12 clase plc

5/12/2018 12 Clase PLC - slidepdf.com

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Introducción a la

Electrónica Industrial

PLC

Laboratorio de

Instrumentación

y Control



Controlador Lógico Programable

UN CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE ES:

• Un

equipo

electrónico,

basado

en

un

, tiene generalmente una configuración

modular, puede

programarse

en

lenguaje

no

informático y esta diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente

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Instrumentación

y Control




FUNCIONES DE UN PLC

o Adquirir datos del proceso por medio de las entradas digitales y

analógicas.

o Tomar decisiones en base a reglas programadas.

o Almacenar datos en memoria.

o Generar ciclos de tiempo.

o ea zar c cu os ma em cos.

o

Actuar

sobre

dispositivos

externos

mediante

las

salidas

digitales

y

analógicas.

o Comunicarse con otros sistemas externos.

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Instrumentación

y Control




EVOLUCIÓN:

u stor a se remonta a na es e a ca a

de 1960

Los PLC

fueron

inventados

en

res uesta

a las

necesidades de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero

u y. En 1968 GM Hydramatic (la división de

transmisiones automáticas de General Motors) ofertó un concurso para una propuesta del reemplazo electrónico de los sistemas

.

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EVOLUCIÓN:Los primeros controladores

comp etamente programa es ueron

desarrollados

en

1968

por

la

empresa

de

Asociados, que posteriormente pasó a

llamarse MODICOM, actualmente

perteneciente al

grupo

Schneider.

Este primer modelo MODICOM, el 084, tuvo una gran cant a e mo cac ones, obteniéndose como resultado los modelos

década de los '70.

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EVOLUCIÓN:• 1968: Procesador sustituye a relés cableados.

• Década de los setenta

– Incorporación de elementos hombre‐máquina.

– Manipulaciones de

datos

–

– Comunicaciones (ordenador)

– Incremento de memoria

– E/S remotas

– Instrucciones más potentes

– Desarrollo de comunicaciones con dispositivos

• Década de los ochenta: Avance de la tecnología µP

– Alta velocidad de res uesta, más len ua es

– Reducción de dimensiones

– Módulos inteligentes, autodiagnóstico

• Década de

los

noventa:

–

– Utilización de tecnología de ordenador: PCMCIA /ETHERNET

– Plug & Play / Down sizing / Easy to use

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APLICACIONES DE LOS PLC

, muchas de las cuales no eran económicamente posibles hace algunos años.

Esto

debido

a:

precio de los microprocesadores y los componentes relacionados. o La capacidad de los controladores para resolver tareas complejas de

com utación comunicación ha hecho osible el uso de PLC en a licaciones

donde antes

era

necesario

dedicar

un

computador.

Existen 5 áreas generales de aplicación de PLC:

o Control secuencial

o Control de

movimiento.

o Contro e procesos. o Monitoreo y supervisión de procesos. o Administración de datos.

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o omun cac ones.




ESTRUCTURA BÁSICA DE UN PLC

Unidades funcionales

Un controlador ló ico ro ramable se com one de cuatro unidadesfuncionales:

- Unidad de entradas

- Unidad de salidas- Unidad lógica- Unidad de memoria

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Unidad de Entradas

las señales eléctricas de voltaje , provenientes de los switches de contactos ON-

OFF de terreno. Las señales se adecúan a los niveles lógicos de voltaje de laUnidad Ló ica.

Unidad de Salidas

Acepta las señales lógicas provenientes de la Unidad Lógica, en los rangos devoltaje que le son propios y proporciona la aislación eléctrica a los switches decontactos que se comandan hacia la planta.

Unidad Lógica

El corazón de un PLC es la Unidad Lógica, basada en un microprocesador.Ejecuta las instrucciones programadas en memoria, para desarrollar losesquemas de control lógico que se especifican.

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Memoria

.La memoria se divide en PROM o ROM y RAM.

o

ROM: Memoria de sólo lectura (Read Only Memory). Memoria no volátilue uede ser leída ero no escrita. Es utilizada ara almacenarprogramas y datos necesarios para la operación de un sistema basadoen microprocesadores. En la actualidad se ha reemplazado pormemorias no volátiles ue ueden ser reescritas (EEPROM o Flash)

o RAM: Memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory).Memoria volátil que puede ser leída y escrita según sea la aplicación.Generalmente utilizada para almacenar datos , también puede serusada para almacenar programas con el agregado de una batería dealimentación. Cualquier posición de memoria puede ser accedida en

cualquier momento.

Por medio de ellas, se puede utilizar un PLC en procesos diferentes sinnecesidad de readecuar o transformar el equipo; sólo se debe modificar el

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programa.




Además de las unidades funcionales los PLC tienen una serie de elementos queposibilitan su funcionamiento.

Fuente de alimentación

A partir de una tensión exterior proporciona las tensiones necesarias para el.Batería, capacitor de alto rendimiento: para mantener el programa y algunos datosen la memoria si hubiere en corte de la tensión exterior.

er r cos

Son aquellos elementos auxiliares, físicamente independientes del autómata, quese unen al mismo mediante interfases, para realizar una función especifica y queamplían su campo de aplicación o facilitan su uso.Como tales no intervienen directamente ni en la elaboración ni en la ejecución del

programa. Ej.: visualizador de mensajes, impresoras, lectores de barra, etc.Consola de programación

Software de PC o consolas de programación con interfase que permite crear,

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,




CLASIFICACION DE LOS PLC:

En un solo bloque todos sus elementos: fuente de alimentación,

CPU, memorias de entradas/salidas, etc.p cac ones en e que e n mero e en ra as sa as es peque o,

poco variable y conocido a priori.Carcasa de carácter estanco, que permite su empleo en ambientesn ustr a mente espec a mente ost es.

ESTRUCTURA MODULAR:Permite adaptarse a las necesidades del diseño, y a las posterioresactualizaciones. Configuración del sistema variable.

,una rápida reparación con la simple sustitución de los módulosaveriados.

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PLC compacto

PLC Samsung Rockwell

o e o

PLC Hitachi

SERIE EH‐MICROMitsubishi

PLC Compacto FX3G

Omron

Schneider

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Modelo S7‐200micro PLC

e emecan que w o




PLC modular

PLC Schneider

PLC Siemens

S7‐400

M550

Modicom M340

PLC Panasonic

Modular FP2

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y ControlPLC

Hitachi

SERIE EH‐150



AUTOMATIZACION

3 Familias de PLC’s para 3 niveles de aplicación.

Más de 512 E/S

Hasta 512 E/S

Hasta 128 E/S

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Modo de Funcionamiento

ejecutan correlativamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario

almacenado en su memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir

en las señales, el autómata reacciona según el programa hasta obtener lasórdenes de salida necesarias.

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

.

o Procesado del programa para obtención de las señales de control.

.

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

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• Controlador Lógico Programable

Lectura de las entradas físicas y

actualización de la imagen de entradas.

CICLO DE

FUNCIONAMIENTO

DE

UN

PLC

12

Encendido del

PLCEncendido

del

PLC,

ecuc n e programa. Actualización de la imagen

de salida.

auto chequeó e

inicialización.Lectura de la

3empo e

Barrido

salidas y actualización

física de las

salidas.

Efectuar el auto diagnostico de

la

CPU.

Se

comprueba

el

CPU

y

4

Procesar las peticiones de comunicación. La CPU procesa los mensajes que haya

en modo RUN), así como el estado de los módulos de

ampliación.

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recibido por el puerto de comunicación.




NORMA IEC 61131LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

IEC 61131 es el primer paso en la estandarización de los autómatas programables y sus

periféricos, incluyendo los lenguajes de programación que se deben utilizar.Esta norma se divide en cinco partes:

•Parte 1: Vista general.

• .

•Parte 3: Lenguaje de programación.

•Parte 4: Guías de usuario.

•Parte 5: Comunicación.

- pre en e ser a ase rea para es an ar zar os engua es e programac n enla automatización industrial, haciendo el trabajo independiente de cualquier compañía.

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LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

NORMA IEC 61131

Hay muchas maneras de describir el trabajo desarrollado en la tercera parte de esta

norma, indicaremos

algunas

de

ellas

son:

o IEC 61131‐3 es el resultado del gran esfuerzo realizado por 7 multinacionales a

automatización industrial.

, .

o IEC 61131‐3 son las especificaciones de la sintaxis y semántica de un lenguaje de

ro ramación

inclu endo el

modelo

de

software

la

estructura

del

len ua e.

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LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNNORMA IEC 61131

La parte 3 presenta dos grandes bloques temáticos:

o Elementos comunes

o Lenguajes de Programación

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Elementos comunes

NORMA IEC 61131

Tipos de datosLos tipos comunes de datos son:

o variables booleanaso n mero enteroo número realo byte y palabrao ec aso horas del díao cadenas (strings).

Las variables permiten identificar los objetos de datos cuyos contenidos puedencambiar, por ejemplo, los datos asociados a entradas, salidas o a la memoria del

.datos elementales definidos o como uno de los tipos de datos derivados. De estemodo se crea un alto nivel de independencia con el hardware, favoreciendo la

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NORMA IEC 61131Variables

Declaración de variables

los objetos no predefinidos deberán tener el nombre y el tipo declarado por

el programador

.

Objetos predefinidos definidos en 3 zonas (como mínimo) :

zona memoria (%M) ;

zona de entradas (%I) ;

zona de salidas (%Q) ;

bits (X);

bytes

(B)

‐8 bits

;

words (W) ‐16 bits ;

double words (D) ‐ 32 bits

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‐




NORMA IEC 61131Variables

Ejemplos de objetos standard :

word de la zona de entradas : %IWdir

wor e a zona memor a : r

bit de la zona memoria : %MXdir ó %Mdir ( la X se puede omitir)

doble word de la zona memoria : %MDdir

tabla de

8 words

: %MWdir:8

bit extraido de word : %MWdir:X4

bit de la zona de salidas : %QXdir ó %Qdir ( la X se puede omitir)

física del autómata (rack, módulo, vía, etc..)

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NORMA IEC 61131

Elementos comunesUnidades de Organización de Programa

Dentro de IEC 1131‐3, los programas, bloques Funcionales y funciones se denominan

Unidades de

Organización

de

Programas,

POU´s.

Funciones

IEC 1131‐3 especifica funciones estándar y funciones definidas por usuario. Las funciones estándar son por ejemplo ADD (suma), ABS (valor absoluto), SQRT (raíz cuadrada), SIN (seno), y COS (coseno). Las funciones

, .

Bloques Funcionales,

FB´sLos bloques funcionales son los equivalentes de los circuitos integrados, IC´s, que representan funciones de

control especializadas. Los FB´s contienen tanto datos como instrucciones, y además pueden guardar los valores .

definida y un código interno oculto, como un circuito integrado o una caja negra. Los bloques funcionales pueden ser escritos por el usuario en alguno de los lenguajes de la norma IEC,pero también existen FB´s estándar (biestables, detección de flancos, contadores, temporizadores,

. . Programas

Los programas son “un conjunto lógico de todos los elementos y construcciones del lenguaje de programación que

son necesarios para el tratamiento de señal previsto que se requiere para el control de una máquina o proceso

”

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. , de datos, variables y su código interno, distintas instancias de funciones y bloques funcionales.




NORMA IEC 61131

Lenguajes de Programación

Se definen cuatro lenguajes de programación normalizados. Esto significa que

su sintaxis y semántica ha sido definida, no permitiendo particularidadesst nt vas a ectos . na vez apren os se po r usar una amp a var e ade sistemas basados en esta norma.Los lenguajes consisten en dos de tipo literal y dos de tipo gráfico:

era es:

Lista de instrucciones (Instruction List, IL).Texto estructurado (Structured Text, ST).

Diagrama de contactos (Diagram Ladder, LD).Diagrama de bloques funcionales (Function Block Diagram, FBD).

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NORMA IEC 61131

En la figura superior, los cuatro programas describen la misma acción. La elección del lenguaje de programación depende de:

o los conocimientos

del

programador,

o el problema a tratar,o el nivel de descripción del proceso,o la estructura del sistema de control,

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o la coordinación con otras personas o departamentos




NORMA IEC 61131

Lenguajes de Programación

El Diagrama de contactos (LD) tiene sus orígenes en los Estados Unidos. Está basado

en la

presentación

gráfica

de

la

lógica

de

relés.

Lista de Instrucciones (IL) es el modelo de lenguaje ensamblador basado un

acumulador simple; procede del alemán ´Anweisungliste, AWL.

El Diagramas de Bloques Funcionales (FBD)

es

muy

común

en

aplicaciones

que

implican flujo de información o datos entre componentes de control. Las funciones y

en Europa.

,

Pascal y ´C´; puede ser utilizado para codificar expresiones complejas e instrucciones anidadas; este lenguaje dispone de estructuras para bucles (REPEAT‐UNTIL; WHILE‐

DO e ecución condicional IF‐THEN‐ELSE CASE funciones S RT SIN etc. .

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Lenguaje LADDEREl LADDER, también denominado

,un lenguaje de programación gráficomuy popular dentro de los

Controladores Lógicos Programables(PLC), debido a que está basado en losesquemas eléctricos de controlclásicos. De este modo, con los

eléctrico posee, es muy fácil adaptarsea la programación en este tipo delenguaje. Su principal ventaja es quelos símbolos básicos estánnormalizados según normas IEC y sonempleados por todos los fabricantes.

,además de estar familiarizado con lasreglas de los circuitos de conmutación,es necesario conocer cada uno de los

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elementos de que consta este lenguaje.




Lenguaje LADDER

Elementos gráficos

Bloques Función Standard FB

Bloques

función

de

usuario

DFB

Bloque de

operación

Bloques comparación

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Lenguaje LADDER

Programación

Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación,resulta importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de

e ecución.El siguiente esquema representa la estructura general de la distribución de todoprograma LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a laderecha.

En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que las líneasverticales re resentan las líneas de alimentación de un circuito de control

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eléctrico.




Lenguaje LADDEREjecución de un diagrama de contactos

escalón conectado = ecuación independiente

escalón

escalón %M2 %T1

.

conectado 2

escalón

%M0 %M5

conectado 3

%M12 %M3

La ejecución de un diagrama se efectúa escalón conectado a escalón conectado,dentro de un escalón conectado en la dirección de la ecuación: desde arriba a

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abajo, línea a línea, y en cada línea de izquierda a derecha.




Lenguaje LADDEREjemplo: Encendido y apagado de un motor.

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CONCLUSION:EL PLC es un a arato electrónico de ba o mantenimiento fácil

uso, operado digitalmente que usa una memoria programable parael almacenamiento interno de instrucciones las cuales implementan

temporización, para controlar a través de módulos de entrada /salidadigitales y analógicas, varios tipos de maquinas o procesos.-

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