las entradas a la CPU, una vez procesada, se enva almdulo de salidas para que stas sean activadas y a la vez los actuadores que en ellasestn conectados.

Tipos de mdulos de salida

En cuanto a su tensin, las salidas pueden ser de dos tipos:

- a corriente continua- a corriente alterna.En cuanto al tipo de seal que reciben, pueden ser:

- discretas

- analgicas.a) Mdulos de salida discreta

23


24/44



Al igual que los mdulos de entrada discreta, estos mdulos se usancomo interfase entre la CPU del controlador y los actuadores, a los que slo esnecesario transmitirle dos estados lgicos: activado o desactivado. Los actuadotes que

se conectan a estas interfases pueden ser contactores, rels, lmparas indicadoras,electrovlvulas, displays, anunciadores, etc.

La estructura de estos mdulos contempla tambin las 4 funciones operacionales:

- Terminacin: Alambrado desde el mdulo hacia los actuadores que se encuentrancerca de la mquina o proceso.

- Acondicionamiento de la seal: Convierte las seales provenientes de la CPU decierto nivel lgico a un estado de conexin o desconexin.

- Aislamiento: Las seales son aisladas mediante dispositivos optoacopladores.- Sealizacin: Se disponen de indicadores luminosos (LEDs) que permiten la funcin

de diagnstico ms rpido. La tensin para el indicador proviene del mismocontrolador.

Existen diversos tipos de mdulos de salida discretos segn el tipo de corriente que hade manejar.

Mdulos de salidas a relsSon usados en circuitosde corriente continua yalterna. Estn basados enla conmutacin mecnica,por la bobina del rel, deun contacto elctriconormalmente abierto.

Mdulos de salidas a Transistores a colector abiertoEl uso de este tipo demdulos es exclusivo delos circuitos de c.c. Aligual que en los deTRIACs, es utilizado encircuitos que necesitenmaniobras de conexin /desconexin muyrpidas.

En cuanto a lasintensidades quesoportan cada una de las salidas, esta es variable, pero suele oscilar entre 0,5 y 2A.Mdulos de salidas a TRIAC Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten

maniobras de conmutacin muy rpidas.Conexionado

24


25/44



En los contactos de salida del autmata se conectan las cargas oactuadores bien directamente o bien a travs de otros elementos de mando, comopueden ser los contactores por medio de sus bobinas.

La forma de conectar los actuadores a los mdulos de salidas, depender del tipo demdulo utilizado. A continuacin se muestran algunos ejemplos:

b) Mdulos de salida analgicaEstos mdulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores anlogosseales de tensin o corriente que varan continuamente. Estn constituidosbsicamente por dispositivos multiplexores, convertidores digital-anlogo (DAC),optoacopladores, etc.Su principio de funcionamiento puede considerarse como el de un proceso inverso alde los mdulos de entrada analgica. Esto quiere decir que la informacin provenientedel procesador, elaborada por el programa del usuario, es optoacoplada por estasinterfases para asegurar su aislamiento galvnico. A continuacin, un multiplexor seencargar de enviar los datos al convertidor digital-anlogo (DAC) para su conversin a

seal analgica, para luego ser aplicada al actuador respectivo.

Estos mdulos pueden tener uno o ms DAC, dependiendo ello de la cantidad decanales de salida que tenga el mdulo. Debe tenerse presente tambin que la

uniformidad o regularidad de la seal est supeditada a la resolucin del DAC, lo quesignifica que es importante en estos mdulos el nivel de resolucin y el tiempo deescrutinio.

25


26/44



Las seales analgicas de salida pueden ser de corriente o de tensin.Las estandarizaciones son:

- Seal de corriente: 0 a 20mA, 4 a 20mA, -20 a +20mA.- Seal de tensin: 0 a 10V, -10 a +10V.

MemoriasLlamamos memoria a cualquier dispositivo electrnico enchufable que nos permitaalmacenar informacin en forma de bits (ceros y unos) de manera provisional opermanente.

Tipos de memoriasSe cuentan con dos tipos de memorias: voltiles (RAM) y no voltiles (EPROM yEEPROM), segn requieran o no de energa elctrica para la conservacin de suinformacin.

a) Memoria RAM (Random Access Memory)Este tipo de memoria sirve para almacenar el programa de usuario durante suelaboracin y prueba, donde es posible su modificacin constante. El contenido de lamemoria RAM, ya sea la del mdulo enchufable o la que posee la CPU, es voltil; esdecir, su contenido se pierde si el suministro de energa proporcionado por la fuente dealimentacin se corta. Por consiguiente, para evitar perder la informacin ante fallas delsuministro, es necesario salvaguardarlo mediante una batera de larga duracinenchufable en la CPU. Estas bateras estn disponibles en todos los controladores ytienen una duracin que vara entre 2 a 5 aos, dependiendo del tipo de CPU. Por consiguiente, es importante que esta batera se mantenga en perfectas condicionesdurante todo el tiempo de funcionamiento del PLC.

b) Memoria ROM (Read Only Memory)Memoria de slo lectura. En estas memorias se puede leer su contenido, pero no sepuede escribir en ellas; los datos e instrucciones los graba el fabricante y el usuario nopuede alterar su contenido. Aqu la informacin se mantiene ante la falta de energaelctrica.

c) Memoria EPROM (Enable Programmable Read Only Memory)Es un modulo de memoria enchufable del tipo no voltil; es decir, la informacincontenida se conserva an cuando se pierde el suministro de energa. Se utilizanormalmente para guardar programas definitivos ya probados y debidamentedepurados; adems, pueden ser transportados y utilizados en cualquier controlador desu marca y tipo.

Para grabar en este mdulo es necesario utilizar aparatos de programacin destinadospara este propsito, mientras que para su borrado deben ser sometidos a rayosultravioletas durante 15 a 45 minutos. Por lo tanto, se requiere de una unidad para laescritura y otra para el borrado.d) Memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

Este modulo tiene las mismas caractersticas que el mdulo EPROM, con la nicadiferencia que el borrado se realiza elctricamente; es por ello que se denominamemoria de slo lectura elctricamente programable y borrable.

26


27/44



Para estos tipos de mdulos, los aparatos de programacin realizanlas dos funciones, tanto de programacin como de borrado.

Utilizacin de las memoriasDependiendo de la funcin asignada, as se utilizar un tipo de memoria u otra:

a) Memoria de usuarioEl programa de usuario normalmente se graba en memoria RAM, ya que no slo ha deser ledo por el microprocesador, sino que ha de poder ser variado cuando el usuario lodesee, utilizando la unidad de programacin. En algunos autmatas, la memoria RAMse auxilia de una memoria sombra del tipo EPROM. La desconexin de la alimentacino un fallo de la misma borrara esta memoria, ya que al ser la RAM una memoria voltilnecesita estar constantemente alimentada y es por ello que los autmatas que lautilizan llevan incorporada una batera tampn que impide su borrado.

b) Memoria de la tabla de datosLa memoria de esta rea tambin es del tipo RAM, y en ella se encuentra, por un lado,la imagen de los estados de las entradas y salidas y, por otro, los datos numricos yvariables internas, como contadores, temporizadores, marcas, etc.

c) Memoria y programa del sistemaEsta memoria, que junto con el procesador componen la CPU, se encuentra dividida endos reas: la llamada memoria del sistema, que utiliza la memoria RAM, y la quecorresponde al programa del sistema o firmware, que lgicamente es un programa fijograbado por el fabricante y que por tanto corresponde al tipo ROM. En algunosautmatas se utiliza nicamente la EPROM, de tal forma que se puede modificar elprograma memoria del sistema previo borrado del anterior con UV.

Estructuracin de las memoriasLos chips de memoria suelen estar organizados en octetos y, a su vez, stos enpalabras; cada palabra es normalmente de 16 bits, esto es, 2 bytes, es decir, cadaposicin de memoria suele contener 16 bits de informacin, o lo que es lo mismo, dosbytes.

Cada palabra o registro define una instruccin o dato numrico o un grupo de estadosde E/S. La cantidad de palabras de que dispone una memoria se expresa en K, y 1Krepresenta 1024 bytes.

La capacidad de las memorias recaen en valores tpicos de 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128,256Kb o ms, excepcionalmente.

Unidad de programacinLas unidades de programacin, denominados tambin terminales de programacin,constituyen el medio de comunicacin entre el hombre y la mquina, a travs de laescritura, lectura, modificacin, monitoreo, forzado, diagnstico y puesta a punto de losprogramas.

Estos aparatos estn constituidos por un teclado y un dispositivo de visualizacin. Elteclado muestra todos los smbolos (nmeros, letras, instrucciones, etc.) necesariospara la escritura del programa y otras acciones ya sealadas. El visualizador o pantalla

27


28/44



pone a la vista todas las instrucciones programadas o registradas enla memoria.

Existen tres tipos de unidades de programacin: los manuales (Hand held) tipocalculadora, los de video (tipo PC) y la computadora.

Los programadores manuales son de fcil programacin (lista de instrucciones) y sonporttiles y econmicos. Generalmente estn destinados para PLCs pequeos.

El medio ms completo de programacin, incluyendo la deteccin de fallas, son losprogramadores de video y las computadoras personales. Estas permiten emplear todoslos lenguajes de programacin. Cuando se usa la computadora es necesario elsoftware de programacin.

Las unidades de programacin constituyen una herramienta necesaria para el dilogocon el PLC, y no obstante ser fsicamente independiente del PLC, permite:

- Escribir los programas, a travs de la lista de instrucciones o mediante el mtodogrfico, as como modificar o borrarlos de manera total o parcial.

- Leer o borrar los programas contenidos en la memoria RAM de la CPU o tambin delas memorias EPROM o EEPROM.

- Simular la ejecucin de las instrucciones del programa a travs del forzado de lasentradas y salidas.

- Detectar y visualizar las fallas del programa o fallas originadas en los dispositivos decampo, ya sea en los de entrada o en los de salida.

- Visualizar en todo momento el estado lgico de los captadores y actuadotes entiempo real.

- Realizar la transferencia de los programas contenidos en la memoria voltil opermanente a los diferentes perifricos, tal como la impresora.

- Permite acceder a instrucciones tales como: copiar, buscar, insertar, guardar, etc. quesirven de ayuda para un mejor manejo y anlisis de la programacin.

Tipos

a) Unidades tipo calculadora (Hand held)Son las ms comnmente usadas en los autmatas de la gama baja; constan delcorrespondiente teclado, conmutador de modos, display de cristal lquido o sietesegmentos de dos o ms lneas, as como de las entradas para la grabacin delprograma de usuario. Puede ser totalmente independiente, ser enchufada directamenteen la CPU, o con ambas posibilidades.

En las de pocas lneas (2,4) slo es posible escribir mnemnicos, pero en aquellasllamadas de programacin grfica pueden visualizarse algunas lneas de programa delenguajes grficos, datos del programa, etc.

28


29/44


30/44



El incremento que experimenta las prestaciones de los autmatas hace que el nmerode perifricos aumente da a da para equipos de la misma gama, pero en general para

un equipo de la gama baja podra decirse que son:- Impresora, que permite obtener en papel el listado de instrucciones o programa de

usuario, el de temporizadores, contadores, etc., utilizados, as como los esquemasrespectivos.

- Unidades de cinta o memoria, por medio de las cuales grabamos los programas encinta cassete o chips de memoria EPROM o EPROM, respectivamente.

Otros equipos que se utilizaran en la gama media o en algn caso en la gama bajaseran:

- Monitores de tipo TRC- Lectores de cdigo de barras- Displays y teclados alfanumricos- Unidad de teclado y tests.

InterfasesSon circuitos que permiten la comunicacin de la CPU con el exterior llevando lainformacin acerca del estado de las entradas y transmitiendo las rdenes deactivacin de las salidas.

Constan de enlaces del tipo RS-232 o RS-485, y efectan la comunicacin mediante elcdigo ASCII.

30

. X B T - L 1 0 0 0

X B T - L 1 0

0 0


31/44


32/44



Como en ocasiones estos circuitos internos no proporcionan suficiente proteccin, loque se hace es acoplar circuitos adicionales exteriores para que supriman mejor y msrpidamente dichas tensiones transitorias.

En el caso de cargas DC los circuitos a acoplar seran los que correspondan a lassiguientes figuras. Cuando las cargas son del tipo resistivo puro, no es necesarioacoplar circuito alguno.

32

21 43C 0

Salidas

n

D = 1N4004

Proteccin mediante diodo de cargas inductivas en DC con bajo nmero demaniobras.

Z

+

21 43C 0

Salidas

n

D = 1N4004

Proteccin mediante diodo y resistencia de cargas inductivas en DC con bajonmero de maniobras.

Z

_

R ( ) = Z ( )


33/44



En el caso de cargas AC podemos encontrar, generalmente, dos casos: de altainductancia y de alta impedancia. En el primer caso, los valores de R y C son tpicos.En el segundo caso, puede ocurrir que la intensidad de fuga del circuito R-C interno semantenga circulando durante unos segundos y as mantenga a su vez alimentada labobina de alta impedancia del contactor de salida. En este caso existe la necesidad decalcular los valores de R y C.

33

_

+

21 43C 0

Salidas

n

Diodo

Proteccin mediante diodo y VDR de cargas inductivas en DC con elevadonmero de maniobras.

ZVDR

21 43C 0

Salidas

n

Circuito de proteccin para carga en AC de alta inductancia.

K Los valores de R y C

pueden ser:R = 100

= 0,1 uF

R

C

VDR

21 43C 0

Salidas

n

Circuito de proteccin para carga en AC de alta impedancia.

K Los valores de R y Cdeben ser calculados

R

C


34/44



Contactos de rels trmicosDos son las posibilidades de conexin de los contactos de los rels trmicos deproteccin contra sobreintensidades:

- En las entradas con los captadores- En las salidas con los actuadores.

Las ventajas e inconvenientes que presentan ambas posibilidades son las siguientes:

- La conexin en el circuito de captadores es la ms tcnica y segura desde el punto devista de control, ya que su apertura desactivar los correspondientes circuitos deentrada y, como consecuencia, la salida que ha dado origen a dicha sobreintensidad,quedando sealizado en ambos diodos LEDs (E/S) del PLC.

- Otra ventaja a tener en cuenta es que en funcin del programa establecido uncontacto de un rel trmico puede detener nicamente el proceso del actuador al cualest protegiendo o detener el proceso completo. En este ltimo caso y conectandotodos en serie - en el caso de contactos NC - o paralelo si NA, es suficiente con unsolo contacto de entrada, segn puede apreciarse en la siguiente figura.

Las posibilidades que nos ofrecen los rels trmicos son dos:

- Utilizar el contacto normalmente cerrado, NC- Utilizar el contacto normalmente abierto, NA.

34


35/44



En el primer caso, la bobina del contactor se alimentar directamente, ya que elcontacto NC se utiliza en la entrada. En el segundo caso, al utilizar en la entrada elcontacto NA, el contacto NC puede o no ser utilizado en la salida. Si se utilizatendremos doble proteccin.

Como desventaja podemos citar el que necesitamos una entrada por cada reltrmico, o grupo en paralelo o serie, lo que nos puede incrementar stasconsiderablemente y, como consecuencia, necesitaremos un PLC con ms entradas y,por tanto, de mayor precio.

La conexin en el circuito de actuadores significa ahorrarse el correspondiente circuitode entrada, pero no nos dar indicacin de avera en la sealizacin de salida o LED,aunque lgicamente la bobina del contactor quede desactivada. En este caso slo sedetendr el actuador que est protegiendo.

35

32100V24V

K 1

A2

A1

21 43C 0Salidas

Un contacto de rel trmico es conectado a una entrada.

Entradass

F1


36/44



POSIBILIDADES DE CONEXIN DE LAS SALIDAS A continuacin figuran algunas posibilidades de conexin de los actuadores en lassalidas del autmata. La comprensin de estos ejemplos har que nos encontremos encondiciones de dar solucin a cualquier otra necesidad que se nos presente.

a) Conexin en un grupo de cuatro salidas comunes o de igual tensinEn este caso, tal y como se muestra en la siguiente figura, es necesario que:

- Las tensiones de los elementos acoplados sean iguales, y que esta tensin estdentro de los mrgenes indicados por las especificaciones del autmata.- Que la intensidad total y las intensidades parciales se encuentren tambin dentrode los mismos mrgenes.

36

F1

K 1

A2

A1

21 43C 0 Salidas

El contacto del rel trmico es conectado en la salida enserie con la bobina de su rel.

K3

K2 A2

A2

A1

A1

A1

32100V24V

K1 A2

21 43C 0 Salidas

Entradas

U

F1 F2 F3


37/44



b) Acoplamiento directo e indirecto de cargas

37

F6

F2

F4

K1

K2

K4

F1F3F5

K4

K1

21 3C 0 Salidas

K3

K2

U F2

It

I1

I2

I3

I4

Circuito de potencia, U = 380 / 220 V

Circuitos de salida PLC.Bobinas de igual tensin.I

t= I

1+ I

2+ I

3+ I

4= < I (del fabricante)

MM

M

K3

Nota: El contacto del relTrmico F6 se suponeSituado en la entrada.

F4


38/44


39/44


40/44



Programas del sistemaExisten cierto nmero de programas que proporcionan servicios vitales a los programas

de usuario, esto es, programas que realizan funciones operativas internas delcontrolador. Estos programas, incluyendo los traductores de lenguaje, reciben ladenominacin colectiva de programas del sistema o software del sistema. Un elementonotable de ste es el sistema operativo, cuyos servicios incluyen el manejo de losdispositivos de entrada y salida del PLC, el almacenamiento de la informacin durantelargos perodos, organizar el procesamiento de los programas de usuario, etc.

Estos programas estn almacenados en memoria EPROM dentro de la CPU y, por lotanto, no se pierden ni se alteran en caso de prdida de alimentacin del equipo. Elusuario no tiene acceso a ellos (no puede modificarlos).

Programas del usuarioDenominados tambin programas de aplicacin , es el conjunto de instrucciones oproposiciones que programa el usuario con el fin de resolver tareas de automatizacinespecfica. Para ello, el usuario escribe el programa de acuerdo a la representacin dellenguaje de programacin que mejor se adapte a su trabajo.

Es importante sealar que algunos fabricantes no emplean todos los tipos derepresentaciones de los lenguajes de programacin, por lo que el usuario tendra queadaptarse a la representacin que se disponga.

REPRESENTACION DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIONCuando surgieron los autmatas programables, lo hicieron con la necesidad de sustituir a los enormes cuadros de maniobra constituidos con contactores y rels. Por lo tanto,la comunicacin hombre-mquina debera ser similar a la utilizada hasta ese momento;el lenguaje usado debera ser interpretado, con facilidad, por los mismos tcnicoselectricistas que anteriormente estaban en contacto con la instalacin. Estos lenguajeshan evolucionado en los ltimos tiempos, de tal forma que algunos de ellos ya no tienennada que ver con el tpico plano elctrico a rels.

En la actualidad cada fabricante disea su propio lenguaje de programacin, lo quesignifica que existe una gran variedad de lenguajes de programacin. Las formas queadopta el lenguaje de programacin usado para realizar programas se denominarepresentacin del lenguaje de programacin . Hasta el momento existen tres tipos derepresentaciones a nivel mundial, como las ms difundidas, que son:

- Lista de instrucciones (AWL)- Plano de funciones (FUP)- Diagrama de contactos (KOP).

Es obvio que la gran diversidad de lenguajes de programacin da lugar a que cadafabricante tenga su propia representacin, originando cierta incomodidad al usuariocuando programe en diferentes marcas de PLCs. Con el objetivo de uniformizar estas

representaciones se ha establecido la norma internacional IEC 1131-3 que se encargade estandarizar los lenguajes de programacin. Esta norma contempla dos tipos delenguajes de programacin:

40


41/44



- Lenguajes grficos- Lenguajes textuales.

LENGUAJES GRAFICOSSe denomina lenguaje grfico a la representacin basada en smbolos grficos de talforma que, segn la disposicin en que se encuentren cada uno de estos smbolos yen conformidad con sus sintaxis, expresa una lgica de mando y control. Dentro deestos lenguajes grficos, tenemos a:

- Grafcet- Plano de funciones (FUP)- Diagrama de contactos (KOP).

Carta de funciones secuenciales (Grafcet)Es el llamado Grfico de Orden Etapa Transicin. Ha sido especialmente diseadopara resolver problemas de automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas alas etapas y las condiciones a cumplir a las transiciones.Este lenguaje resulta enormemente sencillo de interpretar por operarios sinconocimientos de automatismos elctricos. Muchos de los autmatas que existen en elmercado permiten la programacin en GRAFCET, tanto en modo grfico o como por lista de instrucciones.

Tambin podemos utilizarlo para resolver problemas de automatizacin de formaterica y posteriormente convertirlo a lenguaje a contactos.

Plano de funcionesEs una representacingrfica orientada a laspuertas lgicas AND, OR

41


42/44



y sus combinaciones. Las funciones individuales se representan con unsmbolo, donde al lado izquierdo se ubican las entradas y al lado derecho las salidas.

El plano de funciones lgicas resulta especialmente cmodo de utilizar a tcnicoshabituados a trabajar con circuitos de puertas lgicas, ya que la simbologa usada enambos es equivalente.Diagrama de contactos (Ladder)Es la representacin grfica que tiene ciertaanaloga a los esquemas de contactossegn la norma NEMA (USA). Su estructuraobedece a la semejanza que existe con loscircuitos de control de lgica cableada, esdecir, utiliza la misma representacin de loscontactos normalmente abiertos ynormalmente cerrados, con la diferencia quesu interpretacin es diferente.

Adems de los simples contactos quedispone, existen otros elementos quepermiten realizar clculos aritmticos,operaciones de comparacin, algoritmos deregulacin, etc.

Su gran difusin se debe porque facilita eltrabajo de los usuarios. Es el que ms similitudes tiene con el utilizado por unelectricista al elaborar cuadros de automatismos.

Muchos autmatas incluyen mdulos especiales de software para poder programar grficamente de esta forma.

LENGUAJES TEXTUALESEste tipo de lenguaje se refiere bsicamente al conjunto de instrucciones compuesto deletras, cdigos y nmeros de acuerdo a una sintaxis establecida. Se considera unlenguaje de menor nivel que los grficos y por lo general se utilizan para programar pequeos PLCs cuyos programas no son muy complejos, o para programar instrucciones no programables en modo grfico. Existen dos tipos, que son:

- Lista de instrucciones- Texto estructurado.

Lista deinstruccionesSon instrucciones detipo Booleanas queutilizan letras ynmeros para su

representacin. Dadoque se usanabreviaturasmnemotcnicas no se

42


43/44



requiere gran memoria para tareas de automatizacin. Su desventajaradica en la magnitud del trabajo que es necesario para su programacin,especialmente si el programa consta de unos cientos de instrucciones. En los

autmatas de gama baja, es el nico modo de programacin. Tambin hay que decir que este tipo de lenguaje es, en algunos casos, la forma ms rpida de programacin eincluso la ms potente.

Texto estructuradoEs un lenguaje del tipo Booleano de alto nivel y estructurado, que incluye las tpicassentencias de seleccin IF THEN ELSE y de interaccin FOR, WHILE y REPEAT,adems de otras funciones especficas para aplicaciones de control. Su uso es idealpara aplicaciones en las que se requiere realizar clculos matemticos, comparaciones,emular protocolos, etc.

DENOMINACION DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIONCada fabricante ha nombrado mediante siglas o palabras compuestas a su lenguaje deprogramacin o software de programacin que lo diferencia de los dems. Acontinuacin se presenta una tabla donde se indican estos nombres.

Tabla 7. Denominacin de algunos lenguajes de programacin

43

MARCA

GRAFICO TEXTUAL

PLANO DEFUNCIONES

DIAGRAMA DECONTACTOS GRAFCET

LISTA DEINSTRUCCIONES

TEXTOESTRUCTURADO

SIEMENS(Simatic) STEP 5

STEP 5,STEP 7

GRAPH 5,S7-GRAPH

STEP 5,STEP 7 STEP 7

SIEMENS (TI) TISOFT (RLL) TISOFT(Machine-Stage) - -

AEG (modicon) MODSOFT - MODSOFT -

KLOCKNERMOELLER

(Sucos PS30-Serie)- SUCOSOFT 30 - SUCOSOFT 30 -

TELEMECANIQUE - PL7-2 PL7-2 PL7-1 PL7-0

ALLEN BRADLEY - APS - - -

GENERAL ELECTRIC(Fanuc) -

LOGICMASTER90 - - LOGICMASTER 90


44/44

Tesla Logo Teoria 2008 - 1

Documents

Transcript of Tesla Logo Teoria 2008 - 1