7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 1/23
16/06/2011
1
CONTROLES LOGICOSPROGRAMABLES (PLC)
Cátedra: Control de Procesos
Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de Entre Ríos
Aparato digital con memoria programablepara el almacenamiento de instrucciones.Permitie la implementación de funcionesespecíficas como: lógica, secuencias,
temporizado, conteo y aritmética(Autómatas).
El objetivo es controlar máquinas y procesos
Definición:
PLC:
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 2/23
16/06/2011
2
Sistemas con PLC
Automatismo
Sensores
Proceso a
controlar
Actuadores
Trabajo
Información del proceso
Ordenes de acción
Aplicaciones
Aplicaciones
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 3/23
16/06/2011
3
Aplicaciones
• Menor tiempo de elaboración de proyectos y
puesta en funcionamiento de plantas.
• Mínimo espacio.
• Desarrollado con componentes de estado sólido
(microprocesadores o microcontroladores) y
memorias programables.
• Mantenimiento económico.
• Estructuras modulares.
Ventajas
• Posibilidad de gobernar varias máquinas
con el mismo autómata.
• Bajo índice de fallas
Ventajas
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 4/23
16/06/2011
4
Vista Externa de un PLC
Arquitectura Interna
Arquitectura Interna
Módulo de entradas
Módulo de Salidas
Unidad Central de Proceso
C.P.U.Fuente de
Alimentación
Memoria
Señales desde
el campo
Bus de Datos
Señales hacia
el campo
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 5/23
16/06/2011
5
C.P.U.: la unidad central de procesamiento es laencargada de la ejecución del programa realizadopor el usuario. Relaciona las salidas en función delestado de las entradas, de manera de lograr elcontrol de un determinado proceso
Entradas: el módulo de entradas es el vínculo delPLC con los elementos distribuidos en el campo(sensores, llaves, pulsadores, etc.), encargados derecoger información sobre el estado actual delproceso. Tipos: discretas, analógicas, especiales,inteligentes.
Arquitectura Interna
Salidas: este módulo es el encargado de establecer elvínculo entre el PLC y los actuadores afectados alproceso. EL mismo toma los resultados provenientesde la CPU y los adapta a niveles eléctricos apropiadospara que puedan ser utilizados por los actuadores.Tipos: discretas, analógicas, especiales, inteligentes.
Memorias: es la encargada de almacenar el sistemaoperativo, programas de aplicación, resultadosintermedios y finales procesados por la CPU, así comotambién el estado de las entradas y salidas (tabla deestado de E/S) en forma temporal o permanente.Tipos: RAM, ROM, EPROM, EEPROM y FLASH.
Estructura Interna
MEMORIAS: Tipos y Aplicaciones
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 6/23
16/06/2011
6
Ciclo de Funcionamiento del PLC:
Consulta estado ENTRADAS
Ejecuta programa de aplicación
Atiende comunicaciones conmódulos inteligentes
Atiende comunicaciones conpuertos del CPU
Ejecuta Autodiagnóstico
Actualiza SALIDAS
Ejemplo: Encendido y Apagado de una
lámpara a través del PLC
Clasificación de los PLC’sSi deseamos establecer una clasificación dePLC’s, podemos considerar distintos aspectos:
Por su Construcción
Integral o micro PLC.
Modular.
Por su Capacidad
Nivel 1: Control de variables discretas y pocasanalógicas, operaciones aritméticas y capacidadde comunicación elementales.
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 7/23
16/06/2011
7
Nivel 2: Control de variables discretas yanalógicas. Funciones como raíz cuadrada,logaritmo, antilogaritmo, aritmética de dobleprecisión y de punto flotante, funcionestrigonométricas, diferenciación e integración,lazos PID. E/S inteligentes. Conexión en red. Grancapacidad de manejo de datos analógicos ydiscretos.
Por Cantidad de E/S Micro PLC (hasta 64 E/S). PLC pequeño (65 a 255 E/S). PLC mediano (256 a 1023 E/S). PLC grande (más de 1024 E/S).
Clasificación de los PLC’s
Para elegir un PLC….considerar:
Tipo y velocidad del procesador
Cantidad y tipo de memoria
Tipos y cantidad de entradas y salidas
Modularidad de las entradas/salidas
Entradas Especiales
Temporizadores/contadores Tipo de Interfaz de programación
Lenguaje de programación
Recursos de comunicaciones
Protección de propiedad intelectual yseguridad
Medios de ProgramaciónUnidad de programación: suele ser en forma de calculadora.
Es la forma más simple de programar el autómata, y se suele
reservar para pequeñas modificaciones del programa o la lectura
de datos en el lugar de colocación del autómata.
Consola de programación: es un terminal a modo de
computadora portátil que proporciona una forma cómoda de
realizar el programa de usuario y observar parámetros internos
del PLC.
PC: es el modo más potente y empleado en la actualidad. La
comunicación se establece a través de uno de sus puertos series o
USB.
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 8/23
16/06/2011
8
Estándar IEC 1131-3(Comisión Electrotécnica Internacional)
Estándar IEC 1131-3Lenguajes de Programación
Lenguajes Literales:
- Lista de instrucciones (IL o LI).
- Texto estructurado (ST).
Lenguajes Gráficos:
-Diagrama de contactos (LD).
- Funciones de Diagramas de Bloques (FBD).
-Diagrama Funcional de Secuencias (SFC).
El diagrama de contactos (ladder diagram oLD) es un lenguaje que utiliza un juegoestandarizado de símbolos de programación.
Los símbolos pueden ser:•Contactos y Bobinas.
•Temporizadores (TIM)
•Contadores (CNT)
•Comparadores (CMP)
•Bloques de operaciones aritméticas
•Bloque de manejo de datos
Lenguajes de Programación:Diagrama de Contactos
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 9/23
16/06/2011
9
Diagrama de Contactos
Contactos y Bobinas
T ip o d e Bob in a Visu al izac ió n ¿Co rr ien te a l a
bobina?
Resultado
Si Referencia ONNormalmente abierta
No Referencia OFF
Si Referencia OFFInversa
No Referencia ON
Transición Positiva No → Si Ref. ON durante un
barridoTransición Negativa Si→ No Ref. OFF durante
un barrido
Si Ref. ON hasta quese apague con “R”
Set
No Sigue igual
Si Ref. OFF hasta quese active con “S”
Reset
No Sigue igual
Contactos y BobinasSon contactos normalmente abiertos (NA) o
normalmente cerrados (NC)
%I1.2 %I1.4 %Q2.5
Flujo Imaginario de corriente
SALIDAINICIO
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 10/23
16/06/2011
10
Contactos y Bobinas
Temporizadores
El temporizador es un elemento deprograma cuya función es acumulartiempo cuando sus condiciones deentrada cumplen con ciertos requisitos.
El valor de tiempo acumulado esalmacenado en un registro interno delcontrolador
Temporizadores
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 11/23
16/06/2011
11
Temporizadores%I1.2
%Q2.5
SALIDAINICIO
IN TM Q
Mode:TON
TB: 1mn
%TM1
EJEMPLO
%TM1
Temporizadores
Temporizadores
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 12/23
16/06/2011
12
Contador creciente Elemento de programa que cuenta eventos
cada vez que sus condiciones de entradacumplan ciertos requisitos.
El número de eventos contados esalmacenado en un registro interno delcontrolador.
Una vez que el valor almacenado (eventoscontados) llegue a un valor determinado(eventos de preset), las condiciones desalidas del contador cambian, las cualespueden ser usadas por el usuario paraproducir por ejemplo: alarmas, detenermáquinas, etc.
Contadores
Contadores%I1.2
%Q2.6
SALIDAINICIO
CU CNT F
%C1
%C1
EJEMPLO
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 13/23
16/06/2011
13
Contadores
Listado de Instrucciones (IL o LI)
La lista de instrucciones (IL o LI) es un lenguaje debajo nivel, similar al lenguaje ensamblador. Con IL solouna operación es permitida por línea. Este lenguaje esadecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar
partes de una aplicación.
Listado de Instrucciones (IL o LI)
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 14/23
16/06/2011
14
Ejemplo
%I1.2 %Q2.1
SALIDAINICIO
%I1.1
%I1.3 %I1.4
%I1.7 %I1.8 %I1.9
%I1.5
%I1.6
%Q2.3
%Q2.2
%I1.10
LD %I1.2
OR %I1.1OR %I1.5
AND %I1.3
AND %I1.4
OUT %Q2.1
LD %I1.7
OR %I1.10
AND %I1.8
AND %I1.9
OUT %Q2.3
Ejemplo (continuación...)
LD %I1.5
OR %I1.1
OR %I1.5
AND %I1.3
AND %I1.4
OUT %Q2.1LD %I1.7
OR %I1.10
AND %I1.8
AND %I1.9
OUT %Q2.3
Lenguajes de ProgramaciónTexto Estructurado
El texto estructurado (ST) es un lenguaje dealto nivel que posee una sintaxis parecida alPASCAL o al C++
C:= A AND NOT B
Se utiliza en aplicaciones complejas querequieran muchas operaciones
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 15/23
16/06/2011
15
El diagrama funcional de secuencias (SFC) es unlenguaje gráfico que proporciona unarepresentación en forma de diagrama de flujo. Loselementos básicos son pasos y transiciones.
El funciones de diagramas de bloque (FBD) es unlenguaje gráfico que permite programar elementosque aparecen como bloques para ser cableadosentre si de forma análoga al esquema de uncircuito.
Lenguajes de Programación
Lenguajes de ProgramaciónSegún IEC 1131-3
Para Profundizar en el tema…
Conexiones en RED y comunicacionesindustriales para uno o varios PLC
SCADA
Confiabilidad y seguridad de lossistemas electrónicos de control conPLC
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 16/23
16/06/2011
16
FIN
Las Entradas: A las entradas se conectan sensores(digitales/discretos o analógicos)
Pulsadores
Llaves
Termostatos
Presostatos
Límites de carrera
Sensores de Proximidad
Otros elementos que generan señalesbinarias (ON-OFF)
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 17/23
16/06/2011
17
Discretas: solo pueden tomar dos estados: “on/off”
Los modulos pueden venir para 24VCC/ 24VCA /TTL/110 VCA/220 VCA.
Características Técnicas a tener en cuenta: númerode entradas, cantidad de comunes, rango de tensióny corriente, tipo de alimentación, tensiones on/off,corriente máxima, tiempo on-off y tiempo off-on,impedancia de entrada.
Entradas Digitales:
La estructura general de un módulo de Entradas es:
Entradas Digitales:
Rectificador
Acondicionador de
Señal
Indicador deestado
Aislación
Lógica ycomunicación Busde datos principal
Las señales analógicas son corrientes o tensionesdentro de los rangos admitidos por el módulo.
Pueden ingresar al módulo directamente del sistemacuando son eléctricas o caso contrario de utilizatransductor (Ej: presion-->tensión).
Los modulos pueden venir para rangos de 4-20 mA,0-10V, -5/5 V, 1-5V.
Características Técnicas a tener en cuenta: cantidadde bits del conversor A/D, cantidad de canales (de 2a 16), rango de tensión y corriente de entradas,impedancia de entrada y tiempo de conversión.
Entradas Analógicas
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 18/23
16/06/2011
18
La estructura general de un módulo de Entradas es:
Entradas Analógicas:
Señales desde elsistema externo
Protección yFiltro
Multiplexor
Conversor A/D
Aislación
BufferSeñales al Bus
del PLC
Las SalidasInterfases o adaptadores de Salida que
comandan dispositivos de campo.Pueden ser analógicas odigitales/discretas
Las salidas comandan distintosequipos, por ejemplo:
Lámparas. Sirenas y Bocinas. Contactores de mando de Motores. Válvulas Solenoide. Otros elementos comandados por
señales binarias.
Tipos: por Transistor o Relé:Salidas Digitales:
Salida a
Transistor
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 19/23
16/06/2011
19
Salidas Digitales:
Salida a
Relé
Es importante considerar los tiempo deconexión desconexión de los dispositivos desalida (circuito de conexión).
Características Técnicas a tener en cuenta: tipode salida (Ej colector abierto NPN, etc.),
número de salidas, cantidad de comunes,rango de tensión - corriente de salida, tipo dealimentación, corriente máxima resistiva porcomún, tiempo on-off y tiempo off-on.
Salidas Digitales:
La estructura general de un módulo de Salidas es:Salidas Digitales:
Aislación
Indicador deestado
Circuito deconexión (Relé,transistor, etc.)
Protección
Desde el Bus deDatos PLC
Hacia el sistema(lámparas,
solenoides, etc.)
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 20/23
16/06/2011
20
Las señales analógicas de salida son corrientes otensiones dentro de los rangos admitidos por elmódulo.
Los modulos pueden venir para rangos de 0-20 mA,0-10V.
Características Técnicas a tener en cuenta: cantidadde bits del conversor D/A, cantidad de canales ,rango de tensión y corriente de salidas, tiempo deconversión.
Salidas Analógicas
La estructura general de un módulo de Salida es:
Salidas Analógicas:
Señales desde elPLC
Buffer
Aislación
Multiplexado
Conversor D/A
ProtecciónSeñales alSistema
Entradas / Salidas Especiales Dentro del sistema de E/S de un PLC se
pueden instalar módulos dedicados atareas especiales que no pueden serresueltas eficientemente por la CPU.
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 21/23
16/06/2011
21
Entradas / Salidas Especiales
• Entradas de termocuplas: incluye unmicroprocesador para linealización de laseñal de entrada, y una junta fría paracompensación.
• Entradas de RTD: Incluye unmicroprocesador para linealización de laentrada.
Entradas / Salidas Especiales
• Entrada de pulsos de alta velocidad:El tiempo que le insume a la CPU resolverel programa del usuario hace que ésta nopueda leer pulsos de alta velocidad. Estosmódulos poseen un procesador dedicado
a esta función y pueden dar señales alcampo y a la CPU al alcanzar valoresprefijados.
Módulos Inteligentes Con el objeto de descargar a la CPU de
tareas que le insumen un tiempo queno es aceptable, o para las que ésta noestá preparada, se dispone de módulosinteligentes.
Algunos de estos módulos cuentan consus propias E/S, mientras que otrosaprovechan la estructura de E/S queofrece el PLC.
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 22/23
16/06/2011
22
Módulos Inteligentes Los módulos inteligentes poseen un
procesador propio que funciona en formaasincrónica con el de la CPU. Ambosprocesadores intercambian datos a travésde la capacidad del módulo inteligente deleer y escribir ciertas posiciones de lamemoria de la CPU principal.
Módulos Inteligentes Algunos de estos módulos inteligentes son:
Módulo BASIC: Programable en lenguajeBASIC, posee uno o varios puertos decomunicación RS-232 ó RS-422.
Módulo PID: Este módulo resuelve uno o varios
lazos PID en forma separada de la CPU principal.La configuración de los lazos se efectúa desde laCPU principal o directamente a través de unpuerto RS-232 ó RS.422 que el módulo posee.
Módulos Inteligentes Módulo ASCII: Almacenan mensajes que
pueden emitirse a través de sus puertos decomunicaciones por orden del programa de laCPU principal.
Módulo de posicionamiento: Es unacombinación de un módulo contador de altavelocidad con salida para motores. Se utilizanpara resolver lazos de posicionamiento enaplicaciones de control numérico o robótica.
7/26/2019 Teoría de los plc
http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-los-plc 23/23
16/06/2011
Módulos Inteligentes Módulo computador integrado: Son
verdaderas computadoras, con teclado,pantalla, impresoras, conexión en red yalmacenamiento masivo (ya sea en los clásicosdiscos rígidos o en disco RAM que emulan undisco rígido utilizando memoria RAM).
Módulos de comunicación: Son módulosinteligentes especialmente dedicados a tareasde comunicación.
Top Related