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  • 1. CONTROLADORES PROGRAMABLESProfessor : Jair Jonko Araujo

2. Sumario Tipos de industrias; Niveles de Control; Conceptos: SVC, SED, Clasificacin de losdispositivos; CLP: Histrico, componentes, funcionamiento,clasificacin, ejemplos; 3. Introduccin Conceptos Bsicos 4. Tipos de Industria Manufacturaproducir un bien cualquiera utilizandoherramientas o mquinas(transformacin mecnica a travs desucesivas operaciones); ProcesoConjunto deoperaciones/transformaciones realizadassobre un material, con la finalidad devariar sus propiedades fsicas/qumicas.Procesos pueden ser contnuos odiscontinuos (batch). 5. Niveles de control - Funciones Gerenciamiento COMUNICACIN SupervisinCOMUNICACINLa Zona de ControlCOMUNICACINSensores / Actuadores 6. Niveles de Control (1) 7. Niveles de Control (2) 8. Niveles de Control (3)N v e l d e P la n taC ic lo< 1 s PC M E 1 2 3 CN C4 5 6 7 8 9H ost 0N v e ld e C o n tro le C ic lo < 100 m sVM EPCPLCDCSN v e l de C am po P R O F IB U S - D PC ic lo< 10 m s D is p o s i t i v oD is p o s i t i v oE /STra n s - A c io n a d o rV lv u la sdede R e m o to m is s o r C am p oC am po 9. Conceptos Control es aplicacin de una accin pre-planeada para que aquello que se consideracomo objeto de control alcance ciertosobjetivos (Miyagi, 1996). Sistemas de control: SVC (sistemas de variables continuas)igualar el valor de una variable fsica(var. de control) a un valor de referencia; SED (Sistema de eventos discretos)ejecucin de operaciones conformeprocedimiento prestablecido. 10. ConceptosDispositivo de Control (SVC) Varibles de actuacinRegulador Actuador Objeto decontrol e d ser o a Va c ner ef erlDetector Seales deVariables controladas i realimentacinDispositivo de Control (SED) Comandos de Variables de Control actuacin Procesador deActuador Objeto de Comandos controlaer at e ds odna m C oDetectorEstadosVariables controladas 11. Conceptos Sistema de Control SED Recursos Dispositivo deDispositivo Dispositivo de Comando deActuacin Realizacin Dispositivo dede ControlDispositivo de Monitoreo Deteccinl ort no C e d o e b Oo r a us U/ r odar e p ODispositivo de Controlt jSistema de ControlProductosi 12. Conceptos Dispositivos de comando (E): botoneras, llavesrotativas, etc; Dispositivos de actuacin(S): contactores,solenoides(vlvulas), servo-motores, etc; Dispositivos de deteccin(E): llaves fin decurso, potencimetros, sensores, encoders, etc; Dispositivos de monitoreo(S): lmparas,bocinas, displays, registradores, etc. Dispositivos de Realizacin: circuitos elctricos,CLPs, etc. 13. Dispositivos - Ejemplos 14. CLP Controlador LgicoProgramable 15. Histrico Hasta el final de la dcada de 60 los sistemasde control eran electromecnicos(realizados para armarios/cuadros de rels); Ocupaban mucho espacio y eran de difcilmantenimiento; Modificaciones en las lneas de produccindemandaban mucho tiempo y practicamenteexigan el montage de nuevos cuadros; En 1968 la GM (USA) lanz unaespecificacin tcnica de un nuevo dispositivode control. 16. HistricoRequisitos de especificacin: Fcil programacin y mantenimiento(reprogramacin); Alta confiabilidad en el ambiente industrial(vibracin, calentamiento, polvo, etc.); Dimensiones reducidas; Capacidad de enviar datos a un SistemaCentral; Ser modular (expansible); Seales de E/S de 115VCA (2A mnimosalida) 17. Histrico En 1969 surgieron los primeros controladores Eran muy simples apenas con E/S digitales; La fcil programacin fue una de las clavesdel xito (basada en ladder); A lo largo de la dcada del 70 fueron siendointroducidasnuevasfuncionalidades(temporizacin, computacin numrica, etc.) A partir de la dcada de 80 las funciones decomunicacin fueron perfeccionadas 18. Histrico Hoy el PLC es un sistema microcontrolador(microprocesador) industrial con software yhardware adaptado para ambiente industrial(especialmente rudo eletromagntico) conmuchas opciones de programacin, concapacidad de operar en red en diversosniveles. 19. ComponentesDispositivos Placa Entrada FuenteComputador Memoria Comuni-cacinCPU Barra- mento Placa Salida Dispositivos 20. ComponentesCPU Microcontrolador de 16/32 bits: Funciones: Comunicacin entre las partes del PLC; Control de entradas y salidas; Ejecucin; Operacin de memoria; Check-ups internos. 21. ComponentesMemoria La memoria es divida en 2 grandes bloques: Memoria del Sistema Programa de Ejecucin; rea de Borrador: flags, clculos, alarmas, errores. Memoria del Usuario Programa del usuario (binario); Tabla de Datos: Mapa E/S, valor actual y pre-set decontadores y temporizadores, variables deprograma. 22. ComponentesMdulos de E/S Pueden ser Discretos o Analgicos Discretos Cantidad de Puntos Disponibles AC, DC, Rel DC: Tipo P ou Tipo N Salida: necesidad de alimentacin externa, fusibles Analgicos Nmero de Canales, Resolucin del conversor A/D Faja de operacin: 0-20mA, 4-20mA, 0-5V, 0-10V, +- 5V, +-10V, temperatura (termopar - J,E,K ... , termorresistencia PT100, ...) 23. Funcionamiento Basado en procesamiento cclico compuesto, deforma simplificada, por 3 etapas visibles al usuario: Adquisicin de las entradas; Procesamiento; Actualizacin de Salidas;Comunicacin y Mantenimiento del S.O(Carga de mdulos, actualizacin de timers, tratamiento deinterrupcin, etc.) X ms para cada 1000 instrucciones 1 ciclo con perodo de T segundosCom. - Man. SO Adquisicin de Actualizacin de Procesamiento entradas Salidas 24. Funcionamiento Las etapas son distintas e independientes; El proceso se inicia despus que las sealesde entrada son mostradas; Durante el proceso las entradas y salidaspermanecen inalteradas (cualquier alteracinde las E/S y estados internos solo puedeocurrir fuera de este intervalo); Durante la actualizacin de las salidas losvalores de las entradas permaneceninalterados 25. FuncionamientoUna entrada debe permanecer accionada, como mnimo:tiempo de varredura de las entradas + tiempo de procesamiento LA 26. Caractersticas(ejemplo) 27. Clasificacin Basada en el nmero de E/S (nopadronizado): Nano: hasta 50 puntos de E/S; Micro: hasta 250 puntos de E/S; Medio:hasta 1000 puntos de E/S; Generalmente asociado al aumento delnmero de E/S estn asociados aumentos delos recursos de programacin y disminucinde los tiempos de respuestas. 28. Ejemplos de Aplicaciones mquinas industriales (operadoras, inyectorasde plstico, textiles, calzados); equipamientos industriales para procesos( siderurgia, papel y celulosa, petroqumica,qumica, alimentacin, minera, etc); equipamientos para control de energia(demanda, factor de carga); adquisicin de datos de supervisin en:fbricas, edificios; bancadas de test automtico de componentesindustriales. 29. Ejemplos (modelos) 30. Norma IEC 61131 31. Introduccin Las herramientas para programacin de CLPno evoluconaran a la misma velocidad que lasherramientas para programacin decomputadores pues no presentan (aban): Facilidad de uso Portabilidad Interoperabilidad entre diferentesproductos Padrones de comunicacinLa norma IEC 61131 busca llenar esta laguna 32. Norma IEC 61131 Define la sintaxis y el comportamiento dellenguage Provee un conjunto de lenguages interligadospara resolver diferentes problemas de control Mejora la calidad del software aplicado atravs de las tcnicas de proyectoestructurado, encapsulamiento de datos, etc. 33. Norma IEC 61131 Part 1 General Overview, definitions Part 2 Hardware, I/O Signals, safetyrequeriments, environment Part 3 Programming Languages Part 4 User Guidelines Part 5 Messaging Service Specification 34. Norma IEC 61131 parte 3 Principales caractersticas Programacin estructurada y lenguage de altonivel para construccin de grandes programas Conjunto padronizado de instrucciones (eningls) Programacin Simblica Gran variedad de tipos de datos padronizados Funciones reutilizables pueden ser creadas Conjunto de funciones matemticaspadronizadas disponibles (trigronomtricas,logaritmos, etc.) 35. La estrutura de la Norma IEC 61131-3 Elementos ComunesLenguages de Programacin 36. La estructura de la Norma IEC 61131-3Elementos ComunesLenguages de Programacin 37. IEC 61131-3 : Elementos Comunes ELEMENTOS COMUNES1. Tipos de Datos y Variables2. Modelo de Software * Configuracin, Recursos, Tareas3. POUs (Unidades de Organizacin de Programa) * Funciones * Bloques de Funcin (FBs) * Programas 38. IEC 61131-3 : Elementos Comunes ELEMENTOS COMUNES1. Tipos de Datos y Variables2. Modelo de Software * Configuracin, Recursos, Tareas3. POUs (Unidades de Organizacin de Programa) * Funciones * Bloques de Funcin (FBs) * Programas 39. Variables y Tipos de DatosQue es esto? 01010101 10101010Histricamente Referencia a una posicin fsica de memoria Referencia a una entrada fsica 40. Variables y Tipos de DatosSensor_Temperatura_1 : Integer Representacin simblica rea propia para mapeo de I/O Cdigo independente de hardware Altamente transparente y comprensible Menos errores 41. Variables y Tipos de Datos 42. Representacin de las Variables 43. IEC 61131-3 : Elementos Comunes ELEMENTOS COMUNES1. Tipos de Datos y Variables2. Modelo de Software * Configuracin, Recursos, Tareas3. POUs (Unidades de Organizacin de Programa) * Funciones * Bloques de Funcin (FBs) * Programas 44. IEC 61131-3 Modelo de Software Configuracin Conjunto de software que define elcomportamiento de un hardware (CP) para una aplicacin especficaFuncin de Comunicacin 45. IEC 61131-3 Modelo de SoftwareConfiguracin RecursoRecurso Soporte para la ejecucin de un programa, interface entreprogramas y las E/S decontrolador Funcin de Comunicacin 46. IEC 61131-3 Modelo de SoftwareConfiguracinRecursoRecurso TaskTask TaskTask(Tarea)un mecanismo de escalonamiento que ejecuta Programs o function blocks peridicamente o en respuesta a un evento (cambio de estado de alguna variable booleana), permitiendo la ejecucin de programas en diferentes tareasFuno de Comunicao con objetivo de optimizar el uso de recurso del controlador 47. IEC 61131-3 Modelo de Software Tipos de Tareas (Task ): No preemptiva: siempre completa su procesamientoPreempt