npn o pnp

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Es la primera lección que tuve referente a la automatizaciónindustrial, me la dio mi padre, la diferencia entre detectores

PNP y NPN, estas palabras nos las vamos a encontrar cada día...

El concepto PNP y NPN es algo que nos vamos a ir encontrando a lo largo de nuestra vida

profesional en multitud de ocasiones, cuando tengamos que seleccionar un detector o

fotocélula de tres hilos, a la hora de seleccionar un PLC, y sobre todo a la hora de diseñar

esquemas y cableados.

Este concepto no siempre esta muy claro, sobre todo al principio de la carrera profesional, con

el tiempo al escuchar esta palabras tu mentE ya visualiza el cableado correspondiente a cada

elemento.

Diferencia entre PNP y NPN

La diferencia entre ambos esta marcada por el diseño de su circuito interno y y el tipo de

transmisor utilizado.

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La diferencia que nos debe interesar es la salida. Si tomamos como ejemplo un sensor:

CABLE MARRON : Alimentación + 24V

CABLE AZUL: Alimentación - 0V

CABLE NEGRO: Salida

PNP - Salida Positivo +

NPN - Salida Negativa -

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Cuando utilizar PNP o NPN ?

Existen varios factores que pueden inclinar hacia que tipo de salida utilizar, pero ninguno de

ellos es determinante, en el mercado existen sensores de los dos tipos así como cartas de

PLC

En Europa es más común utilizar PNP (sinking) mientras que en Asia es más común encontrar

NPN (source).

Un aspecto importante es el stock de material, como en Europa es más común utilizar PNP

siempre es más facil encontrar un mayor stock de material PNP.

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Es importante antes de hacer una modificación o ampliación en una máquina o instalación

tener claro que tipo de entradas tiene.

En cuanto a las ventajas ... parece ser que NPN es más rápido en conmutación ya que trabaja

con referencia 0V, tiene menor inmunidad al ruido, menor caída de tensión,

Cableado de Entradas y Salidas de Autómata

Por lo general las cartas de Entradas de los PLC son compatibles tanto para PNP como para

NPN ya que dependerá de como lo cableemos el común.

Para ello se dispone de un común (COM) de la carta de entradas, dependiendo de si

utilizamos sensores PNP (COM -) o NPN (COM + ) deberemos alimentar el común de unadeterminada manera.

Si nos referimos a las salidas, aquí si que hay que especificar si la queremos PNP (sinking)

o NPN (source) a no ser que la salida se de relé.

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ESTRUCTURA DE UN AUTÓMATAPROGRAMABLE

La estructura de un autómata programable puede ser modular o compacta:

Estructura compacta. se distingue por presentar en un solo bloque todos sus elementos,

es decir: fuente de alimentación, unidad central de proceso o CPU, memorias, tarjetas de

entradas y salidas, etc. Suelen ser autómatas pequeños, debido a que su estructura no se

pueden ampliar

Estructura modular. Se caracteriza por separar todo en módulos, la unión entre estos se

realiza por un bastidor (Rack). Cuando se desea ampliar con mayor numero de tarjetas, ya

esta lleno el bastidor, se pueden colocar más bastidores unidos por un bus. El diagrama de bloques de la estructura de un autómata programable sería:

Diagrama de

bloques PLC

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Tarjeta de entradas Tiene un interfaz, que codifica y adapta las señales de entrada, de forma que la

Tarjeta de entradas PLC

CPU las comprenda y pueda trabajar con ellas. Estas señales de entrada pueden provenir de

: pulsadores, finales de carrera, sensores de luz, calor, mecánicos, etc.

Esta unidad también tiene como función la protección de los circuitos electrónicos

internos del autómata con respecto al exterior de este, por existir separación galvánica entre

los captadores y dichos captadores.

Las señales de entrada pueden venir de detectores activos que emiten tensión al detectar o

pasivos que simplemente cierran un contacto al detectar, ambas conexiones vienen

representadas en la figura siguiente.


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Tarjeta entrada

PLC

Tarjeta de salida En la tarjeta de salida se transforman las señales procedentes de la CPU, de

Tarjeta salida PLC

forma que estas puedan gobernar los dispositivos conectados al autómata , como son

lamparas, relés, contactores, arrancadores, electroválvulas. En la mayoría de los casos estas

señales se tendrán que amplificar.

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Existen diferentes formas de emitir la señal de salida de estas tarjetas en función de la marca

y modelo del autómata.

Salida contacto

libre de tensiónCarga conectada a positivo.

Salida con

terminal común.

En la salida con terminal común al activarse la salida emitirá la tensión común, ya

sea continua o alterna. En el caso de conectar el neutro al terminal común, podemos unir el

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negativo de la fuente de alimentación con el neutro de forma que podamos conectar

dispositivos de 24 voltios cc y 230 voltios alterna sin necesidad de relés auxiliares.

Entradas y salidas analógicas.

El automata puede tanto recibir como enviar señales analógicas. Ejemplos deentradas analógicas podrían ser el peso de una báscula, la temperatura de un proceso, la

presión, et y como ejemplos de salidas podríamos citar, la tensión de referencia para marcar

la velocidad de consigna a un variador electrónico.

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Entrada Analógica PLC


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Salida Analógica PLC

.

.

.


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Conexión

entrada Analógica P

La forma de conexión de las entradas analógicas varía en función de la marca y modelo del

autómata.

Fuente de alimentación. En esta se produce una transformación de la tensión de red a valores menores,

una

Fuente de alimentación PLC

vez transformada la señal se rectifica obteniéndose una corriente continua

imperfecta. Dependiendo de la calidad de la corriente que sea necesaria, así serán los

filtros y reguladores utilizados en la fuente de alimentación. Muchos de los autómatas

trabajan con corriente continua 24 Vcc.

Algunos tipos de autómatas incorporan una batería, otros un condensador de

alta potencia cuya finalidad es mantener el programa y algunos datos en la memoria si

hubiera un corte de la tensión exterior .

Terminal o consola de programación


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Es a través de esta como se comunica el técnico o programador, con el autómata. Introduce

los programas en la memoria de trabajo. Con ella se pueden hacer los cambios, revisiones y

adaptaciones necesarias, para el buen funcionamiento.

En la actualidad se sustituyen en su práctica totalidad por equipos informáticos, quedandosu uso prácticamente restringido a la monitorización o programas de escasa entidad

Programación

PLC Consola

para PLC

Interfaces. Son los sistemas o circuitos electrónicos que permiten la comunicación y conexión entre la

CPU y los elementos periféricos anteriormente mencionados.


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Por ejemplo: Cable Interface RS-232 / RS-232 para programar desde ordenador la mayoría

de automatas del mercado (OMRON, Telemecanique, Klöckner Moeller…).

Cable Interface US- RS485 para programar Siemens desde ordenador.

Interface PLC

Periféricos. Son aquellos sistemas o equipos que realizan una función específica, amplia

las aplicaciones del autómata , pero con independencia sobre este, normalmente no forman

parte de el y se autogestionan. (impresoras, visualizadores de cristal líquido, etc)


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Panel

operación PLC

Panel grafico PLC

En la actualidad se utilizan ordenadores para tareas de visualización, supervisión

y operación. Para lo cual se necesita un software especial denominado SCADA (Supervisory

Control And Data Acquisition). Que permite desde la pantalla del ordenador diseñar paneles

de operación del proceso o instalación a controlar, pudiéndose incluir alarmas, captura de

datos, generación históricos, visualización de señales, etc.


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Control de una

aplicación desde un programa Scada

Unidad central de proceso. Es el cerebro del sistema, interpreta las instrucciones del programa y dependiendo

de los valores que tengan las entradas, ejecuta una serie de ordenes sobre los actuadores que

tiene conectados en sus conexiones de salida.

CPU PLC

Compuesta de una serie de subsistemas:

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Unidad de Control (CU): es la encargada de controlar todos y cada uno de los circuitos

que componen y que dependen de la CPU, en cada momento ordena a cada uno de ellos

el estado que tienen que adoptar. Estas órdenes son una serie de niveles eléctricos, que

ponen en funcionamiento o reposo a cada uno de los circuitos integrados o circuitos

electrónicos Memoria Principal: Los circuitos integrados de memoria de la CPU pueden ser de

diversos tipos: ROM, RAM, PROM, EPROM, etc. En estos se guardan los programas que

hacen que el sistema funcione, también los programas que introduce el usuario. La

información se introduce en palabras o dos bytes de ocho estados (0 ó 1) cada uno.

Unidad Aritmético-lógica (ALU): Se encarga de realizar las operaciones de coma

flotante y lógicas.

Y conectada a las anteriormente descritas:

Unidades de Entrada.

Unidades de Salida.

Memoria Auxiliar: Es donde se almacenan los programas y los diferentes bits internos

con los que trabaja el autómata.

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Principios Básicos de los PLC1. Principios BásicosCon la llegada de los autómatas programables, los llamados PLC, la industria sufrió un impulsoimportante, que ha facilitado de forma notable que los procesos de producción o control se hayanflexibilizado mucho. Encontramos PLC en la industria, pero también en nuestras casas, en los

centros comerciales, hospitalarios, etc. También en nuestras escuelas de formación profesionalencontramos frecuentemente autómatas programables. PLC son las siglas en inglés de ControladorLógico Programable (Programmable Logic Controller). Cuando se inventaron, comenzaronllamándose PC (Controlador programable), pero con la llegada de los ordenadores personales deIBM, cambió su nombre a PLC (No hay nada que una buena campaña de marketing no puedaconseguir). En Europa les llamamos autómatas programables. Sin embargo, la definición másapropiada sería: Sistema Industrial de Control Automático que trabaja bajo una secuenciaalmacenada en memoria, de instrucciones lógicas.

1.1¿Qué es un PLC?El PLC es un dispositivo de estado sólido, diseñado para controlar procesos secuenciales (unaetapa después de la otra) que se ejecutan en un ambiente industrial. Es decir, que van asociados ala maquinaria que desarrolla procesos de producción y controlan su trabajo.

Como puedes deducir de la definición, el PLC es un sistema, porque contiene todo lo necesariopara operar, y es industrial, por tener todos los registros necesarios para operar en los ambienteshostiles que se encuentran en la industria.

1.2 ¿Qué hace un PLC?Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:

Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas. Tomar decisiones en base a criterios preprogramados. Almacenar datos en la memoria. Generar ciclos de tiempo. Realizar cálculos matemáticos. Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales. Comunicarse con otros sistemas externos.

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Los PLC se distinguen de otros controladores automáticos, en que pueden ser programados paracontrolar cualquier tipo de máquina, a diferencia de otros controladores (como por ejemplo unprogramador o control de la llama de una caldera) que, solamente, pueden controlar un tipoespecífico de aparato.

Además de poder ser programados, son automáticos, es decir son aparatos que comparan las

señales emitidas por la máquina controlada y toman decisiones en base a las instruccionesprogramadas, para mantener estable la operación de dicha máquina.

Puedes modificar las instrucciones almacenadas en memoria, además de monitorizarlas.

2 Un poco de historia

Cuando se empezaron a usar los relés en el control de procesos productivos, se comenzó a añadirlógica a la operación de las máquinas y así se redujo e incluso se eliminó la carga de trabajo del

operador humano.

Los relés permitieron establecer automáticamente una secuencia de operaciones, programartiempos de retardo, contar las veces que se producía un suceso o realizar una tarea en dependenciade que ocurrieran otras.

Los relés sin embargo, tienen sus limitaciones: Tienen un tiempo limitado de vida, debido a que suspartes mecánicas están sometidas a desgaste, los conductores de corriente pueden quemarse ofundirse, y con ello puede provocarse una avería y tendrán que ser reemplazados.

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Desde el punto de vista de la programación, su inconveniente mayor era que la estructura deprogramación era fija. El panel de relés lo configuraban los ingenieros de diseño. Luego se construíay se cableaba. Cuando cambiaban las necesidades de producción había que construir un panelnuevo. No se podía modificar, al menos sin un coste excesivo en tiempo y mano de obra.

Una aplicación típica de estos sistemas utilizaba un panel de 300 a 500 relés y miles deconexiones por cable, lo que suponía un coste muy elevado en instalación y mantenimiento delsistema (aproximadamente de 25 a 45 euros por relé).

En aquella época, al entrar en una sala de control, era habitual oír el clic continuo de los relés alabrirse y cerrarse.

Hacia 1970 surgieron los sistemas lógicos digitalesconstruidos mediante circuitos integrados, aunque eranproductos diseñados para una aplicación específica yno eran controladores genéricos. ¡Un paso es un paso!

Muchos de ellos usaban microprocesadores, pero alprogramarse en un lenguaje extraño a los ingenierosde control (el assembler, observa la figura de laizquierda), el mantenimiento era muy complejo.

La existencia de ordenadores en el momento deldesarrollo de los PLC fue lo que inspiró su concepto:Había que diseñar un artefacto que, como una computadora, pudiese efectuar el control y pudieseser re-programada, pero pudiera soportar el ambiente industrial.

Los primeros controladores completamente programables fueron desarrollados en 1968 por unaempresa de consultores en ingeniería (Bedford y Asociados), que luego se llamó MODICOM.

Así el primer PLC fue construido en 1969 por encargo de General Motors Hydramatic Division (fábricade transmisiones para los vehículos de la General Motors). Este PLC se diseñó como un sistema decontrol con un computador dedicado para controlar una parte de la cadena de producción y sustituirlos sistemas de cableado que usaban hasta la fecha, que resultaban difíciles de modificar, cada vezque se requerían cambios en la producción.

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Con estos controladores primitivos era posible:

Programar desarrollos de aplicaciones para su uso en ambientes industriales. Cambiar la lógica de control sin tener que cambiar la conexión de los cables. Diagnosticar y reparar fácilmente los problemas detectados.

Los primeros PLC incorporaban sólo un procesador para programas sencillos y algunos dispositivosde entrada / salida. Posteriormente han ido desarrollándose hasta los equipos actuales, que yaintegran:

Módulos multiprocesadores. Entradas y salidas digitales de contacto seco, de relé o TTL (Transistor-Transistor-Logic o

"Lógica Transistor a Transistor", tecnología de construcción de circuitos electrónicos

digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son transistores, así comolos elementos de salida del dispositivo).

Entradas y salidas analógicas para corriente continua o alto voltaje. Puertas de comunicación en serie o de red. Multiplexores análogos, Controladores PID (Proporcional Integral Derivativo, controlador que intenta mantener la

salida del dispositivo en un nivel predeterminado). Interfaces con pantallas, impresoras, teclados, medios de almacenamiento magnético.

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decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar todos los demás factores paraasegurarnos una decisión acertada.

4 ¿Cómo funciona el PLC?

Una vez que se pone en marcha, el procesador realiza una serie de tareas según el siguienteorden:

a) Al encender el procesador ejecuta un auto-chequeo de encendido y bloquea las salidas. Acontinuación, si el chequeo ha resultado correcto, el PLC entra en el modo de operación normal.b) El siguiente paso lee el estado de las entradas y las almacena en una zona de la memoria quese llama tabla de imagen de entradas (hablaremos de ella mas adelante).c) En base a su programa de control, el PLC actualiza una zona de la memoria llamada tabla de

imagen de salida.d) A continuación el procesador actualiza el estado de las salidas "copiando" hacia los módulosde salida el estado de la tabla de imagen de salidas (de este modo se controla el estado de losmódulos de salida del PLC, relay, triacs, etc.).e) Vuelve a ejecutar el paso b)Cada ciclo de ejecución se llama ciclo de barrido (scan), el cual normalmente se divide en:

Verificación de las entradas y salidas Ejecución del programa

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4.1 Otras funciones adicionales del PLCa) En cada ciclo del programa, el PLC efectúa un chequeo del funcionamiento del sistemareportando el resultado en la memoria, que puede ser comprobada por el programa del usuario.b) El PLC puede controlar el estado de las Inicializaciones de los elementos del sistema: cadainicio de un microprocesador también se comunica a la memoria del PLC.c) Guarda los estados de las entradas y salidas en memoria: Le puedes indicar al PLC el estadoque deseas que presenten las salidas o las variables internas, en el caso de que se produzca unfallo o una falta de energía en el equipo. Esta funcionalidad es esencial cuando se quieren protegerlos datos de salida del proceso.d) Capacidad modular: Gracias a la utilización de Microprocesadores, puedes expandir lossistemas PLC usando módulos de expansión, en función de lo que te requiera el crecimiento de tusistema. Puede expandirse a través de entradas y salidas digitales, análogas, etc., así como tambiéncon unidades remotas y de comunicación.

5 ¿Cómo se clasifican los PLC?Los PLC pueden clasificarse, en función de sus características en:

5.1 PLC Nano:Generalmente es un PLC de tipo compacto (es decir, que integra la fuente de alimentación, la CPUy las entradas y salidas) que puede manejar un conjunto reducido de entradas y salidas,generalmente en un número inferior a 100. Este PLC permite manejar entradas y salidas digitales yalgunos módulos especiales.

5.2 PLC CompactoEstos PLC tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU y los módulos de entrada y salidaen un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas entradas y salidas hasta varioscientos (alrededor de 500 entradas y salidas), su tamaño es superior a los PLC tipo Nano ysoportan una gran variedad de módulos especiales, tales como:

entradas y salidas análogas módulos contadores rápidos módulos de comunicaciones interfaces de operador expansiones de entrada y salida

5.3 PLC Modular:

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Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final. Estos son:

El Rack La fuente de alimentación La CPU Los módulos de entrada y salida

De estos tipos de PLC existen desde los denominados Micro-PLC que soportan gran cantidad deentradas y salida, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles de entradasy salidas.

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¿Como se representa un diagrama de escaleras de unPLC? La forma mas utilizada para programar un Controlador lógicoprogramable “PLC” (por sus siglas en inglés Programmable Logic Control ler ).Es con un diagrama de escalera (ladder diagram). Llamado también diagrama de relevadores De manera similar en que los electricistas hacen sus diagramas eléctricos lineales,cuando emplean relevadores.

Estos diagramas se hacen con la ayuda de una computadora, es el fabricante delPLC, quien proporciona el Software, software se refiere a los programas y datosalmacenados en la computadora. Los programas dan instrucciones para querealice las tareas el hardware, hardware se refiere al equipo físico en nuestrocaso el PLC.

Veamos un diagrama. Donde se ha utilizado la letra iniciales de entrada y salidaen ingles Input-Output

Diagramas de escaleras

Las entradas botones pulsadores, interruptores de limite y sensores se

representan de igual forma es decir todos con el mismo símbolo de contacto derelevador en las líneas de instrucciones.

Una entrada N.O. en un diagrama de escalera de un PLC

Es importante la dirección, y no olvidemos la condición física del estado delcomponente normalmente abierto o normalmente cerrado. Normally Open (NO)and Normally Closed (NC)

http://coparoman.blogspot.com/2014/03/como-se-representa-un-diagrama-de.htmlhttp://coparoman.blogspot.com/2014/03/como-se-representa-un-diagrama-de.htmlhttp://coparoman.blogspot.com/2014/03/como-se-representa-un-diagrama-de.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://1.bp.blogspot.com/-Vv0XX_4A8XM/Uy4edO01LAI/AAAAAAAAAvc/laenFT_osq8/s1600/ENTRADA+DE+PLC.bmphttp://1.bp.blogspot.com/-qYPlx8lNaoQ/Uy4dlSPc4uI/AAAAAAAAAvU/w2fBww6Puf8/s1600/DIAGRAMA+DE+ESCALERA++1+PLC.bmphttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programablehttp://coparoman.blogspot.com/2014/03/como-se-representa-un-diagrama-de.htmlhttp://coparoman.blogspot.com/2014/03/como-se-representa-un-diagrama-de.html

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Una entrada N.C. en un diagrama de escalera de un PLC

En este caso (entrada N.C.) al visualizar en modo funcionamiento el contacto semostrara iluminado indicándonos que este contacto esta cerrado Un escalón se compone de entrada(s) que nos dan condiciones para mandarinstrucciones a una salida.

Un escalón de un PLC

Para realizar un diagrama de escalera de un PLC, son necesarios APARTE DECONOCIMIENTOS DE ELECTRICISTA, CONOCIMIENTOS DE INFORMÁTICA

Diagrama de escaleras en un PLC

http://4.bp.blogspot.com/-Nuv_LEvIr7A/Uy4gfzHIf-I/AAAAAAAAAv0/pW4QLS--5uA/s1600/DIAGRAMA+DE+ESCALERA+PLC.bmphttp://3.bp.blogspot.com/-hQTvqnqegRs/Uy4fdHASRaI/AAAAAAAAAvs/OG_UGhy2ujs/s1600/ESCAL%C3%93N.bmphttp://4.bp.blogspot.com/-7GNAoyPUmsM/Uy4fMnbh34I/AAAAAAAAAvk/YBtdYYgGjBg/s1600/ENTRADA+2+DE+PLC.bmp

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