lenguaje ladder

9
PLC Y LENGUAJE LADDER R.E.Cano 1 1 Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad del valle Santiago de Cali, Colombia [email protected] AbstractÉste texto es una pequeña compilación de información que permite al lector comprender en una manera global el comportamiento de los controles de procesos industriales, a través del desarrollo de circuitos de control que tienen aplicación directa en la labor del Ingeniero. Keywords: Redes de petri, programación ladder, PLC. 1. INTRODUCCIÓN El avance de la automatización ha ido invariablemente unido al avance de los sistemas eléctricos y electrónicos. A medida que se han ido mejorando los sistemas informáticos y reduciendo el tamaño de los componentes electrónicos se han podido construir autómatas con mayor capacidad de control sobre los sistemas, se ha reducido su tamaño y se han aumentado sus posibilidades. La programación ladder es aplicada en estos procesos industriales y de automatización para brindar una solución a sus problemas y necesidades, a fin de brindar mayores niveles de vida a la población. Este documento presenta información básica en programación ladder la cual permite proporcionar información al lector sobre éste lenguaje. 2. USOS DEL PLC Gran parte de los procesos industriales requieren algún tipo de coordinación o control. La automatización de estas funciones puede ser llevada a cabo de muy diferentes formas, anteriormente era común el uso de pero hasta hace algunos años, la práctica común el uso de secuencias de operación en base a cuadros de relés y la utilización de módulos especiales para control de variables continuas como la temperatura y tableros de indicadores para proveer la interfaz con un operador supervisor. Esto requería grandes modificaciones en el sistema si éste se debía cambiar. La idea de flexibilidad trajo la posibilidad de utilizar un computador especializado en el tipo de tareas que normalmente se requería de un control de un proceso industrial. La "especialización" del computador es básicamente de dos tipos: por un lado, y para facilitar su uso como control de proceso, debe ser programable con facilidad y disponer de manera simple de todos los componentes de un sistema de control, a los que se hacía referencia. Por otra parte, el tipo de construcción y su tolerancia a condiciones ambientales y eléctricas extremas, debe permitirle desempeñarse con confiabilidad en todo tipo de montaje industrial. Este computador fácilmente programable para tareas de control, y concebido para ser utilizado en un ambiente industrial, es lo que se conoce como PLC (Programmable Logic Controller). 3. SISTEMAS DE PROGRAMACION Con el fin de simplificar la tarea de programación, y de hacerla accesible, se han concebido distintos métodos estándares de programación de PLC. El primero, es la utilización de códigos de operación en la forma de listado que le indica al PLC la secuencia exacta de operaciones a realizar. Otro método consiste en la utilización de símbolos gráficos que representan determinadas operaciones básicas del PLC (Grafcet, Ladder). La principal ventaja de este sistema es que está estandarizado y que no depende de la marca de PLC que se está programando.

Upload: ruth-cano

Post on 13-Jun-2015

7.638 views

Category:

Technology


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Lenguaje Ladder

PLC Y LENGUAJE LADDER

R.E.Cano1

1 Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad del valle

Santiago de Cali, Colombia

[email protected]

Abstract— Éste texto es una pequeña compilación

de información que permite al lector comprender

en una manera global el comportamiento de los

controles de procesos industriales, a través del

desarrollo de circuitos de control que tienen

aplicación directa en la labor del Ingeniero.

Keywords: Redes de petri, programación ladder,

PLC.

1. INTRODUCCIÓN

El avance de la automatización ha ido

invariablemente unido al avance de los sistemas

eléctricos y electrónicos. A medida que se han ido

mejorando los sistemas informáticos y reduciendo

el tamaño de los componentes electrónicos se han

podido construir autómatas con mayor capacidad

de control sobre los sistemas, se ha reducido su

tamaño y se han aumentado sus posibilidades.

La programación ladder es aplicada en estos

procesos industriales y de automatización para

brindar una solución a sus problemas y

necesidades, a fin de brindar mayores niveles de

vida a la población.

Este documento presenta información básica en

programación ladder la cual permite proporcionar

información al lector sobre éste lenguaje.

2. USOS DEL PLC

Gran parte de los procesos industriales requieren

algún tipo de coordinación o control. La

automatización de estas funciones puede ser

llevada a cabo de muy diferentes formas,

anteriormente era común el uso de pero hasta hace

algunos años, la práctica común el uso de

secuencias de operación en base a cuadros de relés

y la utilización de módulos especiales para control

de variables continuas como la temperatura y

tableros de indicadores para proveer la interfaz

con un operador supervisor. Esto requería grandes

modificaciones en el sistema si éste se debía

cambiar.

La idea de flexibilidad trajo la posibilidad de

utilizar un computador especializado en el tipo de

tareas que normalmente se requería de un control

de un proceso industrial.

La "especialización" del computador es

básicamente de dos tipos: por un lado, y para

facilitar su uso como control de proceso, debe ser

programable con facilidad y disponer de manera

simple de todos los componentes de un sistema de

control, a los que se hacía referencia. Por otra

parte, el tipo de construcción y su tolerancia a

condiciones ambientales y eléctricas extremas,

debe permitirle desempeñarse con confiabilidad

en todo tipo de montaje industrial.

Este computador fácilmente programable para

tareas de control, y concebido para ser utilizado en

un ambiente industrial, es lo que se conoce como

PLC (Programmable Logic Controller).

3. SISTEMAS DE PROGRAMACION

Con el fin de simplificar la tarea de programación,

y de hacerla accesible, se han concebido distintos

métodos estándares de programación de PLC.

El primero, es la utilización de códigos de

operación en la forma de listado que le indica al

PLC la secuencia exacta de operaciones a

realizar. Otro método consiste en la utilización de

símbolos gráficos que representan determinadas

operaciones básicas del PLC (Grafcet, Ladder). La

principal ventaja de este sistema es que está

estandarizado y que no depende de la marca de

PLC que se está programando.

Page 2: Lenguaje Ladder

4. SISTEMA DE PROGRAMACION

LADDER

El lenguaje de programación tipo escalera o ladder

es uno de los más comunes para la programación

de PLC. Los diagramas de escalera son esquemas

de uso común para representar la lógica de control

de sistemas industriales. Se le llama diagrama

"escalera" porque se asemejan a una escalera, con

dos rieles verticales (de alimentación) y

"escalones" (líneas horizontales), en las que hay

circuitos de control que definen la lógica a través

de funciones. De esta manera Las principales

características del lenguaje ladder son:

· Instrucciones de entrada se introducen a

la izquierda

· Instrucciones de salida se situarán en la

derecha.

· Los carriles de alimentación son las

líneas de suministro de energía L1 y L2

para los circuitos de corriente alterna y

24 V y tierra para los circuitos de CC.

· La mayoría de los PLC permiten más de

una salida por cada renglón (Rung).

· El procesador (o "controlador") explora

peldaños de la escalera de arriba a abajo

y de izquierda a derecha.

Fig. 1. Descripción del lenguaje Ladder.

Las instrucciones de entrada son las condiciones

que tiene el circuito para dejar o no dejar pasar la

corriente de una línea a la otra. Estas condiciones

se manejan comúnmente con contactos

normalmente abierto o normalmente cerrados los

cuales interpretan las señales de alto y bajo de

sensores o interruptores. Si las condiciones son

verdaderas la corriente llega a las instrucciones de

salida las cuales generan acciones.

En general las conexiones de las señales y

estándares de programación varían un poco entre

los diferentes modelos de PLC, pero los conceptos

son los mismos, así que tanto el cableado de

alimentación como la programación son de alguna

forma genéricos. En la fig. 2, se observa de

manera general las conexiones de un PLC.

Fig. 2. Lógica Ladder en un PLC.

Cuando el interruptor de botón no es presionado

(desactivado), no hay corriente en la entrada X1

del PLC. En el software se muestra un contacto

normalmente abierto X1 en serie con una bobina

Y1. Mientras en la entrada X1 no se encuentre una

señal “alto” no se enviará ninguna corriente a la

bobina Y1 puesto que el contacto es normalmente

abierto. Por lo tanto, la salida asociada a Y1 sigue

des-energizada.

4.1. Símbolos básicos en Ladder.

Contacto normalmente abierto

Contacto normalmente cerrado

Asignación de salida

Se debe recordar que en el PLC se puede

considerar que existen infinitos contactos

Page 3: Lenguaje Ladder

auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar o

interno, etc.

4.1.1 Contactos: Pueden tomar solo dos estados: 1

(activado) ó 0 (desactivado), Estos estados que

provienen de entradas al PLC o relés internos del

mismo.

Los contactos se representan con la letra "E" y dos

números que indicaran el modulo al cual

pertenecen y la bornera al la cual están asociados.

E0.1 Entrada del Modulo "0" borne "1"

Los contactos abiertos al

activarse

se cerraran

Los contactos cerrados al

activarse se abrirán

4.1.2. Salidas: Las salidas de un programa Ladder

son equivalentes a las cargas en un circuito

eléctrico. Se las identifica con la letra "S", "A" u

otra letra, dependiendo de los fabricantes, y dos

números que indicaran el modulo al cual

pertenecen y la bornera al la cual están asociados

S0.1 Salida del Modulo "0" borne "1"

4.1.3. Marcas: Son variables lógicas que se

pueden usar, por ejemplo, para memorizar estados

o como acumuladores de resultados que utilizaran

posteriormente en el programa. Se las identifica

con la letra "M" y un número el cual servirá para

asociarla a algún evento.

4.1.4. Otras funciones: Las funciones lógicas más

complejas como: Temporizadores, Contadores,

Registros de desplazamiento, se representan en

formato de bloques. Y no están normalizadas,

aunque guardan una gran similitud entre sí para

distintos fabricantes.

4.1.4.1 Temporizador: Como lo indica su nombre,

cada vez que alcanzan cierto valor de tiempo

activan un contacto interno. Dicho valor de

tiempo, denominado PRESET o meta, debe ser

declarado por el usuario. Luego de haberse

indicado el tiempo de meta, se le debe indicar con

cuales condiciones debe empezar a temporizar, o

sea a contar el tiempo. Para ello, los

temporizadores tienen una entrada denominada

START o inicio, a la cual deben llegar los

contactos o entradas que sirven como condición

de arranque.

Suele usarse la terminación

L KT xxx.yy KT à constante de tiempo.

xxx à tiempo (máx. 999).

y à base de tiempos.

0 = 0.01 seg. (centésimas).

1 = 0.1 seg. (décimas).

2 = 1 seg.

3 = 10 seg. (segundos x 10)

ejemplo: KT 243.1 à 24,3 segundos, KT 250.2 à

250 segundos.

Existen distintos tipos de temporizador:

SE - Con retardo a la conexión

SS - Con retardo a la conexión activado por

impulso en set

SI - mientras mantenemos conectada la señal

set, la salida estará activa durante KT.

SV - mantiene la salida activa durante KT

4.1.4.2. Contadores: Definidos como posiciones

de memoria que almacenan un valor numérico,

mismo que se incrementa o decrementa según la

configuración dada a dicho contador. Como los

temporizadores, un contador debe tener un valor

prefijado como meta o PRESET, el cual es un

número que el usuario programa para que dicho

contador sea activo o inactivo según el valor

alcanzado.

Los parámetros son:

Z0... MAX – número de contador

ZV – incrementa el valor del contador (no

supera el valor 999).

ZR – decrementa el valor del contador (no

decrementa por debajo de 0).

Page 4: Lenguaje Ladder

S - carga el valor inicial en el contador.

KZ xxx – valor inicial.

R - resetea el valor del contador.

4.1.4.3Operaciones aritméticas: Puede haber

sumas, restas, comparaciones, multiplicaciones,

divisiones, desplazamientos de bits, etc. Todas

ellas utilizan valores contenidos en registros de

memoria referenciados a contadores, entradas,

salidas, temporizadores y demás. Las funciones

matemáticas son usadas especialmente para la

manipulación de variables analógicas.

Las operaciones aritméticas con números enteros

son representadas por cajas ( Boxes) en las que se

indica la operación a efectuar y los operandos. El

funcionamiento sigue las reglas generales del

diagrama de contactos, cuando se cierra el

contacto XXX se realiza la operación.

4.2. Limitaciones del lenguaje Ladder.

Las bobinas pueden ir precedidas de

contactos, pero no pueden estar seguidas por

ninguno

Fig. 3. Limitación 1.

Si las bobinas son conectadas directamente a

la barra de la izquierda, entonces se las

considera permanentemente activadas. Por

supuesto, esto siempre que esa parte del

programa esté siendo ejecutada. En algunos

PLC esto esta Prohibido, debe colocarse un

contacto entre la entrada y la bobina

Fig. 4. Limitación 2.

La cantidad de uniones "llamados NODOS"

están limitados, no puede superar cierto

número.

Fig. 5. Limitaciones 3.

Es importante mencionar que existen muchas

otras limitaciones, pero solo se mencionaron las

anteriores debido a que son las más comunes.

4.3. Conversión de un sistema de redes de petri a

lenguaje Ladder.

Existen secuencias básicas en el lenguaje ladder

que pueden ser convertidas fácilmente a redes de

petri y sus distintas combinaciones.

Tabla 1. De Petri a Ladder.

5. EJEMPLOS DE PROGRAMACION

Page 5: Lenguaje Ladder

A continuación se muestran una serie de ejemplos

de ladder empezando con funciones básicas y

terminando con problemas de automatización.

5.1. Combinación AND

La salida A2.2 debe activarse tan sólo si los dos

interruptores conectados a las entradas E0.0 y

E0.1 están cerrados.

La solución ladder se obtiene poniendo en serie

dos contactos, con operandos E0.0 y E0.1, y la

bobina A2.2.

Fig. 6. Combinación AND.

5.2. Combinación OR

La salida A2.2 debe activarse si al menos uno de

los interruptores conectados a las entradas E0.0 o

E0.1 está cerrado. La solución ladder se obtiene

poniendo en serie con la bobina A2.2 el paralelo

de dos contactos, con operandos E0.0 y E0.1.

Fig. 7. Combinación OR.

5.3. Combinación XOR

La operación lógica XOR aplicada a dos variables

booleanas da un resultado cierto cuando una y

sólo una de las dos variables es cierta.

La primera serie de contactos del programa ladder

está cerrada únicamente cuando E0.1 está cerrado

y E0.2 está abierto. La segunda serie, por el

contrario, está cerrada tan sólo cuando E0.1 está

abierto y E0.2 está cerrado. Realizando el paralelo

de las dos se obtiene la función deseada. Es decir,

la bobina se activa tan sólo cuando una entrada

está cerrada y la otra está abierta.

Fig. 8. Combinación XOR.

5.4. Semáforo para fórmula uno

Con la activación del pulsador conectado a la

entrada E0.0, las cinco luces de un semáforo

deben encenderse una tras otra, una a cada

segundo. Al cabo de un segundo del encendido

completo, las luces deberán apagarse. Para

programar la solución a este problema se ha hecho

uso de símbolos.

Tabla 2. Semáforo de fórmula uno.

Fig. 8. Semáforo de fórmula uno.

5.5. Cinta transportadora sencilla

Page 6: Lenguaje Ladder

Sobre una cinta transportadora impulsada por un

motor M, se transportan cajas las cuales deberán

detenerse bajo una tolva al ser detectadas por un

sensor D. Una vez detenida la caja bajo la tolva,

se abrirá una esclusa (Mediante el contacto K1)

durante 10 seg., tiempo en el cual la caja se llena.

Pasado este tiempo, la esclusa deberá cerrarse y la

cinta comenzara a moverse quitando la caja de esa

posición. Este proceso se deberá repetir cuando

pase otra caja bajo la tolva.

Nota: La esclusa se abre cuando es activado el

contacto K1 y se cierra al desactivarse este. La

cinta esta funcionando siempre, salvo cuando una

caja es detectada.

Fig. 9. Cinta transportadora sencilla 1.

Tabla 3. Cinta transportadora sencilla.

Fig. 10. Cinta transportadora sencilla 2.

5.6. Estampadora

Una estampadora puede ser alimentada desde tres

lados. . En cada uno, la pieza se desliza por una

guía y toca dos de los tres transmisores de señales

(detectores de proximidad) DO, D1, D2. Esta

conmutación produce el desplazamiento del

cilindro neumático que actúa por mando de

electro-válvula (Y1); una vez posicionada la pieza

debidamente, la máquina le punzona una muesca.

Lo que se quiere es que la actuación de la máquina

se produzca únicamente si actúan dos

transmisores de señales. Por razones de segundad,

es preciso excluir la posibilidad de que el cilindro

se desplace si la pieza toca los tres transmisores.

Fig. 11. Estampadora 1

Tabla 4. Estampadora

Fig. 12. Estampadora 2.

5.7. Transporte de cajas

Page 7: Lenguaje Ladder

Un Sistema - medida y clasificación de cajas tiene

los siguientes elementos:

- Cinta transportadora de evaluación de tamaño.

Cuando el objeto llegue a la misma, se pondrá en

marcha y permitirá determinar el tamaño:

Tabla 5. Tamaños de cajas

-Cinta transportadora de clasificación. Una vez

evaluado el tamaño, esta cinta llevará el objeto

hasta una determinada posición, según sea el

mismo.

- Tres cintas transportadoras de regida, con un

dispositivo de empuje cada una de ellas, que

permita pasar el objeto procedente de la cinta

clasificadora.

Existe la posibilidad de utilizar energía eléctrica y

neumática, por lo que se puede hacer uso de

motores eléctricos y cilindros como dispositivos

accionadores. Para mover las cintas utilizaremos

motores trifásicos. Los dispositivos de empuje

serán tres cilindros de simple efecto con

distribuidores de dos posiciones / tres vías, con

mando eléctrico y retorno por muelle.

Fig. 13. Transporte de cajas 1.

Las cajas llegan continuamente, y una detrás de

otra (sin posibilidad de solapamiento), a la cinta

CT1. Para determinar la longitud de la misma se

emplea el siguiente procedimiento:

- Nada más entrar la caja, se pone CT1 en

movimiento.

- Con ayuda de un encoder acoplado a M1 se

contarán los impulsos suministrados por el mismo

mientras la caja no acabe de entrar por completo a

CT1.

- Conocida la relación entre el número de

impulsos suministrados y la longitud recorrida por

la cinta, será posible determinar el tamaño de la

caja.

Una vez evaluada la caja, CT1 permanece en

marcha hasta que la misma entra en CT2.

A partir de este momento, se para CT1 y se pone

enmarca CT2. Cuando la caja llegue a la posición

de la cinta de recogida correspondiente al tamaño

de la misma, CT2 se para, el cilindro de empuje

que toque la sitúa en CT3, CT4 o CT5 y aquella

en la que ha sido depositada, se pone en

funcionamiento durante 10 segundos.

Sensores: Para detectar la presencia de caja en

CT1, debemos utilizar un sensor B0 situado al

comienzo de la misma. El cambio de “no

activado” a “activado (flanco de subida) dará la

orden de puesta en marcha de esa cinta, y la de

iniciar cuenta de impulsos del encoder. Cuando la

señal que entrega B0 cambie a “no activado”

(flanco de bajada), deberá pararse la cuenta de

impulsos. El número alcanzado permitirá

determinar dentro qué grupo se encuentra

evaluada.

Para detectar la entrada de la caja evaluada en

CT2 utilizaremos un sensor B1. Un flanco de

subida en la señal entregada por el mismo dará la

orden de parada de CT1 y la marcha de CT2.

Mediante B2, B3 y B4 se detectará la presencia de

la caja pequeña, mediana o grande, y se podrá dar

la orden de parada CT2. Empuje de la misma y

puesta en marcha de CT3, CT4 o CT5.

El sensor B5 actúa como elemento de seguridad.

Si se llega a activar, nos indicará que la caja no ha

sido desviada hacia CT3, CT4 o CT5, por lo que

la instalación se debería detener para analizar el

fallo.

Para cada cilindro utilizaremos dos detectores de

posición que indiquen dentro o fuera de los

mismos (B6 a B11)

Page 8: Lenguaje Ladder

Fig. 14. Transporte de cajas 2.

Fig. 15. Transporte de cajas 3.

5.8. Petri y Ladder

Se tiene la función Y = ((X0 + X1 +X2).(X4.X5))

+ X3. La cual va a ser representada en redes de

petri y en ladder.

Fig. 16- Petri y Ladder 1.

Fig. 17- Petri y Ladder 2.

6. CONCLUSIONES

EL PLC es un aparato electrónico, de bajo

mantenimiento y fácil uso, operado

digitalmente que usa una memoria

programable para el almacenamiento interno

de instrucciones las cuales implementan

funciones especificas, para controlar a través

de módulos de entrada /salida digitales y

analógicas, varios tipos de maquinas o

procesos

El poder y la versatilidad de un PLC se

revelan cuando se quiere modificar el

comportamiento de un sistema de control.

Dado que el PLC es un dispositivo

programable, que puede alterar su

comportamiento cambiando sus

instrucciones de lógica interna sin tener que

Page 9: Lenguaje Ladder

volver a configurar los componentes

eléctricos conectados al mismo.

Finalmente este texto es una pequeña

compilación de información que permite al

lector comprender en una manera global el

comportamiento de los controles de procesos

industriales, a través del desarrollo de

circuitos de control que tienen aplicación

directa en la labor del Ingeniero.

7. BIBLIOGRAFIA

[1] Rodríguez mata antonio –cócera julián

rueda Desarrollo de sistemas secuenciales

Madrid españa editorial: paraninfo – thomson

learning, 2000

[2] García moreno, emilio. Automatización de

procesos industriales Col. Del valle méxico,

d.f. editorial: alfaomega – marcombo, 2001

[3] Introducción a la programación de plc's

(jorge m. Tirabasso).

[4]Manual plc fanuc ge, 90-30 series.

[5] E. Criollo Guatapi. “DESARROLLO E

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA

AUTOMÁTICO PARA UNA MÁQUINA

INYECTORA DE PVC

DE LA EMPRESA PLASTICAUCHO

INDUSTRIAL S.A. AMBATO” Ecuador.

2010.

[6] H. Paz Lopez. PROGRAMACIÓN

LADDER EN PROCESOS INDUSTRIALES

ELECTRO-NEUMATICOS”. 2009

[7] Geomar. Redes de Petri.

[8] Programación ladder PLC básica. Pdf.

[9] FI-UNLP. Diagrama de contactos.

Instrumentación y comunicaciones

Industriales.