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UNIDADI Introducción a la Programación y Funciones Lógica Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA Unidad I: INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Y FUNCIONES LÓGICAS 1. 2. 3. 4. Tableros eléctricos de automatización basados en relés ........................................... 1 1.1 Introducción ......................................................................................... 1 1.2 Objetivos ............................................................................................. 2 1.3 Contenido............................................................................................. 2 1.3.1 El tablero eléctrico....................................................................... 2 1.3.2 Ventajas y desventajas de los tableros eléctricos............................... 3 1.3.3 El PLC como alternativa al automatismo.......................................... 5 1.3.4 Ventajas de los PLCs respecto a la lógica convencional. ....................... 6 1.3.5 Comparación técnic o-económico de automatización con PLC versus equipos convencionales................................................................ 9 1.4 Resumen ........................................................................................... 13 1.5 Preguntas de autocomprobación ............................................................ 14 Funciones lógicas básicas ................................................................................ 15 2.1 Introducción ....................................................................................... 15 2.2 Objetivos ........................................................................................... 15 2.3 Contenidos ......................................................................................... 15 2.3.1 Función lógica Y (AND) .............................................................. 15 2.3.2 Función lógica O (OR)............................................................... 18 2.3.2 Función lógica NO (NOT) .......................................................... 20 2.3.3 Funciones lógicas combinatorias ................................................... 23 Respuestas a las preguntas de autocomprobación................................................ 26 Bibliografía ................................................................................................... 26 Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. TABLEROS ELÉCTRICOS DE AUTOMATIZACIÓN BASADOS EN RELÉS 1.1 INTRODUCCIÓN Todos nosotros, los técnicos que de una u otra manera hemos tenido la oportunidad de reparar o mantener tableros eléctricos, hemos invertido, dependiendo del tipo de falla, poco o mucho tiempo, en función de la complejidad de los equipos, cantidad de ellos y la experiencia del técnico. P l a n t a i n d u s t r i a l Al terminar este capítulo Ud. estará en condiciones de reconocer otra alternativa de automatización, que permitirá ahorrar tiempo y dinero, sin cambiar las reglas de juego conocidas. Ahora seguro se preguntará, cuál es esa otra alternativa o EQUIPO que debe realizar todas esas funciones complejas de un tablero. Para optimizar su aprendizaje contará con un texto, donde encontrará toda la información acerca del PLC, así también los conceptos fundamentales de la programación para que Ud. esté en condiciones de r ealizar sus prácticas en el laboratorio. Es importante que Ud. lea toda la información proporcionada en el texto correspondiente a cada módulo. 1 electrónicos. ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos? Estos datan desde principios de siglo. Ud. deberá acercarse al laboratorio con su respectivo manual.1 EL TABLERO ELÉCTRICO ¿Qué es un tablero eléctrico? Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por equipos electromagnéticos. que gobiernen la lógica y energicen cargas. 2 .3.su manual de laboratorio. temporizadores neumáticos. Ud. En los días programados para la práctica. contadores.. etc. tales como relés auxiliares. o sea. máquinas de procesos.3 CONTENIDOS 1. • Comparar un proyecto diseñado a base de lógica convencional y utilizando un PLC. • Identificar al PLC (Controlador Lógico Programable) como dispositivo electrónico utilizado para la automatización. Sin duda estos equipos aún constituyen. ¿Cuál es su función? Es albergar diferentes dispositivos eléctricos. A continuación se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros eléctricos a base de relés.2 OBJETIVOS • Diferenciar las ventajas y desventajas de un tablero eléctrico convencional. el soporte para la automatización de sus procesos industriales. en algunas empresas. tales como motores. etc. etc. generadores. • Diferenciar las ventajas y desventajas del PLC. Este procedimiento de autoaprendizaje deberá realizarlo para cada sesión del curso. es recomendable revisar -antes de ir a sus sesiones de laboratorio. todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las máquinas. especialmente en países en desarrollo. 1. se preguntará. temporizadores electrónicos. 1.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Si ha culminado esta primera parte. • Comparación técnico-económico de automatización con PLC versus equipos convencionales. • Su estudio. • Se enseña en todas las universidades. con equipos electromecánicos. catálogos. • Requiere mantenimiento periódico. • No son versátiles. 3 . etc. • No es posible. • En tableros grandes el consumo de energía es representativa. • Con el tiempo disminuye su disponibilidad. y aprender su lógica resulta sencilla. tales como libros. fabricación e instalación es muy difundido desde hace décadas. para ello se requiere el apoyo de la electrónica.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TABLEROS ELÉCTRICOS Es importante destacar las ventajas y desventajas. separatas. debido al incremento de la probabilidad de fallas. institutos técnicos y escuela s técnicas.. sensar señales de alta frecuencia. Desventajas • El costo de estos tableros es alto. para poder compararla con otras alternativas. revistas. • La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida. debido a que todo es conocido. salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos. incrementándose de acuerdo al tamaño del proceso a automatizar. • Generalmente ocupan mucho espacio. • Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y reparación. • Existe gran cantidad de material de consulta. solamente se les pueden utilizar para una determinada aplicación. Ventajas • La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente. • No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación.3.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. ya que todos los equipos son de ambientes industriales. debido a que gran parte de sus componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a desgaste. adquiriendo para ello. Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros eléctricos convencionales. ¿Qué apariencia tienen? Tablero eléctrico convencional. discutir su uso. 4 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l • No permite una comunicación directa entre todos sus componentes. elevando de esta forma su costo. con tal cantidad de equipos con que está construido el tablero eléctrico. Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional. debe ser tedioso encontrar una falla. donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas. Claro. sobre todo. equipos de interfases. es necesario hacer varias modificaciones. es conveniente. en el aspecto económico. Son estas las razones que obligan a analizar. Esta posibilidad toma. una unidad central de procesamiento (CPU). Pero… ¿Es eso todo? … NO 1. cuándo se requiere automatizar un sistema.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas. tales como: relés auxiliares. mayor aceptación en la industria. disponen de mayor capacidad para realizar más de lo necesario. El PLC es utilizado para automatizar sistemas eléctricos. han escuchado hablar del PLC. o lo que es lo mismo. antes de tomar una decisión. y se define como un equipo electrónico inteligente diseñado en base a microprocesadores. sino a múltiples funciones avanzadas. temporizadores. Las múltiples funciones que pueden asumir estos equipos en el control. que se encarga de casi todo el control del sistema. se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros equipos. además es posible agregarle otros módulos inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicación. etc. que consta de unidades o módulos que cumplen funciones específicas. 5 .3 Es importante. por su capacidad de comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable. hoy en día el PLC representa una buena alternativa para la automatización. algunos tipos de controladores. ¿No es así? Pero … ¿Qué es un PLC? El PLC es la denominación dada al Controlador Lógico Programable. se debe a la diversidad de operaciones a nivel discreto y análogo con que dispone para realizar los programas lógicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales. a través de redes de comunicación. cada día. A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional. neumáticos e hidráulicos de control discreto y análogo. EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO Muchos de ustedes. contadores. Pero no solamente el PLC está limitado a realizar este trabajo. módulos que permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los actuadores del sistema. sin duda. en más de una oportunidad. electrónicos. y por el contrario. el CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE. tales como. resaltar el bajo costo que representa respecto a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones. también.3. contadores. etc.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. cuando por medios convencionales se cuenta con varios tableros de control.. controladores. El costo que implica invertir en los equipos anteriormente señalados. Sin embargo. Confiabilidad 6 .4 VENTAJAS DE LOS CONVENCIONAL PLCs RESPECTO A LA LÓGICA Son muchas las ventajas que resaltan. La diferencia de espacio se hace muy notable. Menor costo Las razones que justifican una mayor economía a la alternativa del uso del PLC. a simple vista. se da porque prescinde del uso de dispositivos electromecánicos y electrónicos. además de otras ventajas con que cuenta y no son cuantificadas. contadores. tales como: relés auxiliares. Actualmente. es mucho más compacto que un sistema controlado con dispositivos convencionales (relés. a continuación se fundamenta cada una de estas ventajas. el empleo de los PLCs para automatizar sistemas. con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama. algunos controladores. es muy superior al costo del PLC. temporizadores. temporizadores. desde aplicaciones básicas hasta sistemas muy complejos.) esto se debe a que el PLC está en capacidad de asumir todas las funciones de control. especialmente en aplicaciones complejas. ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLC sin realizar una inversión adicional. su uso es tan difundido que ya no se requiere mucho análisis para decidir qué técnica emplear: si la lógica cableada en base a relés o la lógica programada en base al PLC. etc.3. Menor espacio Un tablero de control que gobierna un sistema automático mediante un PLC. a la con un con Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean diseñados bajo un modelo abierto. que sí se requiere de conocimientos técnicos avanzados. haciendo que el equipo tenga una elevada confiabilidad. casi todas las marcas de PLCs están diseñadas bajo este modelo. respecto cantidad de trabajo que pueden realizar. no requieren mantenimiento periódico. Hoy en día. es importante resaltar. de tal manera que para el caso de los PLCs éstos puedan fácilmente conectarse con cualquier equipo sin importar la marca ni procedencia. se realiza de la misma forma y de la manera más simple. su instalación resulta sumamente sencilla en comparación a la lógica convencional. Esto se debe a que el fabricante realiza un riguroso control de calidad. porque cuentan muy pocos componentes electromecánicos. además que no es necesario mucho cableado. además. llegando al cliente un equipo en las mejores condiciones. que el tiempo empleado en realizar modificaciones. sino lo necesario para mantenerlo limpio y sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra. tanto de entrada como de salida. con pocas partes mecánicas móviles. Versatilidad La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema automático… con sólo realizar un nuevo programa y mínimos cambios de cableado. exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (módulos de salida). Fácil instalación Debido a que el cableado de los dispositivos. comparado con la técnica por lógica cableada. y además. es significante. Poco mantenimiento Estos equipos.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante. 7 . sus componentes son de estado sólido. por su constitución de ser muy compactos. Además. Fácil Programación Programar los PLCs resulta fácil. Además.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Integración en redes industriales El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos tengan capacidad de comunicarse a través de una red y de este modo trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos. etc. requiriendo de poco tiempo para lograr ser un experto. solamente es suficiente conceptos básicos. Sus instrucciones y comandos son transparentes y entendibles. batería. permitiendo un mejor trabajo en los niveles técnicos y administrativos de la planta. Detección de fallas La detección de una falla resulta sencilla porque dispone de leds indicadores de diagnóstico tales como: estado de la CPU. mediante el módulo de programación se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir a la memoria de errores ubicada en la CPU. Por otro lado. 8 . por la sencilla razón que no es necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs. terminales de E/S. existen diversas representaciones de programación donde fácilmente el usuario se adapta a la representación que mejor se familiariza. AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS.ECONÓMICO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC VERSUS EQUIPOS CONVENSIONALES Como es obvio ahora.3. lo que se traduce en un ahorro sustancial. Es importante señalar que solamente se han considerado los equipos representativos en el costo total. humedad. El medidor indica menos consuno de energía Lugar de la instalación Por las características técnicas que presenta en cuanto a los requisitos que debe cumplir para su instalación. a continuación se comparará los costos aproximados de un supuesto caso de requerimiento de inversión para automatizar un sistema. NO SE OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN. tanto para la alternativa por lógica convencional como para la programada respectivamente. siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos. cintas de amarre. compuesto de arrancadores directos. sin embargo. fácilmente se encuentra un lugar en la planta dónde instalarlo. 1. Con el objetivo de resaltar las ventajas de los aspectos técnico y económico del PLC. resistencias rotóricas. terminales.5 COMPARACIÓN TÉCNICO . estrella -triángulo. tales como: conductores. donde son necesarios para su implementación los equipos tal como se detalla en las tablas siguientes.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Menor consumo de energía Como todos sabemos. etc. cualquier equipo electromecánico y electrónico requiere un consumo de energía para su funcionamiento. pernos. es importante demostrar que económicamente es más rentable. variaciones de tensión. 9 . ruido. ya sea empleando la alternativa de una automatización en base a lógica convencional (relés) como también la alternativa en base a lógica programada (PLC). Supongamos que se desea automatizar un sistema de una planta industrial. etc. distancias permisibles. no figurando otros. etc. el consumo del PLC es muy inferior. canaletas. aún en ambientes hostiles. mandos secuenciales. tales como: nivel de temperatura. ya que los dispositivos de lógica vienen integrados en el PLC. 10 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por relés Costo US$ Unitario 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Contactor Relé térmico Relé auxiliar Temporizador (on-delay) Contador electromecánico Pulsadores NA/NC Selector Seccionador Lámpara de señalización 100 47 52 47 3 36 10 16 24 140 aislador 3 3 60 70 25 80 40 15 20 40 18 25 150 800 TOTAL Total 6 000 3 290 1 300 3 760 120 540 200 640 432 3 500 450 2 400 22 632 No Descripción Cantidad 10 Fusible y portafusible 11 Transformador 220/220V 12 Tablero 2 200 x 1 000 x 500mm La zona sombreada de la tabla anterior. indican los equipos que no se requieren o es necesario en una cantidad inferior cuando se automatiza mediante un PLC. . que también pueden ser asumidos por un PLC. Por otro lado. siendo mayor cuando es necesario utilizar muchos dispositivos de lógica convencional. etc. Por consiguiente. contadores. los equipos que proporcionan las señales de salida (actuadores) y otros como de protección. inclusive para sistemas no muy complejos. Los márgenes de ahorro pueden ser mayores para algunos sistemas de regulación tales como controladores. un PLC además de reemplazar relés.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por PLC Costo US$ Unitario 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PLC Contactor Relé térmico Pulsador NA/NC Selector Seccionador Lámpara de señalización Fusible y portafusible Transformador aislador Tablero 1 000 x 500 x 200 1 100 47 36 10 16 24 140 1 1 3 500 60 70 15 20 40 18 25 150 150 TOTAL Total 3 500 6 000 3 290 540 200 640 432 3 500 150 150 18 402 No Descripción Cantidad Observe que los equipos que proporcionan las señales de entrada (sensores). con el uso del PLC se logran ventajas técnicas y económicas. representa una diferencia de US$ 3 930 de ahorro. permitiendo automatizar sistemas muy complejos. temporizadores. En conclusión. poco mantenimiento. reducido espacio para su instalación. un 17% aproximadamente del monto total para este caso particular. poco cableado. se le pueden programar otras funciones que no podrían realizarse con lógica convencional. además entre otras ventajas tenemos: un fácil diagnóstico ante fallas. desde el punto de vista técnico. etc. si evaluamos los costos variables representados por los dispositivos de lógica. etc. donde el nivel de ahorro lo determina el sistema. 11 . son los mismos para ambos casos de automatización. cantidad de transformadores aisladores y cantidad de tableros. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Comparación técnico . 12 .económica. y por lo tanto. En otras palabras: ¡es el equipo IDEAL! 13 . como los relés. El PLC es un equipo electrónico que cumple las funciones de lógica en la automatización. dependiendo de la complejidad del proceso a automatizar. Actualmente el PLC es utilizado mundialmente por todas las ventajas que cumple.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. los relés. los contadores. es importante su conocimiento. contadores. Muchos de estos equipos. etc. etc.4 RESUMEN El tablero eléctrico convencional es aquel donde se ubican los contactores. contadores. reemplazando el trabajo de los relés. temporizadores. además de muchas funciones adicionales de gran potencia. los temporizadores. existen en gran cantidad. temporizadores. .... Termostato...................................................... ................................................................... Alarma... ¿Qué significa “confiabilidad” en un PLC? .......................... un temporizador US$ 80 y el relé auxiliar US$ 30............................ ................... Si Ud................................... Entrada......................... Interruptor final de carrera.................................................................................................................... conteste a la siguiente pregunta: Suponga que el costo de un PLC es US$ 300............................................................................................................................................. .... 2.................... son de entrada o de salida: DISPOSITIVO Contactor...................................................................................... es necesario utilizar en un proyecto 3 temporizadores y 5 relés auxiliares.... ........... ¿ENTRADA O SALIDA? Salida...................... Identifique si los siguientes dispositivos......... Lámpara............................... ..... ....................... ¿Podría destacar alguna otra desventaja del tablero eléctrico con lógica cableada? ................................... justifica que el uso del PLC es otra alternativa a la automatización de sistemas automatizados....Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1....................................................... 3............................................................................................................................................................................................ Pulsador de emergencia................................ .............. ....................... 14 .. 4................................................................................................ Además................................................................ En estas circunstancias ¿Se justifica su uso? SÍ NO ¿Por qué? ..................... que son conectados al PLC.............5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1.................................................................................... ....................................... ....................... 2 OBJETIVOS • Verificar los modos de representación de un programa mediante el PLC. Observe Ud. A continuación explicaremos cómo se resuelve un programa mediante el PLC. que será un modelo para que Ud. Ahora. es correcto.1 INTRODUCCIÓN En esta siguiente parte. porque esa será la metodología a usar en todas las sesiones de sus laboratorios. Aquí desarrollaremos las dos funciones básicas más importantes: la función AND y la función OR. veremos la secuencia a seguir para resolver una aplicación de programación utilizando el PLC. ambos pulsadores deben estar presionados para cerrar circuito. 2. será necesario que se presionen simultáneamente los pulsadores S1Q y S2Q.1 FUNCIÓN LÓGICA Y (AND) Está función lógica tiene una equivalencia eléctrica tal como se muestra en el siguiente circuito eléctrico: S1Q S2Q K1M ¿Cómo funciona este circuito? Bien. cuando programemos al PLC. el PLC tendrá que verificarlo y mandar a activar la bobina K1M. • Identificar las diferentes etapas a seguir en la solución de una aplicación. tendremos que ingresar un programa. 2.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 2. proceda durante todas sus sesiones de laboratorio respetando la secuencia… entonces ponga mucha atención. o sea. tal que cuando se ejecuten estas acciones de presionar ambos pulsadores. para que el contactor K1M se active. 15 .3. FUNCIONES LÓGICAS 2.3 CONTENIDO 2. la secuencia que se sigue. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Lo primero que tiene que hacer es: Realizar su lista de ordenamiento.1 La letra “I” significa INPUT. ¿Que es un operando? Un operando representa la ubicación del sensor o actuador cableado en el PLC. significa que el módulo de entrada se encuentra en la posición adyacente a la CPU. Luego se procederá a programar en dos representaciones: • Diagrama de contactos. 16 . Una lista de ordenamiento tiene las siguientes partes: Designación Descripción Operando Con el ejemplo veremos cómo se llena esta tabla. • Plano de funciones. Tenga presente siempre esta secuencia. esto es. El número “0”. así: I 0. una tabla donde indique la relación de simbologías entre la representación eléctrica y los operandos. Finalmente el número “1” representa el terminal de conexión en el módulo de entrada del sensor. Al final se realizará el diagrama de conexiones. se trata de una entrada. o que se trata de un PLC compacto (se verá en otra sesión) donde en un sólo bloque están incluidas la CPU y módulos de Entrada / Salida. PLANO DE FUNCIONES I0.1 I0.1 17 . SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN K1M Contactor principal 2.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Para el circuito eléctrico se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 1.2 O2.A. será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0.1 del PLC se active.1 Y en I0. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN S1Q Pulsador N.2 OPERANDO O2.2”.A.1 Interpretación: “Para que la salida O0.1 OPERANDO I0.2 O2.1 & I0. S2Q Pulsador N. 3.1 I0. 1 del PLC se active.3. será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 OUTPUT 0 1 2 1 K1M 2 S1Q S2Q 3 PLC 3 4 5 6 7 4 5 6 7 2.2 FUNCIÓN LÓGICA O (OR) Análogamente a la función “Y”. 4. veremos la solución de la función “O” CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q S2Q H1H 18 .1 y en I0.2”.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Interpretación: “Para que la salida O 2. OPERANDO I0.1 O2.1 I0.1 del PLC se active. 19 .1 I0.2 SALIDAS DESIGNACIÓN HIH DESCRIPCIÓN Lámpara señalizadora OPERANDO O2.2 Interpretación: “Para que la salida O2.1 O en I0.A.1 2.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 1. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S1Q S2Q DESCRIPCIÓN Pulsador N. Pulsador N.2”.A. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0. será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 OUTPUT 0 1 2 1 HIH 2 S1Q S2Q 3 PLC 3 4 5 4 5 6 7 6 7 3.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 3.2 O2.2”. PLANO DE FUNCIONES I0. será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0.1 I0.1 del PLC se active.2 FUNCIÓN LÓGICA NO (NOT) En este caso se tiene: 20 . 4.1 O en I0.3.1 Interpretación: “Para que la salida O2. 1 21 . OPERANDO %I0. ENTRADAS DESIGNACIÓN S1Q DESCRIPCIÓN Pulsador N.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q H1H Se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 1.1 SALIDAS DESIGNACIÓN HIH DESCRIPCIÓN Lámpara señalizadora OPERANDO %Q2. LISTA DE ORDENAMIENTO En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131.A. 1.1 Interpretación: “Para que la salida %Q2. 4.1 del PLC se active. será necesario que el PLC verifique que NO exista una señal en %I0. será necesario que el PLC verifique que no exista una señal en %I0.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 2.1 %Q2.1 Interpretación: “Para que la salida %q2.1 %Q2. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 1 2 3 4 5 OUTPUT 0 1 HIH 2 S1Q PLC 3 4 5 6 7 6 7 22 . 3. PLANO DE FUNCIONES %I0. DIAGRAMA DE CONTACTOS %I0.1”.1 del PLC se active. A. Pulsador N. LISTA DE ORDENAMIENTO En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131 ENTRADAS DESIGNACIÓN S1Q S2Q S3Q S4Q S5Q SALIDAS DESIGNACIÓN HIH DESCRIPCIÓN Lámpara señalizadora OPERANDO %Q2.A. por ejemplo se tiene: CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q S3Q S5Q S2Q S4Q K1M Se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 1. OPERANDO %I0.A.A.2 %I0. Pulsador N.A.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 4.5 23 .3.3 %I0.1 DESCRIPCIÓN Pulsador N. Pulsador N.2 FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones básicas.1 %I0. Pulsador N.4 %I0. 1 & %Q2.4 %I0.4. será necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria correspondiente.3 O %I0.1 %I0.1 %I0.1 del PLC se active. O en %I0.3 %I0. será necesario que el PLC verifique que exista una señal en %I0. 24 .1 del PLC se active. DIAGRAMA DE CONTACTOS %I0.2.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 2.1 %I0.4 & Interpretación: “Para que la salida %Q2. PLANO DE FUNCIONES %I0.2 %Q2.3 %I0.4 Y.5 Interpretación: “Para que la salida %Q2.2 %I0. en %I0.1” Y en %I0.5 %I0. 3. 25 . DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 1 S1Q 2 S2Q 3 S3Q 4 S4Q 5 S5Q 6 7 OUTPUT 0 1 2 HIH PLC 3 4 5 6 7 NOTA: En los siguientes laboratorios emplearemos esta metodología para resolver las aplicaciones propuestas.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 4. J Ahora estás en condiciones de programar esta aplicación en tu laboratorio. Simatic S5. • Controladores Lógicos Programables…una alternativa a la automatización moderna. Lámpara. Salida. Termostato. 26 . RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. 1997. Que la probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 3.Siemens. Concytec. Autómatas Programables. Pulsador de emergencia. DISPOSITIVO Contactor. Salida. 3. 405p. Entrada. Siemens. Mayores costos por mantenimiento. : : : : PLC. Simatic S5.. Sí. ¿ENTRADA O SALIDA? Salida. Entrada. Elmer Ramirez Q. se justifica el uso del 2. Alarma. 3 x 80 = 240 5 x 30 = 150 390 300 4. Interruptor final de carrera. Costo de los temporizadores Costo de los relés Costo total Costo de un PLC Por lo tanto. 4. 365p. BIBLIOGRAFIA • Automatización con S5-115U. • Manual CPU 100/102/103. Entrada. UNIDAD II Arquitectura y Funciones de Memoria . . ..........1 Objetivos ....................... 1 1..... 1 1.......................1 Estructura básica de un PLC .................................................3.3 Unidad de Procesamiento Central (CPU) ...... 10 1....................3 Módulos de entrada analógica ..........3....................... 9 1................. 12 1.....................3......7 Unidad de programación .............. 1 1.........3................................................. 12 1.................Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA Unidad II: ARQUITECTURA Y FUNCIONES DE MEMORIA 1.....................6 Módulos de memoria ...................................2 Memoria EPROM (Enable Programmable Read Only Memory) .4...3............. 1 1............................2 Fuente de alimentación ................................................ 2 1..........3.........4 Módulos o interfases de entrada y salida (E/S) ...............5 Programación: memorias Set / Reset ....3............. 7 1..........................................................3........2 Objetivos ............. Arquitectura del PLC .....3 Memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) ..... 3 1........ 18 1................ 11 1..........................8 Respuestas a las preguntas de autocomprobación .1 Módulos de entrada discreta ....................3 Contenidos ......................3..........................................6.......3.....4............................................................. 22 1........... 12 1..................... 5 1..... 22 ..6....................4 Programación: memorias internas ....... 4 1................. 21 1................. 11 1.................6.............................................4.............................................3.....3...7 Preguntas de autocomprobación ......................... 1 1.....................2 Módulos de salida analógica .........................................................................................................................1 Memoria RAM (Random Access Memory) .. 14 1.......................................................................................................................6 Resumen ......5 Módulos de salida analógica .3......... que viene a ser un bastidor donde se alojan las tarjetas en forma ordenada. usted aprenderá los conceptos necesarios para el reconocimiento del PLC y se reconocerán los principios de su funcionamiento. ♦ Unidad de procesamiento central (CPU).2 OBJETIVOS ♦ Identificar las partes constitutivas del PLC. en los cuales están ubicados los componentes electrónicos que permiten su funcionamiento.3 CONTENIDOS 1. Cada una de las tarjetas cumple una función específica. ♦ Reconocer el principio de funcionamiento de cada una de las partes.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. ♦ Utilizar el PLC para el control de componentes. ♦ Unidad de programación. 1. El controlador programable tiene una estructura muy semejante a l os sistemas de programación. Se le invita a leer atentamente el siguiente texto para que usted esté en condiciones de identificar cada una de las partes que conforman el PLC. ♦ Módulos o interfases de entrada/salida (E/S). se incluyen: 1 . ♦ Módulos de memoria. 1. que por lo general están comunicadas.3.1 INTRODUCCIÓN Los profesionales técnicos deben saber identificar las partes que componen el PLC. para su mejor manejo y para efectuar un diagnóstico eficaz de las fallas. En algunos casos cuando el trabajo que debe realizar el controlador es más exigente. llamada comúnmente “rack”. cuya estructura física (hardware) está constituido por: ♦ Fuente de alimentación. En este segundo módulo.1 ESTRUCTURA BÁSICA DE UN PLC Un controlador lógico programable está constituido por un conjunto de módulos o tarjetas (circuitos impresos). como el computador. ARQUITECTURA DEL PLC 1. Algunos PLC tienen una cubierta o carcaza. con mayor detalle.2 FUENTE DE ALIMENTACIÓN La función de la fuente de alimentación en un controlador. 2 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l ♦ Módulos inteligentes. es suministrar la energía eléctrica a la CPU y demás tarjetas según la configuración del PLC.3. En la figura siguiente se muestra el diagrama de bloques de un automatismo gobernado por PLC. Diagrama de bloques de un PLC gobernando un proceso 1. cada una de las partes del controlador programable. y a continuación se describe. La memoria RAM (Random Access Memory): memoria de acceso aleatorio. 3 .) Es la parte más compleja e imprescindible del controlador programable. podría considerarse el cerebro del controlador .3.P. Los contadores. La memoria ROM (Read Only Memory): es una memoria de lectura. A la fuente de alimentación también se le conoce como la fuente de poder: Power Supply. NO SE BORRA. contiene el sistema operativo con que opera el controlador.3 UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL (C. La unidad central está diseñada en base a microprocesadores y memorias. 1. Los bits o memorias internas. en otros módulos. En la memoria RAM se ubican: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ La memoria del usuario. Fuente de alimentación para un PLC modular Simatic S5 (Cortesía de Siemens) Todas las fuentes están protegidas contra cortocircuitos mediante fusibles. Las memorias son del tipo ROM y RAM. en otros términos. que permanece fija en el CPU. que muy fácilmente pueden ser reemplazados en caso de una avería. es una memoria volátil y fácil de modificarla.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable En los circuitos interiores de una fuente de alimentación se transforma la tensión alterna de la red a tensión continua.U. en niveles que garanticen el funcionamiento del hardware del PLC. Los temporizadores. Sobre los que detallaremos más adelante. Base de datos. se pueden clasificar de acuerdo a la capacidad de su memoria y las funciones que puedan realizar. modifica casi instantáneamente el estado de una señal de salida. El tiempo de lectura del programa está en función del número y tipo de instrucciones. termostatos. 1.4 MÓDULOS O INTERFASES DE ENTRADA Y SALIDA (E/S) Los módulos de entrada o salida son las tarjetas electrónicas que proporcionan el vínculo entre la CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del sistema. y por lo general es del orden de los milisegundos. sensores de temperatura. pulsadores.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Unidades de procesamiento central: Telemecanique (TSX 87-40 y TSX 107-40) / (Cortesía de Telemecanique) La CPU al igual que para las computadoras. que cualquier modificación de estado en una entrada. ya sea con la finalidad de adquirir de datos. los finales de carrera.3. además de su velocidad de procesamiento. A través de ellas se origina el intercambio de información. entre otros. Los dispositivos de campo de entrada más utilizados son: los interruptores. Este tiempo tan pequeño significa. 4 . o para el mando o control de las máquinas presentes en el proceso. tienen la característica de comunicar los dos estados lógicos: activado o desactivado. Los sensores pueden ser d el tipo manual (pulsadores.4. y se transmiten las órdenes hacia los actuadores de mando. se asegura el aislamiento de los circuitos electrónicos del controlador. transforman las señales de entrada a niveles permitidos por la CPU. etc. los módulos de entrada aíslan eléctricamente el interior de los circuitos.) pulsador En la figura siguiente. conmutadores. las lámparas indicadoras y los reguladores de velocidad. Los módulos de salida. permitir el paso o no de la señal digital (1 ó 0). encontramos diferentes tipos de módulos de entrada y salida.) o del tipo automático (finales de carrera. 1. detectores de proximidad inductivos o capacitivos. etc. Tipos de módulos de entrada y salida Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (sensores y actuadores). los ruidos eléctricos y señales parásitas. interruptores de nivel. Con el uso del acoplador óptico y con un relé de impulso. que para este caso sólo son del tipo discreto. permiten que la tensión llegue a los dispositivos de salida. selectores. Finalmente. Mediante el uso de un acoplador óptico. Ambos tipos de 5 . o lo que es lo mismo. protegiéndolo contra tensiones peligrosamente altas.1 MÓDULOS DE ENTRADA DISCRETA Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interfases entre los dispositivos externos.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Los dispositivos de campo de salida más utilizados son: los contactores principales. filtran las señales procedentes de los diferentes sensores ubicados en las máquinas. se presentan los circuitos eléctricos equivalentes y elementales de los módulos de entrada discreta para DC y AC respectivamente. cada uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de señal (discreto o análogo) a determinado valor de tensión o corriente en DC o AC. denominados también sensores. además. y la CPU del PLC. Estos sensores son los encargados de leer los datos del sistema.3. Los módulos de entrada. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l interfase tienen el mismo principio. Circuitos equivalentes de las interfases de entrada discreta en DC y AC 6 . a diferencia que los de alterna incluyen una etapa previa de rectificación. en la que sólo es necesario transmitirle dos estados lógicos. Los actuadores que se conectan a estas interfases pueden ser: contactores. activado o desactivado. lámparas indicadoras. relés. ele ctroválvulas.4. 7 .2 MÓDULOS DE SALIDA DISCRETA Al igual que los módulos de entrada discreta.3. etc. anunciadores. estos módulos se usan como interfase entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos (actuadores).Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Módulos de entrada discreta de la familia Simatic-S5 (Cortesía de Siemens) 1. displays. son igualmente en estado sólido y se usan para manejar señales en corriente alterna.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l MÓDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO TRANSISTOR Su principio de funcionamiento es a base de transistores. Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en DC (Tipo transistor) MÓDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO TRIAC Estas interfases funcionan mediante la conmutación de un Triac. lo que significa una constitución íntegramente en estado sólido con características para trabajar en corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel de corriente. Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en AC (Tipo TRIAC) 8 . este trabajo es realizado por el mismo sensor o a través de un transductor (dispositivo que transforma cualquier parámetro físico. según su diseño. presiones. tensiones. 16 y 32 canales de entrada analógica. etc. tiene que estar representada por una señal de tensión. químico y biológico en una magnitud eléctrica).4. Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a los de estado sólido.3 MÓDULOS DE ENTRADA ANALÓGICA Los módulos de entrada analógica son tarjetas electrónicas que tienen como función. Es importante señalar. A estos módulos. se les conoce como canales. por el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los microrelés. están compuestos por dispositivos electrónicos y un micro relé electromagnético de conmutación. A estos terminales de conexión (2). Estas señales analógicas que varían continuamente. con la ventaja de manejar corrientes más elevadas pero con el inconveniente de una corta vida útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos. se les puede conectar un número determinado de sensores analógicos.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable MÓDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO RELÉ Estos módulos a diferencia de los anteriores. corrientes. Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en AC (Tipo Relé) 1. 8. Su campo de acción le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión. que cualquier magnitud analógica que se desea procesar a través de los módulos de entradas analógicas. pudiendo ser de tensión (mV) o de corriente (mA) 9 . Estos módulos se distinguen por el tipo de señal que reciben. pueden ser magnitudes de temperaturas.3. digitalizar las señales analógicas para que puedan ser procesadas por la CPU. Existen tarjetas de 4. corriente o resistencia. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l los que se encuentran dentro de estandarizados.5 MÓDULOS DE SALIDA ANALÓGICA Estos módulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores análogos señales de tensión o de corriente que varían continuamente. ±10 mA Señal de tensión: 0-10V. 0-2V. 4-20 mA. 4-20mA. Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de los módulos de entrada analógica. ±10V La ventaja de trabajar con señales de corriente y no con señales de tensión. radica en que no se presentan los problemas del ruido eléctrico y de caída de tensión. ± 20 mA Señal de tensión: 0-10V. 0-5V. señales de corriente y señales de tensión. Los más difundidos son: ciertos rangos Señal de corriente: 0-20 mA. Las señales analógicas de salida son de dos tipos. ± 10V 10 .3. Módulo de entrada analógica (Cortesía Siemens) 1. Dentro de los valores estandarizados tenemos: Señal de corriente: 0-20mA. para evitar perder la información ante fallas del suministro. 8.3. donde es posible modificarlo constantemente. La capacidad de memoria de estos módulos se diseñan para diferentes tamaños. dependiendo del tipo de CPU. 16. El contenido de la memoria RAM. su contenido se pierde si el suministro de energía proporcionado por la fuente de alimentación se desconecta.3. 256 Kb. es necesario salvaguardarlo mediante una batería de larga duración enchufable en la CPU. las más típicas son: 2. Es importante por consiguiente. 64. volátiles (RAM) y no volátiles (EPROM Y EEPROM). y más. que esta batería se mantenga en perfectas condiciones durante todo el tiempo de funcionamiento del PLC.6. Por consiguiente.1 MEMORIA RAM (Random Access Memory) Este tipo de memoria sirve para almacenar el programa del usuario durante su elaboración y prueba. excepcionalmente. destinados a guardar información de manera provisional o permanente. es volátil. 32. Se cuentan con dos tipos de memorias. 11 .6 MÓDULOS DE MEMORIA Son dispositivos electrónicos enchufables en la CPU. 4. según requieran o no de energía eléctrica para la conservación de la información. A continuación se detalla los diferentes tipos: 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Módulo de salida análogo (Cortesía de Telemecanique) 1. estas baterías están disponibles para todos los tipos de controladores y tienen una duración que varía entre 2 a 5 años. 128. es decir. 6. es por ello que se denomina memoria de sólo lectura. los aparatos de programación realizan las dos funciones.3 MEMORIA EEPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) Erasable Este módulo tiene las mismas características que el módulo EPROM.3. se requiere de una unidad para la escritura y otra para el borrado. 12 . es decir. Módulo de memoria EPROM de 8 Kb (Cortesía de Siemens) 1. tanto de programación como de borrado. para este propósito. además pueden ser transportados y utilizados en cualquier controlador de su marca y tipo.6.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. con la única diferencia que el borrado se realiza eléctricamente. la información contenida se conserva aún cuando se pierde el suministro de energía. Por lo tanto. Para estos tipos de módulos.3. mientras que para borrarlos deben ser sometidos a rayos ultravioletas durante 15 a 45 minutos.2 MEMORIA EPROM (Enable Programmable Read Only Memory) Es un módulo de memoria enchufable del tipo no volátil. Para grabar este módulo es necesario utilizar aparatos de programación destinados también. eléctricamente programable y borrable. Se utiliza normalmente para guardar programas definitivos ya probados y debidamente depurados. a través de la escritura y lectura. • Visualizar en todo momento el estado lógico de los dispositivos de entrada y accionadores (en tiempo real).) necesarios para la escritura del programa y otras acciones anteriormente señaladas. las cuales nos permiten: • Escribir a través de una lista de instrucciones o mediante un método gráfico los programas. etc. • Realizar la transferencia de los programas contenidos en la memoria RAM o EPROM. tales como: discos magnéticos o impresora. diagnóstico y la puesta a punto de los programas. • Detectar y visualizar las fallas del programa o fallas originadas en los dispositivos de campo de entrada o salida.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. así como modificarlos o borrarlos de manera total o parcial. a los diferentes periféricos. donde el teclado muestra todos los símbolos (números. monitoreo. pero físicamente independiente. son el medio de comunicación entre el hombre y la máquina.3.7 UNIDAD DE PROGRAMACIÓN Los aparatos de programación denominados también terminales de programación. Estos aparatos están constituidos por un teclado y un dispositivo de visualización. con estos terminales podemos realizar la modificación. o también de las memorias EPROM o EEPROM. • Simular la ejecución de las instrucciones del programa a través del forzado de las entradas o salidas. Los aparatos de programación son una herramienta importante y necesaria para el diálogo con el PLC. forzado. Programador tipo computadora 13 . letras. • Leer o borrar los programas contenidos en la memoria RAM de la CPU. instrucciones. El visualizador o pantalla pone a la vista todas las instrucciones programadas o registradas en memoria. esto quiere decir que físicamente no activa una salida como un contactor. etc. puede tomar diferente denominaciones tales como: Bits (B) Marca (M) Bandera (F). Una memoria interna se considera desde el punto de vista técnico. La interpretación del funcionamiento será más clara cuando desarrollemos el siguiente ejemplo: 14 . sino. es un dato que se encuentra almacenado en la memoria y puede tomar los valores de 0 y 1. ahora veremos otra herramienta muy usadas en la solución de aplicaciones industriales ¿Qué es una memoria interna? Una memoria interna es aquella donde se puede almacenar los resultados provenientes de las combinaciones de entradas y salidas y. • Rápido diagnóstico de fallas. como una salida virtual. etc. este valor almacenado.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. Sus ventajas se reflejan en: • Simplifica la solución de los problemas.4 MEMORIAS INTERNAS Continuando con la programación. Si durante el descenso del pistón. de modo que sólo pueda funcionar cuando la rejilla protectora esté cerrada (S3 y S4).Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable PRENSA HIDRÁULICA DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Automatizar una prensa hidráulica. la rejilla protectora puede abrirse y dejar de presionar los pulsadores. Además deberán haberse presionado dos pulsadores (S1 y S2). la rejilla de abre o se deja de presionar cualquiera de los dos pulsadores. y el pistón se encuentre en su posición inicial (S5). ESQUEMA TECNOLÓGICO S5 S6 Y1 Y2 S1 S2 S3 S4 Se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 15 . Durante su retorno. Cuando el pistón llega al límite inferior (S6). inmediatamente inicia su retorno al límite superior. Todos los pulsadores e interruptores de final de carrera están normalmente abiertos en su estado de reposo. el pistón se detiene instantáneamente. 1 I0.2 I0.1 I0.A.A.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1.2 I0.6 O2.4 B1 B1 I0.A.5 I0. Interruptor final de carrera N.6 I0.A.3 I0. OPERANDO I0. DIAGRAMA DE CONTACTOS OPERANDO O2.5 O2.3 I0.2 DESCRIPCIÓN Pulsador N.1 O2. Pulsador N.6 I0.A.2 16 . Interruptor final de carrera N.4 I0.2 O2. Interruptor final de carrera N.5 I0.A.1 O2.1 I0. Interruptor final de carrera N. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S1 S2 S3 S4 S5 S6 SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN Y1 Bobina de electroválvula Y2 Bobina de electroválvula 2. 6 O2.2 4.5 B1 O2.6 O2.3 I0.1 I0.2 I0.1 I0.4 & B1 I0.5 & O2.1 & I0. PLANO DE FUNCIONES I0.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 3.2 I0. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 OUTPUT 0 1 S1Q 2 S2Q 3 S3Q 4 S4Q 5 S5Q 6 7 S6Q 1 Y1 2 Y2 PLC 3 4 5 6 7 17 . siempre y cuando por el lado del Reset no se active la señal que lo afecta. esto significa que dicha salida queda activada permanentemente.5 MEMORIAS SET / RESET El principio de funcionamiento de esta memoria denominada SET / RESET consiste: Con la presencia de una señal discreta del tipo permanente (interruptor.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. conmutador. al igual que para el set aplicar un pulso. conforme estén ordenadas las instrucciones de set y reset en la función. y si la orden de reset está primera que la del set la salida se activa. si existiera la simultaneidad de señales tanto por el lado set como reset. etc. explicaremos mediante un ejercicio como se aplica la función set / reset. la salida no se activa. la activación de la salida se producirá o no. 18 .) o mediante un pulso por el lado Set de la función. Finalmente. es decir dasactivarlo. se produce una memorización de la salida. que si el set esta primero que el reset. será necesario aplicarle por el lado del reset de la función la condición lógica 1 a través de la entrada que lo afecta. aún cuando está señal desaparezca después. Cuando se desea borrar la memorización de la salida. esto significa. Para una mejor compresión del tema. Solamente es necesario. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN F1F Relé térmico N. • Pulsadores de arranque y parada. S2Q Pulsador de parada N.2 19 .Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR ELÉCTRICO DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA Se desea arrancar un motor eléctrico trifásico en directo que cuenta con: • Relé térmico de protección contra sobrecarga.A. S3Q Pulsador de arranque N.C. SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN K1M Contactor principal OPERANDO O2.1 OPERANDO I0.C. CIRCUITOS Control Fuerza Se pide: 1 2 3 4 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones Diagrama de conexiones 1.0 I0.1 I0. PLANO DE FUNCIONES I0.0 O2. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT 0 F1F S1Q S2Q 3 OUTPUT 0 1 2 1 2 K1M PLC 3 4 5 4 5 6 7 6 7 20 .1 S I0.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 2.1 I0.0 R O2.1 3.2 S I0.1 4.2 O2.1 R I0. • La función set/reset es aquella que puede activar una salida en forma permanente con sólo un pulso en una entrada. • La fuente de alimentación es aquella que proporciona de energía a todas las partes del PLC para su funcionamiento. • La CPU es la que se encarga de gobernar todo el funcionamiento del PLC. 21 .6 RESUMEN • Las partes de un PLC son: fuente de alimentación.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. • Los módulos de entrada y salida son las tarjetas electrónicas que establecen el vínculo entre la CPU y los dispositivos de campo del sistema. unidad de procesamiento central. • La unidad de programación permite ingresar los programas y realizar diagnóstico de fallas. • Los módulos de memoria guardan los programas sin necesidad de energía permanente. realizan un trabajo semejante a los diskettes. • Una memoria interna (bit) es aquella donde se puede almacenar los resultados intermedios provenientes de las combinaciones de entradas y salidas. unidad de programación y módulo de memoria. y se puede desactivar dicha salida con otro pulso en otra entrada de desactivación. módulos o interfases de entrada y salida. según el programa de aplicación que el usuario ingrese. 22 .7 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Interruptor pulsador. Contactor e interruptor pulsador.8 RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. ¿A qué parte del PLC se le considera como un medio de comunicación entre el hombre y la máquina? Respuesta:……………………………………………………………… 3.…………………………………………… 1. ¿A qué tipo de memoria se le considera memoria volátil y de fácil modificación? Respuesta:……………………………………………………………… 4. CPU. Módulo de salida discreta tipo relé. 3. 2.……………. A la unidad de programación. ¿Cuáles son los elementos que se consideran dispositivos de campo del sistema: • • • • • Contactor. ¿Qué tipo de módulo de salida puede trabajar con señales AC y DC? Respuesta:……. 4. A la memoria RAM.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. Temporizador. Respuestas:……………………………………………………………… 2.. Módulos de entrada y salida. UNIDAD III Configuración y Temporizadores . . . 6 2.....3 Configuración: PLC Compacto-Modular ......................1 Configuración: PLC Compacto............................................ 5 1... 9 ........................... Respuestas de las preguntas de autocomprobación .......................................... 5 1..........3 Contenidos ...................... 1 1.........................3...................................................... 1 1.........................................................5 Preguntas de autocomprobación ........................3.......... Sistemas de configuración ..............................................................................2 Objetivos .........................1 Introducción ..............................................................................3..4 Resumen ..... Temporizadores.......................Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA Unidad III: CONFIGURACIÓN Y TEMPORIZADORES 1.................... 7 3....................2 Configuración: PLC Modular...................... 1 1.................................................................................... 1 1.............................................................. 3 1....................... 1 1.. . SISTEMAS DE CONFIGURACIÓN 1. para conseguir el punto óptimo de tecnología y economía. o en caso contrario. 1. Programar la función del temporizador en el PLC. tal como la fuente de alimentación.3 CONTENIDOS A continuación se describen los tipos o configuraciones de los PLC en general. no se permiten.3.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. la memoria y las interfases de E/S. por consiguiente. Es importante.2 OBJETIVOS • • Diferenciar los tipos de configuraciones del PLC: compacto. se sobredimensionen. conocer las ventajas y desventajas de estos tipos de PLCs para seleccionarlos en las aplicaciones que más se adapten a sus necesidades. invirtiendo cantidades prohibitivas que hoy en día. evitando comprar equipos que en corto tiempo agoten su capacidad de trabajo. modular y compacto-modular. 1. de acuerdo a las técnicas modernas de gestión empresarial. adquiriendo equipos que por algunos años no utilizarán gran parte de su capacidad.1 INTRODUCCIÓN El profesional técnico que tiene la responsabilidad de seleccionar el PLC. 1. debe conocer los tipos de controladores que se fabrican. 1 . la CPU.1 CONFIGURACIÓN: PLC COMPACTO Son aquellos PLCs que utilizan poco espacio en su construcción y reúnen en la estructura básica del hardware todas las tarjetas electrónicas que describimos anteriormente. por encima de él se abre toda una variedad de tareas. Mando de compuertas. vibraciones mecánicas. son: • • • • • • Más económicos dentro de su variedad. climatización. siendo los más comunes: • • • • • • • • • Arrancadores de motores. temperaturas <60°C. humedad. Algunos consideran que utilizar esta configuración ya es rentable cuando reemplazan a unos cinco relés. No requiere conocimientos profundos para su selección. Calefacción. En las figuras siguientes se muestran el TSX 07 y el TSX 17-20 de la marca Telemecanique. que por su tamaño reducido. pero con características de funcionamiento cada vez más complejos. Mando de bombas. Micrologix 1000 (1761. Sistemas automáticos de equipos. en las “viviendas inteligentes”. 2 2 . Transporte. Por otro lado.L16 BWA) Allen Bradley con dimensiones (120 x 80 x 73)mm. Su programación es bastante sencilla. Controlador Lógico Programable Compacto: TSX 07 1 Nano PLC TSX07 Telemecanique con dimensiones (105 x 85 x 60)mm.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Las principales ventajas que presentan estos PLC compactos. etc. Menor espacio por su construcción compacta. etc. inclusive. Su uso radica en aplicaciones simples y en numerosos sectores. utilizándose. Actualm ente se diseñan equipos. fluctuaciones de tensión. son denominados Nano-PLC1 para la marca Telemecanique. su bajo costo permiten ser los más solicitados del mercado. etc. Embotelladoras. Soportan contingencias extremas de funcionamiento tales como. Centros de formación. Micrologix 10002 para la marca Allen Bradley. denominados así por su tamaño. ventilación. Fácil instalación. Máquinas de embolsado. la unidad central (CPU). tiempo de ejecución y software requerido. por el cerebro del PLC. Cuando se decide instalar PLC modulares. En la página siguiente se muestra una tabla comparativa que resume algunos datos técnicos de los PLC modulares existentes en el mercado local: 3 . etc. hay que tener presente el tipo y cantidad de módulos de Entrada/Salida (E/S) digitales y análogas. empezando.3. ellos varían de acuerdo a la capacidad de memoria del usuario. Y finalmente. logrando mayor flexibilidad. Cada configuración es diferente. la fuente de alimentación. según la tarea de automatización. el tamaño del rack.2 CONFIGURACIÓN: PLC MODULAR Son aquellos PLCs que pueden ser configurados (armados) de acuerdo a las necesidades.. módulos inteligentes. esto es. de acuerdo a la complejidad de la tarea o tareas de automatización. más módulos futuros. conociendo de antemano todos los módulos involucrados y pensando también en expansiones futuras. En segundo lugar.20 (Cortesía de Telemecanique) 1. de acuerdo a los requerimientos. en otras palabras.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable (Cortesía de Telemecanique) Controlador Lógico Programable Compacto: TSX 17 . para “armar” al PLC utilizamos las tarjetas (o módulos) electrónicos estudiados anteriormente. en primer lugar. periféricos. módulos de E/S. En tercer lugar. según la potencia que consume la CPU. hay que seleccionar cada uno de los componentes. hasta procesos muy sofisticados.3 0. por lo general. Las ventajas y desventajas de la configuración modular son: • • • • • Son más caros que los compactos y varían de acuerdo a la configuración del PLC.8 8 0. puede aislarse el problema. para 1K de instrucciones con aproximadamente 65% de operaciones binarias y 35% de operaciones del tipo palabra. se incrementan los módulos de E/S discreto o analógico. Las ampliaciones se hacen de acuerdo a las necesidades. En caso de avería. como los del tipo compacto. Utiliza mayor espacio que los compactos.4 0. La figura siguiente muestra un tipo de PLC en configuración modular: 4 . Las aplicaciones que se pueden desarrollar con estos tipos de PLC son más versátiles: van desde pequeñas tareas. Su mantenimiento requiere de mayor tiempo.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Valores comparativos de tres marcas de PLC en configuración modular MARCA PROCEDE NCIA SERIE CPU SIEMENS (Simatic) ALEMANIA S5100U 103 102 100 5/03 5/02 5/01 341 334 313/3 23 CAPACIDA D DE MEMORIA (Kb) 20 4 2 24 4 4 80 16 6 SCAN * TIME (ms/K b) 10 15 75 1 4. cambiando el módulo averiado sin afectar el funcionamiento del resto.6 ALLEN-BRADLEY SLC500 U S A 90-30 GE GENERAL ELECTRIC FANUC * Tiempo de ejecución. en promedio. Su programación es fácil.modular es una combinación de compacto y el modular.3 CONFIGURACIÓN: PLC COMPACTO-MODULAR Una configuración compacto-modular está constituida. por lo general. básicamente. es necesario ampliar el controlador. Modular.3. módulos inteligentes. entradas y salidas discretas o analógicas. Existen tres tipos de configuraciones del PLC: Compacto.4 RESUMEN 1. utilizando solamente módulos de E/S gobernados por la misma unidad básica. que se ha expandido a través de otros módulos. Soportan contingencias extremas de funcionamiento. según la unidad de extensión a la que se refiere. La selección es sencilla ya que la CPU está seleccionada. donde solamente se debe tener en cuenta el direccionamiento de las instrucciones. 4. Esta configuración destaca por las siguientes características: • • • • Son más económicos que los PLC de tipo modular. 5 . 3. por un PLC del tipo compacto. y cuando la aplicación a automatizar contiene muchos sensores y actuadores. Compacto-modular. El PLC compacto reúne todas las partes del PLC en un sólo bloque. El PLC modular divide sus partes en módulos para ser armados según los requerimientos del usuario. TSX 17-20 en configuración compacto-modular (Cortesía Telemecanique) 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Simatic S5 . etc. El PLC compacto .100U (Cortesía Siemens) 1. generalmente está diseñada con pocas E/S. 2. El uso de las expansiones se debe a que la unidad básica que contiene la CPU. está usando en su laboratorio ¿De qué tipo es? Respuesta:……………………………………………………………………………………….5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Respuesta:………………………………………………………………………………………. 2. 3. Respuesta:………………………………………………………………………………………. Señale dos aplicaciones para el uso del PLC compacto...Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. 6 .. Señale dos desventajas del PLC modular. El PLC que Ud. desarrollaremos un ejemplo donde se explica claramente cómo programar un temporizador del tipo ON-DELAY. Tipos: TON: ON-DELAY (temporizador con retardo a la conexión) TOF: OFF-DELAY (temporizador con retardo a la desconexión) TP: MONOESTABLE Por otro lado. TEMPORIZADORES Los temporizadores son funciones de programación que permiten el control de acciones específicas en función del tiempo. 7 . A continuación. la cantidad de temporizadores que se podrá programar con el PLC dependerá de su tamaño.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 2. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Se desea activar un motor accionado por un contactor (K1M), el motor debe funcionar al cabo de 10 segundos de haber cerrado el selector S1Q. CIRCUITO ELÉCTRICO L1 S1Q K1T 10s K1T K1M L2 Se pide: 1 2 3 1. Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S1Q DESCRIPCIÓN Interruptor selector on - off OPERANDO I0,1 SALIDAS DESIGNACIÓN K1M DESCRIPCIÓN Contactor principal OPERANDO O2,1 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS 8 Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 3. PLANO DE FUNCIONES 3. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Compacto. 2. Arrancadores de motores y mando de bombas. 3. Son más caros que los compactos y ocupan mayor espacio. 9 UNIDAD IV Contadores ..................................... 1 1.................................................................. 1 1...............2...................................................................................2... 2 1...2 Objetivos .....................2.........3.................................................... 5 ......................2 Tipos de Contadores ....... 1 1..........................5 Resumen..3 Contenido ..............................................2 CTD .... 3 1................................................7 Respuestas a las preguntas de autocomprobación ............................6 Preguntas de autocomprobación ............................................4 Aplicación ................................. 3 1............. 1 1..............................3................. 2 1............................................. Contadores..................................................1 CTU ..3..... 2 1............. 5 1....3.....Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA Unidad IV: CONTADORES 1............... 5 1..................................................................................................................................1 Contadores .1 Introducción .......................................................3.................................... 1 1.............................3 CTUD ................................................................ en el momento que su registro de conteo coincide con el valor presente previamente definido. La función del contador. La operación de conteo consiste en incrementar 1 al contenido del contador. 1. mientras que la operación de descuento consiste en decrementar 1 al contenido del contador. CONTADORES 1.3.1 INTRODUCCIÓN En el presente módulo trataremos sobre los contadores desde el punto de vista de programación. El contar eventos es muy necesario en una gran cantidad de aplicaciones. que la cantidad de contadores que se pueden programar con el PLC. para resolver muchas aplicaciones. • Implementar en el PLC aplicaciones con contadores. ambos al presentarse un pulso o un acontecimiento.3 CONTENIDO 1. Pero… ¿Qué es un contador? Un contador es una función de cómputo que permite efectuar la cuenta de acontecimientos o d e impulsos. La cuenta se puede programar en forma progresiva (ascendente) o regresiva (descendente). Por otro lado si el registro es diferente al valor de presente la salida asociada al contador no se activara. pudiendo ser desde 16 hasta miles.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. Es importante señalar. 1 . permite activar salidas o memorias internas.2 OBJETIVOS • Reconocer el principio de funcionamiento del contador en la programación.1 CONTADORES En la programación es muy utilizada la operación del contador. 1. depende del tamaño de éste. Pero si esta CU entonces CV := CV + 1. 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable A continuación se muestran los 3 tipos de contadores que se pueden encontrar en los PLC. PV VALOR PRESET . 2 .2.2 Tipos de contadores 1. es TRUE si CV = PV (CTU). es TRUE si CV = 0 (CTUD).2 CTD Contador Descendente Descripción General: CD Decrementa en 1con un flanco. CV VALOR CORRIENTE. RESET y Q son de tipo BOOL.2. PV VALOR PRESET . LOAD Carga el VALOR CORRIENTE con el valor del PRESET . PV y CV son de tipo INT. Significa: Si esta RESET entonces CV=0..3.3.3. LOAD y Q son de tipo BOOL. Q es TRUE si CV <= 0. Q es TRUE si CV >= PV 1.1. PV y CV son de tipo INT. Q Output. RESETColoca el valor corriente a 0. CU. Q Output. CV VALOR CORRIENTE. Pero si esta CD entonces CV := CV . Significa: Si esta LOAD entonces CV =PV . CD.1 CTU Contador Ascendente Descripción General: CU Incrementa en 1 con un flanco. CV VALOR CORRIENTE . es TRUE si CV = PV (CTU). es preciso resetear a cero el contador cada vez que aparece la señal S0Q. Pero si esta CU entonces CV = CV + 1. CU. Pero si esta CD entonces CV = CV . Para una mejor comprensión del principio de funcionamiento veremos el desarrollo de un ejemplo: 1.1. RESET. Significa: Si esta RESET entonces CV = 0. Si esta LOAD entonces CV = PV. PV VALOR PRESET .2. QDOutput. es TRUE si CV = PV (CTUD). CD. es TRUE si CV = 0 (CTUD).3 CTUD Contador Ascendente y descendente Descripción General: CU Incrementa en 1 con un flanco. Q Output. LOAD Carga el VALOR CORRIENTE con el valor del PRESET . QUOutput. Por otro lado. una lámpara H1H se encenderá cuando el contador tenga en su registro contabilizado 10 eventos. Se pide: 1 2 3 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Plano de funciones 3 .3.4 APLICACIÓN DEL CONTADOR DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Se desea contabilizar eventos cuando se activa una entrada S1Q. así mismo decrementar con la señal de entrada S2Q. LOAD. es TRUE si CV = 0 (CTD). CD Decrementa en 1 con un flanco. PV y CV son de tipo INT. QU es TRUE si CV >= PV QD es TRUE si CV <= 0.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. RESET Coloca el valor corriente a 0. QU y QD son de tipo BOOL. Contemplar una entrada S3Q para que se pueda cargar al contador un valor preseteado de 10. Finalmente. 2 I0.0 I0.3 2.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. OPERANDO I0. Botón pulsador N. Botón pulsador N.1 I0. DIAGRAMA DE CONTACTOS 3.1 DESCRIPCIÓN Botón pulsador N. PLANO DE FUNCIONES 4 .A. Botón pulsador N.A.A.A. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S0Q S1Q S2Q S3Q SALIDAS DESIGNACIÓN H1H DESCRIPCIÓN Lámpara de señalización OPERANDO Q2. pues 34 es un entero y la variable que corresponde en esa pata. 2.7 RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. es una boleana.5 RESUMEN • • • El contador es una función de computo. que sirve para registrar eventos o sucesos Existen 3 tipos de contadores CTU. ¿Usted necesariamente utilizaría un contador o temporizador? Respuesta:………………………………………………………………………………… 2. CTD. boleana Es una variable tipo INT. ¿Que el tipo de variable es la entrada CU en el contador? Respuesta:………………………………………………………………………………… 3. entero No se puede. EL tipo de variables que se usan son Boleanas y las variables tipo enteros son los valores de cuenta y de preset del contador. 3. Un contador. como por ejemplo una playa de estacionamiento donde se desea contabilizar los carros que ingresan y salen.6 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. CTUD. 4. 1. ¿Que el tipo de variable es la entrada PV en el contador? Respuesta:………………………………………………………………………………… 4. Si se desea programar una aplicación.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. 5 . ¿puedo colocar el valor 34 en la pata de entrada RESET del contador CTUD? Respuesta:………………………………………………………………………………… 1. Es una variable tipo BOOL. UNIDAD V Comparadores . . 1 Introducción .............................................................................. 5 1........................................................... 7 1....................3...........................6 Respuestas a las preguntas de autocomprobación ....................2. 9 1.......................... Comparadores ...................................Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 2: PROGRAMACIÓN AVANZADA Unidad V: COMPARADORES 1.......2........... 1 1.........................................6 Ejemplo de aplicación de los comparadores ........1 Bit ..........................4 Resumen .................5 Operaciones de transferencia ...................2 Señal análoga .....3............................. 1 1..........1........... 1 1........................................3......3................ 3 1..................3..... 2 1.....................3 Operaciones digitales ...............3 Palabra ...3......4 Operaciones de comprobación...... 1 1..........................3................................................. 1 1......................................................................2 Representación de las cantidades binarias ...............2....... 4 1.................... 9 1.3.............3...............2 Byte .....................................................................................................................................1 Tipos de señales .... 3 1.... 9 ....3..........................3 Contenido ...1. 6 1.............2 Objetivos .......................... 3 1.............. 3 1...........................................5 Preguntas de autocomprobación ................................................................................1 Señal discreta ...................... 1 1..3......... . 3.2 OBJETIVOS • Diferenciar los tipos de señales: discreta y análoga. .Lámpara indicadora. se dice: no existe tensión y existe tensión. etc.1 TIPOS DE SEÑALES Existen dos tipos de señales bien definidas que un PLC puede procesar.1 INTRODUCCIÓN A partir de éste quinto módulo aprenderemos el principio de funcionamiento de las operaciones avanzadas para la programación. Asimismo. la magnitud de la tensión no interesa.3. . es necesario identificar los tipos de señales que generalmente se encuentran dentro del sistema: señales discretas y señales análogas. Finalmente. veremos las operaciones de comparación que se usarán en las diferentes aplicaciones. estos estados cuando se relacionan.Interruptor fotoeléctrico.Interruptor de posición. de acuerdo a su condición eléctrica.Contactor. • Programar las operaciones de comparación.Pulsador. citaremos aquellos dis positivos de campo de entrada y salida de donde provienen o se asignan una señal discreta. 1. .1. 1 . etc.3 CONTENIDOS 1. Antes de ello. Como ejemplo. estas son: 1. ya que dependerá del componente electrónico que pueda asumir esta tensión nominal. . 1.1 SEÑAL DISCRETA Este tipo de señal es conocida también con los siguientes nombres: • Señal binaria.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. • Señal lógica. COMPARADORES 1. Se caracteriza porque sólo pueden adoptar uno de dos posibles estados o niveles: el estado de señal "0" y el estado de señal "1". respecto a un PLC: Entrada Salida . • Señal todo o nada (TON). Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 1. Representación de una señal discreta. 1.3.1.2 SEÑAL ANÁLOGA Se conoce a la señal análoga como aquella cuyo valor varía con el tiempo y en forma continua, pudiendo asumir un número infinito de valores entre sus límites mínim os y máximos. A continuación se citan algunos parámetros físicos muy utilizados en los procesos industriales, tal que, en forma de señal análoga pueden ser medidos y controlados. • • • • • Temperatura. Velocidad. Presión. Flujo. Nivel, etc. Figura 2. Representación de una señal análoga. 2 Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.3.2 REPRESENTACIÓN DE LAS CANTIDADES BINARIAS El PLC recibe la información proveniente del proceso, ya sea como señales discretas o análogas, a través de las tarjetas de entrada, que luego son transformadas en el CPU y almacenadas como una agrupación binaria (agrupación de unos y ceros), por lo tanto, es necesario disponer de un medio de representación que facilite su manejo y mejore la capacidad de procesamiento. Para ello se emplean con mayor frecuencia tres tipos de representaciones, éstas son: el bit, el byte y la palabra, en algunos casos se utiliza la doble palabra. 1.3.2.1 BIT El bit es la unidad elemental de información que sólo puede tomar dos valores: "1" ó "0”; es decir, un bit es suficiente para representar una señal binaria. 1.3.2.2 BYTE El byte es una unidad compuesta por una agrupación ordenada de 8 bits, es decir, ocho dígitos binarios. Los bits se agrupan de derecha a izquierda tomando como número de bit del 0 al 7. En un byte se puede representar el estado de hasta ocho señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería: Número máximo de un byte = 1 1 1 1 1 1 1 1 = 28 - 1 = 255 1.3.2.3 PALABRA Para obtener mayor capacidad de procesamiento a veces se agrupan los bytes, formando lo que se denomina la palabra. La palabra es una unidad mayor compuesta de 16 bits = 2 bytes. Los bits de una palabra se agrupan de derecha a izquierda, tomando como número de bit del 0 al 15. En una palabra se pueden representar hasta 16 señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería: Número máximo de una palabra = 216 - 1 = 65 535 3 Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 3. Representación de las cantidades binarias: bit, byte y palabra. 1.3.3 OPERACIONES DIGITALES Así como la información proveniente del proceso la podemos representar mediante los bits, los bytes y las palabras, también podemos efectuar operaciones entre ellas, tales como: comparaciones, cálculos, conversiones, movimientos, etc. Estos tipos de operaciones son necesarias utilizarlas, fundamentalmente, cuando se manejan señales análogas en aplicaciones avanzadas. Del mismo modo, como en las operaciones binarias, el usuario deberá tener presente que no todas estas funciones son posibles de programar, en la mayoría de PLCs dependerá de la habilidad del programador para combinarlas convenientemente y resolver los problemas con las operaciones disponibles. Los operandos del tipo palabra y bit interno que se utilizarán de ahora en adelante como ejemplo para programar las operaciones digitales se muestra en la Tabla 1. 4 Telemecanique y Allen Bradley.3.2 M5. es decir. Palabras o Bits Palabra Fuente Palabra destino Bit interno OPERANDO Simatic MW10 MW20 MW30 MW31 M5. mientras que la segunda puede ser variable o constante. La representación en la norma IEC 61131-3 se representa de la siguiente forma: Los operandos de entrada pueden ser de tipo BYTE. Menor o igual que. Simatic.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Tabla 1. En algunos casos es necesario que la primera variable sea netamente variable. Menor que. 5 . mostramos en la Tabla 2 la representación de las operaciones de comparación usadas para los PLCs. cuando se cumple la relación de comparación. A continuación. WORD.0 M5. Todas estas operaciones son condicionales. Mayor o igual que. DWORD. Operandos del tipo palabra y bit interno. DINT o REAL.3 Telemecanique W10 W20 W30 Allen Bradley B3:10 B3:20 B3:30 B3:0 / 5 ó B3/ 5 B5 1. Las operaciones de comparación posibles son: • • • • • • Igualdad.4 OPERACIONES DE COMPARACIÓN Estas operaciones permiten comparar dos variables o una variable con un valor numérico. INT. Desigualdad. Mayor que. se activará una señal del tipo binaria. El operando de salida siempre será una variable del tipo BOOL.1 M5. 3. Esto es. Operaciones de comparación. definir estas operaciones que permiten el intercambio de información desde un lugar a otro. 1. La manera de programarlo en los tres tipos de PLCs anteriormente señalados es como se muestra en la Tabla 3.5 OPERACIONES DE TRANSFERENCIA Es importante también.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Tabla 2. si por ejemplo queremos transferir el valor de un temporizador o contador a una palabra. tenemos que aplicar la operación de transferencia. donde el PLC copiará el valor requerido en la palabra deseada. 6 . lo explicaremos a través del siguiente ejemplo: DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Se tiene un contador C1.3. por ejemplo. se carga a una memoria especial. a través de una señal de entrada S1Q. que podría ser el valor de tiempo de otro temporizador.6 EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LOS COMPARADORES Para un mejor entendimiento del principio de funcionamiento. si el valor del contador se encuentra entre 5 y 15. deberá encenderse la lámpara H3H y finalmente. para luego transferirlo a la palabra 30 (W30). Esta tabla se interpreta así: la palabra10 (W10). respectivamente. el cual se puede pre-setear al valor de 10. Cuando el valor del contador es menor a 5 deberá encenderse la lámpara H1H. se desea supervisar el valor en que se encuentra el contador mediante 3 lámparas de señalización. se encenderá la lámpara H2H. Se pide: 1 2 Lista de ordenamiento Plano de funciones 7 . llamada “acumulador”. 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Tabla 3. que podría ser el valor del tiempo en un temporizador. Operaciones de transferencia. así también aumentar y decrementar por medio de las entradas S2Q y S3Q. Cuando el v alor es mayor a 15. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S1Q S2Q S3Q S4Q SALIDAS DESIGNACIÓN H1H H2H H2H DESCRIPCIÓN Lámpara de señalización. Lámpara de señalización. Lámpara de señalización. OPERANDO %Q2.1 %Q2.2 %Q2.3 DESCRIPCIÓN Botón pulsador N.A. (preset). Botón pulsador N.A. (incremento). Botón pulsador N.A. (decremento). Botón pulsador N.A. (reset). OPERANDO %I0.1 %I0.2 %I0.3 %I0.4 3. PLANO DE FUNCIONES 8 Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.4 RESUMEN 1. Existen dos tipos de señales en un sistema a automatizar: þ Señal discreta y þ Señal análoga. Las cantidades binarias se guardan y representan de tres maneras: ♦ Bit. ♦ Byte. ♦ Palabra. Las operaciones de comparación permiten comparar dos variables o una variable con un número, si la comparación es afirmativa, se activará una señal binaria. Las comparaciones que se pueden realizar son: ♦ Igualdad. ♦ Desigualdad. ♦ Menor que. ♦ Menor o igual que. ♦ Mayor que. ♦ Mayor o Igual que. Existe una operación denominada de transferencia, que permite copiar información de un lugar a otro. 2. 3. 4. 5. 1.5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. La señal que emite una termocupla ¿Es del tipo discreta o análoga? Respuesta:…………………………………………………………………………………….............. 2. Señale cuatro sensores de entrada del tipo discreto. Respuesta:…………………………………………………………………………………….............. 3. Si se desea verificar la igualdad de los estados de dos contadores, ¿Qué operación de comparación debemos utilizar? Respuesta:…………………………………………………………………………………….............. 1.6 RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Análogo. 2. Pulsador. Final de carrera. Interruptor de nivel. Pulsador de emergencia. 3. Igualdad. 9 UNIDAD VI Operaciones aritméticas y lógicas ...................3...........................3 Contenido ............................................... 4 1...............3.............................................. 1 1......Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 2: PROGRAMACIÓN AVANZADA Unidad VI: OPERACIONES ARITMÉTICAS Y LÓGICAS 1....5 Preguntas de autocomprobación .............1 Operaciones lógicas ............2 Operaciones aritméticas ............................3........3 Ejemplo de aplicación de las operaciones aritméticas............... 1 1........................ 6 1..............................3................................................................ 1 1................................................................................................................ 7 1....4 Resumen ....4 Ejemplo de aplicación de las operaciones lógicas .........................2 Objetivos ................................................................................................ 8 1........... 8 1.......... 1 1... Operaciones aritméticas y lógicas .....1 Introducción ...................6 Respuestas a las preguntas de autocomprobación ............. 8 .................... 1 1....................................... . Como Uds. DIVISIÓN Y RAÍZ CUADRADA). tales como: • Operaciones aritméticas (ADICIÓN. • Operaciones lógicas (AND. Las operaciones aritméticas son las siguientes: Adición: Operación donde se suman dos operandos digitales. XOR). 1.3.2 OBJETIVOS • Identificar el principio de funcionamiento de las operaciones aritméticas y lógicas. No se olvide de tener en cuenta estos recursos si enfrenta un problema. • Programar las operaciones aritméticas y lógicas. MULTIPLICACIÓN. OPERACIONES ARITMÉTICAS Y LÓGICAS 1. a medida que avanza el curso. SUSTRACCIÓN. 1. Analizar cuál de ellas ofrece la mejor alternativa. También.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. W10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 250 0 + W20 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 = W30 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 500 3000 1 . se habrán dado cuenta. debemos saber que existen varios modos de enfocar y resolver un problema.1 INTRODUCCIÓN En este sexto módulo aprenderemos el principio de funcionamiento de otras operaciones avanzadas para la programación.3 CONTENIDOS 1. se aprenden nuevas operaciones de programación que nos permiten tener más y mejores herramientas para resolver aplicaciones en el campo de a l automatización a través del PLC. lo óptimo es aquel que emplea menor cantidad de memoria en la CPU del PLC. OR. en algunos casos el resultado de la operación es transferido a otra palabra (destino).1 OPERACIONES ARITMÉTICAS Son operaciones que permiten realizar cálculos aritméticos utilizando operandos del tipo palabra. W10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 250 0 √ W30 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 50 2 . W10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 250 0 ÷ W20 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 = W30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 500 5 Raíz cuadrada: Operación donde se obtiene la raíz cuadrada de un operando digital. W10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 250 0 500 W20 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 = W30 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 2000 Multiplicación: Operación donde se multiplica dos operandos digitales. W10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 250 0 X W20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 2 = W30 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 500 0 División: Operación donde se divide dos operandos digitales.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programables Sustracción: Operación donde se restan dos operandos digitales. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Tabla 1. Operaciones Aritméticas. Según el estándar IEC 61131 3 . a otra palabra destino. O-EXCLUSIVO(XOR) Y (AND) : Operación donde se consulta si se cumplen simultáneamente los bits correspondientes a dos operandos digitales.2 OPERACIONES LÓGICAS Son operaciones que permiten realizar relaciones lógicas entre operandos del tipo palabra y cuyo resultado es transferido. donde se consulta si se cumple la los dos bits correspondientes a dos W1 0 W2 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 XOR 0 1 1 = 0 0 1 1 1 0 1 0 0 W30 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 4 .3. W10 0 0 W2 0 W3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 Y 0 1 = 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 O (OR): Operación donde se consulta si se cumplen cualquiera de los bits correspondientes a dos operandos digitales. O (OR). en algunos casos.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programables 1. Las operaciones lógicas son: Y (AND). W1 0 W20 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 O 0 1 = 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 W30 0 0 O .EXCLUSIVO (XOR): Operación condición de solamente uno de operandos digitales. tal como se muestra en la siguiente tabla: Tabla 1.0 Bit Interno M5. Operaciones lógicas. como en el caso de los comparadores. vamos a considerar como nomenclatura los operandos del tipo palabra y bits internos que se utilizarán para la programación en los PLCs: Simatic.3 Tabla 2. Palabras o Bits Palabra Fuente Palabra Destino OPERANDO Simatic MW10 MW20 MW30 MW31 M5.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Análogamente. B5 B3: 0 / 5 ó B3 / 5 Telemecanique W10 W20 W30 Allen Bradley B3:10 b3:20 B3:30 En el estándar IEC 61131 se representa: 5 . Operandos del tipo palabra y bit interno.1 M5.2 M5. Telemecanique y Allen Bradley. 3.2 %I0.A.A. OPERANDO %I0. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN S0Q S1Q S2Q S3Q DESCRIPCIÓN Botón pulsador N.A.A. Botón pulsador N. al cual se puede pre-setear al valor de 10 a través de una señal de entrada S1Q. lo explicaremos a través del siguiente ejemplo: DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: El valor de un contador C1. tales como: • • • • Sumar el valor de 5 y transferirlo a la palabra 10. Restar el valor de 5 y transferirlo a la palabra 12. Multiplicar por 2 y transferirlo a la palabra 14. Finalmente. se desea realizar operaciones aritméticas con el valor actual del contador. Dividirlo entre 2 y transferirlo a la palabra 16.3 EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LAS OPERACIONES ARITMÉTICAS Para entender mejor el principio de funcionamiento. Botón pulsador N.3 2. considerar en el contador una entrada de reset gobernado por S0Q. como también aumentar y d ecrementar por medio de las entradas S2Q y S3Q respectivamente. DIAGRAMA DE FUNCIONES 6 . Botón pulsador N.0 %I0. Se pide: 1 2 Lista de ordenamiento Plano de funciones 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programables 1.1 %I0. Considere que el valor de la palabra 10 proviene del estado del contador 2.4 EJEMPLO DE APLICACIÓN DE OPERACIONES LÓGICAS Para un mejor entendimiento del principio de funcionamiento. se denomina “enmascaramiento”. sea colocando a cero o en uno los bits de una palabra. Se pide: 1 1. mientras que los restantes 8 últimos bits en cero. según su valor real.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. Diagrama de Funciones DIAGRAMA DE FUNCIONES 7 . o sea.3. A esta forma de acondicionar una palabra. solamente los 8 primeros bits de la palabra 10 hábiles. observemos el siguiente ejemplo: DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Se desea tener en la palabra 20. 8 . Mencione dos aplicaciones de programación para los cálculos aritméticos..………………………………………………... 4....... 1....... Respuesta:………………....………………… . Or.. División... Restar el valor corriente de dos temporizadores.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programables 1.4 RESUMEN 1... 3. Respuesta:……………….. En que para el primer módulo es referido a valores binarios y de este módulo (operaciones lógicas) a valores del tipo palabra.5 And. Multiplicación.………………………………………………. Las operaciones lógicas que se pueden realizar son: • • • 1.. 3.………………………………………………. Las operaciones aritméticas que se pueden programar en un PLC son: • • • • • Adición... ¿Cuál es la diferencia entre la función AND del primer módulo y la operación AND de este módulo?...………………… . ¿De qué tipo son los operandos en los cálculos aritméticos? Respuesta:………………. 2. 2... Sustracción. PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Or...………………… ...excluxiva..6 RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Del tipo palabra. Sumar el estado de dos contadores. Raíz cuadrada. 2.... UNIDAD VII Programación Analógica . . ............ 1 1...... 1 1...................1 Introducción ..2 Funcionamiento de los módulos análogos de PLC Micrologix 1000 Analog (Allen Bradley)......................................................................................13 ...............................3.........4 Escalamiento .............. 1 1..................................................................... 8 1...................................................................................................................Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 3: PROGRAMACIÓN ANALÓGICA Unidad VII: PROGRAMACIÓN ANALÓGICA 1..................... Programación de módulos análogos..................................................3 Aplicación.........2 Objetivos ........3 Contenido ............................................3. 1 1.....................3. 7 1..................................... 1 1.....1 Principio de funcionamiento de los módulos análogos ...................3...... . así como las funciones y operaciones lógicas dis cretas y digitales. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS ANÁLOGOS 1. estamos en condiciones de programar los módulos análogos. Analizar el fundamento de los bloques de escalamiento.3 Reconocer el principio de funcionamiento de los módulos análogos. 1.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. escaneando los cuatros canales 1 .3. Asi tambien. tal como PSI o grados. Reconocer las características de cada módulo de entrada y salida. lo cual hace a veces necesario escalar sus rangos propios de los módulos de E/S analógicas a valores de ingeniería por ser mas útiles a los operadores de los procesos. la escala numérica usada para las variables de procesos (PV) y variables de control (CV) son generalmente unidades de ingeniería.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ANÁLOGOS (TELEMECANIQUE) DE LOS MÓDULOS Principio de funcionamiento de los módulos de entrada análogos: • TSX AEG 4110 ( ±10V ) • TSX AEG 4111 ( 4/20mA ) Cuentan con un solo conversor análogo-digital (ADC) y con un tiempo de conversión de 80ms/canal.1 INTRODUCCIÓN Ahora que tiene los conocimientos necesarios para identificar las partes del PLC. tenga presente que las señales análogas pueden provenir de la captación de la temperatura. desde su configuración hasta el algoritmo que gobierna la lógica de un proceso. CONTENIDOS 1. Para implementar en un PLC AB se usa la instrucción de escalamiento SCL. En este módulo. Desarrollar bloques de escalamiento. Configurar los módulos análogos. presión velocidad. etc.2 OBJETIVOS • • • • • 1. se estudiarán las técnicas para programar las interfases análogas. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable secuencialmente. Los valores de los dos canales son escaneados alternativamente. Diagrama de bloques del funcionamiento de un módulo de entrada análoga. Figura 1. Al mismo tiempo en que se almacena el valor digital de la entrada i en la palabra registro IWx. Diagrama de bloques del funcionamiento de un módulo de salida análogo. Principio de funcionamiento de los módulos de salida análogos: • TSX ASG 2000 ( ±10V ) • TSX ASG 2001 ( 4/20mA ) Cuentan con dos circuitos conversores análogo-digital (DAC). Figura 2. La transferencia del valor digital hacia el módulo de salida es realizada por medio del multiplexado controlado por el procesador del PLC. • Bits de falla y • Palabras de registro de E/S. Bits y palabras utilizados en los programas Los bits y las palabras que permiten comunicar los módulos de E/S análogos con el programa del usuario son : • Bits de entrada discreta.i se está multiplexando la señal análoga (i+1) e iniciando su conversión. Bits de entrada discreta 2 . 1(primera extensión) .0 @ Ix. 2(segunda extensión) .3 es seteado a uno. Son usados para los módulos de E/S. Por otro lado. o (21) para el módulo de salida análogo. Si el nivel de corriente en una entrada es inferior de 0. este bit es seteado a cero en: • Inicialización (INIT) • Re-arranque en frío o caliente • Ninguna medición es realizada en un período de 1 segundo Bits de fallas Estos bits son disponibles en modo lectura y son seteados a 1 en situaciones de falla en el bus o cuando se origina una falla en alguna parte del módulo. En todos los otros casos estos bits permanecen en cero.3 Estos bits son solamente significativos cuando se usan los módulos de entrada del tipo corriente (4/20mA) configurado para un procesamiento con cambio de rango. entonces se detecta una falla por continuidad y el bit correspondiente a esta entrada: Ix. Validación de la medición: Ix.0 a Ix.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Prueba de continuidad: Ix. Es seteado a 1 por el procesador tan pronto como la medición siguiente es realizada.0 ó Sx=1: Detecta todas las fallas e indica cualquier variación entre el código de configuración declarado en la configuración de las E/S. con el código (27) perteneciente al módulo de entrada análogo. 3(tercera extensión) Sx.4 Este bit es accesible en modo lectura por el programa y se usa para los módulos de entrada.5 mA. 3 . 6 5 4 3 2 1 0 Sx å Dirección del módulo: . 2 (segunda extensión) .7 dirección del módulo: .0 a IWx. • Corrimiento de la escala. 3 (tercera extensión) modo de escanear: .3: Falla por intercambio de módulo Palabras de registro para los módulos de E/S Palabra de registro de salida OWx.1: Falla de la fuente de alimentación Sx. 1 (primera extensión) .7 : configuración con dos canales escaneados alternativamente el 0 y el 1 y con corrimiento de escala Palabras de registro de E/S • Las palabras de registro de entradas (IWx. 4 (0100): todos los canales en alternancia corrimiento de la escala para módulos de (4/20 mA) únicamente: .3) son aquellas donde se transfieren los valores digitales correspondientes a las señales de entrada análogas de los canales del 0 al 3 respectivamente. Es importante resaltar que ante un re-arranque en frío el módulo trabajará con la siguiente configuración: escaneando en los 4 canales y sin cambio de rango. 0 (0000): no hay corrimiento (valor por defecto) .7 es accesible a través d el programa del usuario en modo escritura y es usado para configurar a los módulos análogos de entrada los siguientes parámetros : • Modo de escanear.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Sx.1 y 2 en alternancia . 0 (0000): todos los canales en alternacia (valor por defecto) . 1 (0001): corrimiento de 250 puntos Ejemplo: H´0012´ OW1.7 (en modo configuración) La palabra de registro OW x. 4 . 2 (0010): los canales 0 y 1 en alternacia .2: Falla del módulo Sx. 1 (0001): solamente el canal 0 . 15 7 43 0 OWx. 3 (0011): los canales 0. 0 IWx. 5 .2 IWx.0 OWx. Figura 3. Correspondencia A/D en un módulo de entrada. Estos valores son tomados de los canales 0 y 1 para gobernar los actuadores análogos.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Canal 0 Canal 1 Canal 2 Canal 3 • IWx. lo que permite codificar ±2047 puntos a escala máxima. Canal 0 Canal 1 OWx.0 y OWx.1) son aquellas de donde se transfieren los valores digitales hacia los módulos de salida para luego convertirlos en valores análogos.1 IWx.3 Las palabras de registro de salidas (OWx.1 Correspondencia análogo-digital en un módulo de entrada (Telemecanique) La resolución del valor digital está determinada sobre un rango máximo de 11 bits+1 bit para el signo. 250 .00 .000 .752 16uA Id=(Ia-4)/0.00 0.752 16.016 Vd y Id = valor digital almacenado en la palabra registro.i Decimal TSX AEG 4110 (-10/+10V) 20.000 0. 6 . Si este valor sobrepasa dicho rango.2.1 000 .000 . Va y Ia = valor de la entrada análoga expresado en V y mA respectivamente.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Tabla 1 Valores característicos de los módulos análogos de entrada IWx.00 .10.16.2 047 .016 4.32.000 . (*) LSB = bit menos significativo.000 .32.016 0.752 16uA Id=Ia/0.2 297 Valor LSB (*) Fórmula de conversión 32.000 .47 17.000 4.752 . lo que permite codificar ± 2 047 puntos a escala máxima.20.4. automáticamente queda limitado por el sistema operativo del PLC tal como se muestra en la siguiente Figura.000 0.50 .752 28.47 10mV Vd=Va x 100 TSX AEG 4111 (4/20mA) Sin cambio 2 047 1 797 1 000 1 0 . Correspondencia digital-análogo en un módulo de salida (Telemecanique) La resolución del valor digital del conversor digital – análogo (DAC) está determinada sobre un rango máximo de 11 bits + 1 bit para el signo.016 Con cambio 32.12.01 0.28.97 10.752 20. 016 x Id+4 Vd y Id = valor digital suministrado por el programa del usuario (contenido en la palabra OWx.00 .1 100 .3.016 4.00 10.10.2 047 Valor LSB (*) Fórmula de conversión TSX ASG 2000 (-10/+10V) Saturación Saturación 11. (*) LSB = Bit menos significativo.00 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 4. Valores característicos en los módulos análogos de salida. OWx.600 20.i Decimal 2 047 1 200 1 100 1 000 1 0 .11.250 . 1.000 0 0 (limitado) 0 (limitado) 0 (limitado) 16uA Ia = 0. Tabla 2.000 4.000 21.01 0.2.1 000 .00 Saturación 10mV Va=Vd/100 TSX ASG 2001 (4/20mA) Saturación 24.i) Va y Ia = voltaje y corriente suminis trado por el módulo expresado en V y mA respectivamente. Correspondencia D/A en un módulo de salida.50 .00 0.2 FUNCIONAMIENTO DE LOS MÓDULOS ANÁLOGOS MICROLOGIX 1000 ANALOG (ALLEN BRADLEY) DE PLC Datos de funcionamiento de los módulos de entrada análogos: 7 . la lámpara H2 estará encendida.3. la bomba debe funcionar en operación manual a través de (S0 y S1) o automático por el sensor de nivel (R).Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. cuando la bomba funciona. ESQUEMA TECNOLÓGICO Se pide: 1 2 3 Lista de ordenamiento Diagrama de contactos Diagrama de conexiones 8 . El sistema incluye un panel de lámparas indicadoras (H0.3 APLICACIÓN CONTROL DE NIVEL DE AGUA EN UN TANQUE CON MEDICIÓN POR SENSOR DE RESISTENCIA DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA: Una bomba debe llenar agua a un tanque cuando se arranca su motor por intermedio del pulsador de arranque S0 o cuando el nivel de agua es mínimo. si el tanque está lleno. H2). la lámpara H1 estará encendida y finalmente si el tanque está vacío. la lámpara H0 se enciende permanentemente. H1. tal que. con una frecuencia de 250Hz. el cual se conecta a la entrada análoga de tensión. El control automático se da por intermedio de un TRANSDUCTOR de nivel. 10V indica que el tanque se encuentra lleno y 0V se encuentra vacío. Por lo tanto. la bomba deja de funcionar cuando se activa el pulsador de parada (S1) o cuando el nivel de agua está en máximo. en caso de una falla en el motor de la bomba por sobrecarga. el encendido de la lámpara H0 pasa a ser intermitente. Del mismo modo. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓ N S0 S1 F2F R SALIDAS DESIGNACIÓ DESCRIPCIÓN OPERAND N O H0 Lámpara de señalización (bomba O0.A. DIAGRAMA DE CONTACTOS TELEMECANIQUE DESCRIPCIÓN Pulsador de arranque N.C.1 H2 Lámpara de señalización (tanque vacío).2 IW1.0 9 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Solución en PLC TELEMECANIQUE TSX 17-20 1. O0.3 2. H1 Lámpara de señalización (tanque lleno). O0.1 I0.0 funcionando). O0. Pulsador de parada N.C.0 I0.2 K1M Contactor principal. Sensor de nivel por resistencia variable OPERAND O I0. Relé térmico N. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable H´0001´ 0W1.0 B0 IW1.0 : bit de protección conrtra fallas B0 W0 1200 Protección contra saturación 0 W1 Nivel Mìnimo 10 W2 H2 W1 = W0 Lámpara de tanque vacio H1 W2 W0 Lámpara de tanque lleno 10 .un canal escaneado .0 W0 Lectura de la señal análoga de entrada S1.7 Configuración: .sin cambio de rango S1. Automatización Lógica Programable S0 K1M S Tecsup Virtu@l Arranque de la bomba H2 F2 K1M R Parada de la bomba S1 H1 K1M H0 Lámpara de funcionamiento de la bomba .normal .falla por sobrecarga B1 F2F B2 T1 T 2s 0 B1 Generador de onda ON-DEL B1 T2 T 2s 0 B2 ON-DEL 11 . DIAGRAMA DE CONEXIONES AC/DC AC/DC I>> H0 H1 H2 K1M L1 L2 COM O/0 COM O/1 COM O/2 O/3 COM O/4 O/5 O/6 O/7 CH2 2 - CH3 3 - PLC COM I/0 E/A I/9 I/10 I/11 CH0 0 I/1 I/2 I/3 COM I/4 I/5 I/6 I/7 I/8 - CH1 1- +0.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 3.10V U S0 AC/DC S1 F2F P 12 ... 000.– entrada mín. grados centígrados. • La fuente es una dirección de palabra. RPM. El resultado redondeado se añade al valor de offset y se coloca en el destino.767. En el PLC esto se encuentra en forma de bloque ya listo para usar o de no ser así se deberá implementar. como el cambio de escala numérica. etc. 13 . desde valores definidos por los mismos módulos de entrada análoga y los valores usados por los operadores de procesos que son generalmente valores de ingeniería.3. • El régimen (o pendiente) es el valor positivo o negativo que usted introduce dividido entre 10. – (entrada min.)/(entrada máx. × pendiente) 1. el valor en la dirección de fuente se multiplica por el valor del régimen.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. • El offset puede ser una constante de programa o una dirección de palabra..4.) x = valor de entrada b = offset (intersección y) = escala mín. es decir bar. 1. Puede ser una constante de programa o una dirección de palabra.3.2 Cómo introducir parámetros El valor para los parámetros siguientes es entre –32.3.1 En el caso del PLC MICROLOGIX 1000.4 ESCALAMIENTO Escalamiento en el PLC se entiende.768 a 32. la fórmula siguiente para convertir los datos de entrada analógicos en unidades de ingeniería: y = mx + b Donde: y = salida escalada = (valor de entrada x pendiente) + offset m = pendiente = (escala máx.4. cm. se cumple lo siguiente: Cuando esta instrucción es verdadera.–escala mín. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.3.4.3 Ejemplo de aplicación 1 Conversión de una señal de entrada analógica de 4 mA– 20 mA en una variable de proceso PID Cómo calcular la relación lineal Use las ecuaciones siguientes para expresar las relaciones lineales entre el valor de entrada y el valor con escala resultante: 14 . UNIDAD VIII Funciones Avanzadas en Control Continuo . . ....................................3 Caso de PLC Micrologix 1000........ 1 1... 1 1...........................................................................4 Aplicación.......Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 3: PROGRAMACIÓN ANALÓGICA Unidad VIII: FUNCIONES AVANZADAS EN CONTROL CONTINUO 1........................................................1 El concepto PID ..........................11 ......................................3.................................................................. 1 1............................ 2 1... Funciones avanzadas en control continuo ................. 2 1..................... 1 1...............................................................................................................1 Introducción .............3....... 1 1......3.....3..2 La ecuación PID.......3 Contenido ..........................................2 Objetivos .......... . CONTENIDOS 1.1 INTRODUCCIÓN La escala numérica usada para las variables de procesos (PV) y variables de control (CV) son generalmente unidades de ingeniería. FUNCIONES AVANZADAS EN CONTROL CONTINUO 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. lo cual hace a veces necesario escalar sus rangos propios de los módulos de E/S analógicas a valores de ingeniería por ser mas útiles a los operadores de los procesos. Para implementar en un PLC AB se usa la instrucción de escala miento SCL. Un ejemplo del régimen de caudal/nivel de fluido se muestra abajo. 1.1 EL CONCEPTO PID El control en lazo cerrado PID retiene una variable de proceso a un punto de ajuste deseado.2 OBJETIVOS • • • • 1. Figura 1. Diagrama de bloques del funcionamiento de un control PID de Nivel. En las aplicaciones de control de procesos continuos el tipo de control usado mas popular es el control PID.3 Analizar el fundamento de los bloques de escalamiento. Analizar el principio de fucnionamiento de los Bloques PID. 1 . Desarrolar bloques de escalamiento. en este capitulo implementaremos controles de este tipo. Implementar programas con bloques de control PID. tal como PSI o grados.3. El término integral también se borra cuando el renglón es falso. Cuanto más grande sea el error entre el punto de ajuste y la entrada de variable de proceso. 1.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l La ecuación PID controla el proceso enviando una señal de salida a la válvula de control. Un valor adicional (alimentación hacia adelante o bias) se puede añadir a la salida de control como offset. si intenta mover un valor de punto (coma) flotante a uno de los parámetros PID usando la lógica de escalera. SE TIENE LOS SIGUIENTE: 1.3. El resultado del cálculo PID (variable de control) impulsará la variable de proceso que controla hacia el punto de ajuste.3.2 LA ECUACION PID La instrucción PID usa el algoritmo siguiente: Ecuación estándar con ganancias dependientes: Las constantes de ganancia estándar son: 1. 2 . la instrucción PID se coloca en un renglón sin lógica condicional. tanto más grande es la señal de salida y vice versa. ocurrirá una conversión de punto (coma) flotante a entero.3. Por lo tanto. Nota La instrucción PID es un tipo de algortimo PID de sólo entero y no le permite introducir valores de punto (coma) flotante para sus parámetros.3 EN EL CASO DE PLC MICROLOGIX 1000. La salida permanece a su último valor cuando el renglón es falso.1 Cómo introducir parámetros Normalmente.3. Este valor también podría ser un valor de entero si decide scanear su valor de entrada de antemano al rango 0–16383. Por ejemplo. variable de proceso y variable de control después de colocar la instrucción PID en un renglón: • El bloque de control es un archivo que almacena los datos requeridos para operar la instrucción. La configuración del bloque de control se ilustra en la página 9–11. 16383 es el 100%. Esto evita el reuso imprevisto de las direcciones de bloque de control PID por otras instrucciones en su programa. Esto es normalmente un valor de entero para que usted pueda escalar el rango de entrada PID según el rango analógico específico que su aplicación requiere. No escriba a las direcciones de bloque de control con otras instrucciones en su programa excepto según lo descrito más adelante en este capítulo.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Durante la programación. La ilustración a continuación muestra una instrucción PID con direcciones típicas para estos parámetros introducidos: 3 . La longitud de archivo se fija a 23 palabras y se debe introducir como dirección de archivo de entero. Por ejemplo N10:0. Esta dirección puede ser la ubicación de la palabra de entrada analógica donde el valor de la entrada A/D se almacena. El valor de salida tiene un rango de 0 a 16383. usted introduce las direcciones del bloque de control. Si vuelve a usar un bloque de datos que fue asignado anteriormente para otro uso. la introducción de N10:0 asignará los elementos N10:0 a N10:22. • La variable de proceso PV es una dirección de elemento que almacena el valor de entrada de proceso. Recomendamos que use un archivo de datos único para contener sus bloques de control PID. es buena práctica poner primero a cero los datos. • La variable de control CV es una dirección de elemento que almacena la salida de la instrucción PID. ) Manual indica que el usuario establece el valor de salida. el tiempo de escán de su procesador debe ser un mínimo de diez veces más rápido que el tiempo de actualización del lazo paraevitar inexactitudes o perturbaciones. Automático indica que el PID controla la salida. entonces el intervalo de tiempo STI también debe ser igual a 10 (para 10 ms). Establezca el período STI en la palabra S:30. y la rutina STI debe tener un intervalo de tiempo igual al ajuste del parámetro de “actualización del lazo” PID. bit 2) alterna los valores E=SP– PV y E=PV–SP. Cuando selecciona STI. La acción inversa (E=SP–PV) causa que la salida CV incremente cuando la salida 4 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l La columna izquierda en la ilustración anterior enumera otros parámetros de instrucción PID que debe introducir. bit 0) alterna los valores temporizados y STI. (El bit está establecido. bit 1) alterna entre automático y manual. la instrucción PID debe ser programada en una subrutina de interrupción STI. • Automático/manual AM (palabra 0. El límite de salida también se aplica en el modo manual. si el tiempo de actualización del lazo contiene el valor 10 (para 100 ms). una aplicación de enfriamiento). La acción directa (E=PV–SP) causa que la salida CV incremente cuando la salida PV es mayor que el punto de ajuste SP (por ejemplo. Nota Cuando usa el modo temporizado. le recomendamos que efectúe los cambios en el modo manual. • El control CM (palabra 0. seguido por un retorno al modo automático. (El bit se ha puesto a cero. • El modo TM (word 0. STI indica que el PID actualiza su salida cada vez que se escanea.) Cuando haga ajustes. Temporizado indica que el PID actualiza su salida al régimen especificado en el párametro de actualización del lazo. Por ejemplo. La regla general es establecer este valor a 1/8 del tiempo integral de arriba. escriba el valor en N10:2 si su bloque de control es N10:0). este parámetro corresponde al valor del punto de ajuste en unidades de ingeniería cuando la entrada de control es cero. Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 – El rango válido es 0 a 32767. Anote que el valor 1 añadirá el término integral mínimo posible en la ecuación PID. – Escala máxima Smax (palabra 7) – Si el punto de ajuste debe ser leído en unidades de ingeniería. con un rango de 0. En caso contrario. Escriba el valor en la tercera palabra en el bloque de control (por ejemplo.01 a 2.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable PV sea menor que el punto de ajuste SP (por ejemplo. – – – – Régimen Td (palabra 5) es el término derivativo. El rango válido es ±16383 a +16383. El restablecimiento Ti (palabra 4) es la ganancia integral. con un rango de 0. Esta palabra no es afectada por el bit RG. Sin escala. 5 .5 minutos por repetición. La ganancia Kc (palabra 3) es la ganancia proporcional. una aplicación de calefacción). Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 – El rango válido es 0 a 32767 minutos/repetición. El punto de ajuste SP (palabra 2) es el punto de control deseado de la variable del proceso. El rango de ajuste es 0. Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 – El rango válido es ±32768 a +32767. el rango de este valor es 0– 16383. el rango es de escala mínima (palabra 8) a escala máxima (palabra 7). – Escala mínima Smin (palabra 8) – Si el punto de ajuste debe ser leído en unidades de ingeniería. El rango válido es ±16383 a +16383.1 a 25. Puede cambiar este valor con las instrucciones en su programa de escalera. entonces este parámetro corresponde al valor del punto de ajuste en unidades de ingeniería cuando la entrada de control es 16383. Específico para SLC 5/03 and SLC 5/04 – El rango válido es 0 a 32767 minutos.1 a 25.55 minutos.5 La regla general es establecer esta ganancia a la mitad del valor necesario para causar que la salida oscile cuando los términos de restablecimiento y régimen (abajo) se ponen a cero. La regla general es establecer el tiempo de restablecimiento para que sea igual al período natural medido en la calibración de ganancia de arriba. el rango es de escala mínimia (palabra 8) a escala máxima (palabra 7). Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 – El rango válido es 0. este valor debe ser igual al valor de intervalo de tiempo STI de S:30. – 6 . ó 16383 a –16383 cuando no hay escala.24 segundos. La banda muerta. Sin escala.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Específico SLC 5/03 y SLC 5/04 – El rango válido ±32768 a 32767. Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04: Los errores con escala s mayores que +32767 ó menores que ±32768 no se pueden representar. La banda muerta se extiende sobre y debajo el punto de ajuste según el valor que usted introduce. Si el error con escala es mayor que +32767. Esto significa que la banda muerta estará en efecto sólo después que la variable de proceso PV entre en la banda muerta y pase a través del punto de ajuste SP. La banda muerta se introduce en la intersección con cero de la variable de proceso PV y el punto de ajuste SP. Rango: escala máxima a –escala mínima. Actualización del lazo (palabra 13) es el intervalo de tiempo entre los cálculos PID. se representa como +32767. L a entrada es en intervalos de 0. El uso de Smin – Smax no minimiza la resolución PV PID. Si el error con escala es menor que ±32768. En el modo STI. – – El proceso con escala PV (palabra 14) se usa para la muestra en pantalla únicamente. La regla general es introducir un tiempo de actualización del lazo cinco a diez veces más rápido que el período natural de la carga (determinado poniendo los parámetros de restablecimiento y régimen a cero y luego incrementando la ganancia hasta que la salida comience a oscilar). se representa como ±32768.55 segundos. el rango de este valor es 0–16383.01 segundo.01 a 10. Nota La escala Smin – Smax le permite introducir el punto de ajuste en unidades de ingeniería. Si no. Este es el error de escala según es seleccionado por el parámetro de modo de control. El rango válido es 1 a 2. Este es el valor con escala de la variable de proceso (la entrada analógica). error y PV se mostrarán en unidades de ingeniería. – La banda muerta DB (palabra 9) es un valor no negativo. Error con escala (palabra 15) se usa para visualización solamente. Todavía se espera que el PV de la variable de proceso se encuentre dentro del rango de 0 a 16383. El rango válido es 0 a la escala máxima ó 0 a 16383 cuando no hay escala. bit 3) alterna entre Sí y No. – La salida CV% (palabra 16) muestra la salida CV real de 0 a 16383 en términos de porcentaje. Cuando usa un dispositivo que no sea APS. se representa como +32767. es para la visualización únicamente. Si el error con escala es menor que ±32768.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Nota Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04: Los errores con escala mayores que +32767 ó menores que ±32768 no se pueden representar. se representa como ±32768. Seleccione Sí. Si el error con escala es mayor que +32767. si desea limitar la salida a los valores mínimos y máximos. puede cambiar la salida CV% y el cambio se aplicará a CV. El escribir a la salida CV% con su programa de usuario o un dispositivo de programación no inteligente no afectará el CV. Si seleccionó el modo manual y usa un monitor de datos APS. (El rango es 0 a 100%.) Si usted seleccionó el modo AUTO con la tecla de llave F1. 7 . • El límite de salida (CV) OL (palabra 0. debe escribir directamente a CV que tiene un rango de 0 a 16383. 8 . Se establece cuando el modo TEMPORIZADO está en efecto. Este bit puede ser establecido o poner a cero por medio de instrucciones en su programa de escalera. bit 01) especifica la operación automática cuando se pone a cero y la operación manual cuando se establece. • El bit de límite de salida habilitado OL (palabra 0. Este bit se puede establecer o poner a cero por medio de instrucciones en su programa de escalera.3. • El bit manual/automático AM (palabra 0. bit 0) especifica el modo PID. bit 02) se pone a cero si el control es E=SP–PV.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. bit 03) se establece cuando ha seleccionado limitar la variable de control usando la tecla de función [F4]. bit 4) Cuando se establece.01 y multiplicador de ganancia de .2 Indicadores de instrucción PID La columna derecha de la pantalla anterior muestra varios indicadores asociados con la instrucción PID. Se establece si el control es E=PV–SP. Este bit se puede establecer o poner a cero por medio de instrucciones en su programa de escalera. este bit causa que el valor de restablecimiento de minuto/repetición y el multiplicador de ganancia sean mejorados por un factor de 10 (multiplicador de restablecimiento de .3. La sección siguiente describe estos indicadores: • El bit de modo de tiempo TM (palabra 0. Se pone a cero cuando el modo STI está en efecto. • Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 – Bit de mejoramiento de restablecimiento y rango de ganancia RG (palabra 0.01). • El bit de modo de control CM (palabra 0. Este bit se puede establecer o poner a cero por medio de instrucciones en su programa de escalera. bit 07) Cuando está establecido. bit 05) se pone a cero cuando se especifican los valores de escala del punto de ajuste.0.) • El indicador de punto de ajuste de escala SC (palabra 0. • El tiempo de actualización del lazo demasiado rápido TF (palabra 0. Cuando se pone a cero.6 segundos/repetición) se aplicará al algoritmo integral PID. Este bit es usado únicamente por los procesadores SLC 5/03 y SLC 5/04. Observe que el multiplicador de régimen no es afectado por esta selección. este bit permite que el cálculo de derivativa (régimen) sea evaluado de la misma manera que la instrucción 5/02 PID (donde la derivativa se realiza en el PIV).1 y multiplicador de ganancia de 0. El valor de ganancia de 1 indica que el error será multiplicado en 0. trate de corregir el problema actualizando su lazo PID a un régimen más lento o moviendo la instrucción PID a una rutina de interrupción STI. puede alterar el estado de este bit directamente en el bloque de control. este bit permite que el valor de restablecimiento de minutos/repetición y el valor del multiplicador de ganancia sean evaluados en las mismas unidades que la instrucción 5/02 PID (multiplicador de restablecimiento de 0. bit 06) está establecido por el algoritmo PID si el tiempo de actualización del lazo que ha especificado no puede ser realizado por el programa en cuestión (debido a límites de tie mpo de escán).01 y aplicado al algoritmo PID. puede no permitirle introducir este bit. Las ganancias de restablecimiento y régimen aparecerán con error si la instrucción funciona con este bit establecido. • DB.01 y aplicado al algoritmo PID.01 minutos/repetición (0. bit 08) se establece cuando la variable de proceso se encuentra dentro del rango de banda muerta de intersección con 0. establecido cuando el error está en DB (palabra 0. Sin embargo.1). este bit causa que el cálculo de derivativa (régimen) sea evaluado en el error en vez del PIV. Si este bit está establecido.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Ejemplo con el juego de bit 4 El valor de restablecimiento de 1 indica que el valor integral de 0. (La edición inicial del software. 9 .6 segundos/repetición) se aplicará alalgoritmo integral PID. versión 4. Cuando se pone a cero. El valor de ganancia de 1 indica que el error será multiplicado en 0.01 minutos/repetición (0. Ejemplo con el juego de bit 4 El valor de restablecimiento de 1 indica que el valor integral de 0. • Bit de acción de derivativa (régimen) DA (palabra 0. bit 15) se establece mientras que el renglón de la instrucción PID se habilita. • El PID habilitado EN (palabra 0. bit 11) se establece cuando el punto de ajuste excede el valor con escala máximo o es menor que el valor con escala mínimo. • El PID efectuado DN (palabra 0. bit 13) se establece en escanes donde el algoritmo PID se calcula. • La variable de proceso fuera de rango PV (palabra 0. Se calcula al régimen de actualización del lazo. límite superior UL (palabra 0. • La alarma de salida.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l • La alarma de salida. bit 12) se establece cuando la variable de proceso sin escala (o sin procesar) excede 16838 ó es menor que cero. • El punto de ajuste fuera de rango SP (palabra 0. límite inferior LL (palabra 0. bit 09) se establece cuando el CV de de salida de control calculado excede el límite CV superior. bit 10) se establece cuando el CV de salida de control calculado es menor que el límite CV inferior. 10 . Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.3. Los indicadores de instrucción PID (palabra 0) y otros parámetros se ubican de la manera siguiente: 11 .3.3 Configuración del bloque de control La longitud del bloque de control se fija a 23 palabras y se debe programar como archivo de entero. Este ejemplo se proporciona principalmente para mostrar las técnicas de escala correctas. Se usan los parámetros siguientes se usan: • Archivo de subrutina STI (S:31) = 3 • Punto de ajuste STI (S:30) = 10 • Bit de habilitación STI (S:2/1) = 1 12 .3. Muestra una entrada analógica de 4 a 20 mA y una salida analógica de 4 a 20 mA.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1.4 APLICACIÓN El diagrama de escalera siguiente muestra un lazo PID típico que se programa en el modo STI. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 13 . Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l La rutina STI debe tener un intervalo de tiempo equivalente al establecimiento del parámetro de “actualización del lazo” PID. 14 . UNIDAD IX Grafcet . . ....... 1 1.21 1.................... 1 1.........................................................11 1................... 2 1....3....................................................3............... Programación en Carta de Funciones Secuenciales (GRAFCET).......3....Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 4: GRAFCET Unidad IX: GRAFCET 1........... 1 1..3 Contenido .......................................................... 4 1..................................................................2 Objetivos ....................23 1..............8 Soporte técnico ..........................5 Grafcet con secuencia exclusiva ....5 Preguntas de autocomprobación ..............1 Tratamiento del programa Grafcet .........................................................................................6 Grafcet con secuencias simultáneas ........12 1.4 Grafcet con secuencia lineal ...4 Resumen ...............................7 Criterios técnicos para seleccionar un PLC...3.............3............3.........2 Representación de los elementos Grafcet......................14 1....................................................6 Respuestas a las preguntas de autocomprobación ...24 .........................................................................16 1.... 6 1......................3....................22 1.................................... 9 1............1 Introducción .............3 Criterios técnicos para seleccionar un PLC ..........................................3................ . PROGRAMACIÓN EN CARTA DE FUNCIONES SECUENCIALES (GRAFCET) 1. Diferenciar las partes y secuencias de la programación. es seleccionar dicho equipo. Aplicar las reglas de programación. Estas formas de programación son. y que en algunos casos son suficientes para cubrir una gran cantidad de aplicaciones del tipo general.2 OBJETIVOS • • • • Identificar al Grafcet como otra alternativa de programación. Identificar los criterios para seleccionar al PLC de acuerdo a ciertos requerimientos. actualmente. las más difundidas. que se basan en datos técnicos de hardware y software del PLC. Adicionalmente existe otra alternativa cuyo principio de funcionamiento es diferente. aprendió a programar mediante : • • Diagrama de contactos y Plano de funciones. cuando una empresa comienza a tomar decisiones de implementación de PLCs. Otro de los aspectos en lo que estamos comprometidos. 1. especialmente en los proyectos secuenciales. 1 . En el presente módulo trataremos también sobre los principales criterios de selección. pero con más ventajas y potencialidades porque utiliza menos tiempo en la solución de aplicaciones.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. según el tipo de secuencia.1 INTRODUCCIÓN Hasta el módulo anterior. aún con pocos recursos • Es de fácil enfoque y emplea el menos tiempo en la solución de aplicaciones industriales que cualquier otra representación. • Permite detectar las fallas en los sensores y los actuadores del modo más rápido.Transición 2 . considerado como una excelente herramienta de representación. hidráulica o las combinaciones de las anteriores.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. 1 Grafcet : Gráfico de mando Etapa . representar e interpretar fácilmente las funciones de los automatismos secuenciales. por cualquier persona. tiene las siguientes características: • Utiliza una simbología sencilla y clara. sin requerir conocimientos avanzados ni práctica en infórmatica. electrónica. cómodo y fácil. El Grafcet. es un método gráfico de programación que permite describir. • Es un excelente medio de documentación por su claridad para expresar el funcionamiento de los automatismos. • Es comprensible especializados. sea ésta: eléctrica.3 CONTENIDOS El Grafcet1 denominado también Carta de Funciones Secuenciales (SFC). electroneumática. separadas unas de otras por transiciones. Figura 1.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Todo mando secuencial se desarrolla en un conjunto de etapas. En la Figura 1 se presenta un diagrama funcional del Grafcet.Transición es un conjunto indisociable. 3 . Diagrama funcional del Grafcet. La relación Etapa . los que a continuación se definen: Las ETAPAS corresponden a sucesos concretos de todo proceso de automatización y está asociado a las acciones. En el diagrama anterior se observan diferentes términos. donde se puede interpretar fácilmente las funciones propias del automatismo. el accionamiento de una electroválvula. Una etapa en un Grafcet puede permanecer en uno de dos estados : Activa o Inactiva. la acción no se ejecuta. la cual puede depender de una o más variables de entrada.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Las ACCIONES son los resultados de las órdenes de ejecución correspondiente a la(s) etapa(s). así por ejemplo pueden ser: el arranque de un motor. Gráficamente se representa mediante un corto trazo horizontal cortando la línea que une a dos etapas. 1. es decir. El ciclo de escrutinio es tal como se muestra en la Figura 2. éstos son : • Módulo de pre-procesamiento. Es recomendable evitar los cruces continuos para no incurrir en ambigüedades en la secuencia. el encendido de una alarma. así como el envío o recepción de mensajes. • La receptividad de la transición asociada a dicha etapa está en 1.3. Los ENLACES ORIENTADOS son líneas horiz ontales y verticales que indican las vías de evolución del estado del Grafcet a través de la unión de las etapas con las transiciones. 4 . Si una etapa está activa. así tenemos: Diálogo con el programador Al comienzo de cada ciclo el sistema procesa las solicitudes del programador. en caso contrario. La RECEPTIVIDAD se define como la condición lógica. Cumplidas estas condiciones se dice que la transición esta flanqueada. donde cada etapa realiza un trabajo específico de administración y procesamiento. • Módulo de procesamiento secuencial y • Módulo de post-procesamiento. pudiendo ser discretas o analógicas. la etapa anterior quedará inactiva al mismo tiempo que la etapa posterior se activa y su acción asociada se ejecuta. etc. Gráficamente se representa por un cuadrado numerado interiormente. Cada transición está asociada a una condición lógica denominada receptividad.1 TRATAMIENTO DEL PROGRAMA GRAFCET Un programa escrito en lenguaje Grafcet comprende tres módulos de procesamiento consecutivos. Las TRANSICIONES indican las posibilidades de evolución entre etapas. Las etapas logran su actividad a través de las transiciones y para ello es necesario que se cumplan las siguientes condiciones : • La etapa anterior esta activada. salida o memorias internas. entonces su respectiva acción se ejecuta. etc. Se usa para programar todos los eventos que tienen una influencia en el desarrollo del programa. • Reseteo o preposicionamiento de etapas. Módulo de pre-procesamiento El módulo de pre-procesamiento es ejecutado en su totalidad y antes que los módulos secuencial y post-procesamiento. es decir.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Lectura del estado de las entradas Lee el estado físico de las entradas conectadas al PLC y las memoriza. conteo. • Diferentes modos de operación. 5 . Módulo de post-procesamiento El módulo de post-procesamiento es el último módulo ejecutado antes de la actualización de las salidas y es usado para programar las salidas lógicas. éstos pueden ser: • Procesamiento ante un retorno de energía y reinicialización. • Administración de las funciones estándares de automatización tales como: temporización. incluyendo también: • Acciones asociadas o no con las etapas. Módulo de procesamiento secuencial El módulo de procesamiento secuencial define la estructura secuencial de la aplicación y también su interpretación. Actualización de las salidas Es la etapa final del escrutinio y comprende la actualización del estado físico de las salidas “congeladas” durante el procesamiento. la definición de las acciones asociados con las etapas y las condiciones asociadas con las transiciones. Ciclo de funcionamiento de un programa Grafcet. 1.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 2.3.2 REPRESENTACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL GRAFCET A continuación se representan los elementos constituyentes del diagrama funcional del Grafcet. así como las diversas posibilidades de tipos de receptividades y acciones asociadas a las etapas. 6 . Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 7 . 8 .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 3. Representación de los elementos del Grafcet. La etapa inicial se representa duplicando los lados del símbolo de una etapa cualquiera Figura 4. cuando: • La transición está validada y • La receptividad asociada a la transición es verdadera.3 REGLAS DE EVOLUCIÓN Para programar en Grafcet es necesario. todo programa desarrollado en Grafcet deberá empezar con una etapa inicial. transiciones y uniones orientadas. de modo tal que el programador siempre deberá tener presente estas reglas para la ejecución de los programas. 9 .3. respetar las reglas básicas de evolución que rigen para el funcionamiento de todo Grafcet.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. Etapa inicial. cuando la etapa o todas las etapas precedentes está(n) activa(s). Por consiguiente. ésta es la etapa inicial. además de conocer las funciones que cumplen las etapas. Se dice que una transición está franqueada. A continuación se describen algunas de estas reglas : Regla 1 Para la inicialización del Grafcet se precisa de una etapa quel se active incondicionalmente. Regla 2 Se dice que una transición está validada. Estados de transición. 10 . inmediatamente se produce la activación de todas las etapas siguientes y la desactivación de todas las etapas precedentes. Regla 3 Cuando se produce el franqueado en una transición. Regla 4 Si las condiciones de una etapa ordenan que ésta sea desactivada y activada al mismo tiempo. el resultado final es la activación.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 5. 11 . sea ésta con direccionamiento exclusivo o direccionamiento simultáneo. La Figura 6 muestra la forma como van dispuestas las etapas en cadena y no existe la posibilidad de que dos etapas se encuentren activas en forma simultánea. La secuencia de funcionamiento consiste en lo siguiente : cuando la etapa "1" está activa. en ese momento la etapa "2" se activa desactivándose a su vez la etapa "1".3. Además.4 GRAFCET CON SECUENCIA LINEAL Se denomina Grafcet con secuencia lineal. Así sucesivamente irá progresando el avance de la secuencia hasta llegar nuevamente a la etapa "0" donde estará listo para reiniciar todo el proceso. desactivándose la etapa "2" y activándose la etapa "3". Figura 6. ejecuta la acción "1" hasta que se presente la información de la receptividad "t1 .2". Del mismo modo se ejecutará la acción "2" hasta que se presente la información de la receptividad "t2-3". a las etapas que evolucionan unas a continuación de otras en la dirección en que se encuentran programadas pudiendo en cualquier transición realizar saltos de etapas o repeticiones de secuencias. no existe la posibilidad de evolución por otra dirección formada por etapas diferentes al proceso anterior. Grafcet con secuencia lineal.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. es decir. Por el contrario. la ejecución de procesos diferentes de acuerdo a las condiciones del sistema o decisiones del operador.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Salto de etapas y repetición de secuencias Existe la posibilidad de saltar una o varias etapas cuando las acciones a realizar resultan innecesarias. Se refiere a los casos cuando existen situaciones dentro del proceso en la que hay que elegir una entre varias opciones de secuencias. 12 .5 GRAFCET CON SECUENCIA EXCLUSIVA Denominado también Grafcet con direccionamiento condicional. Salto de etapas (Izquierda) y repetición de secuencias (Derecha). 1.3. repetir la secuencia de una o varias etapas también es permitido cuando se cumple en cualquiera de los casos ciertas condiciones preestablecidas. Figura 7. 13).7" simultáneamente.10" es verdadera.8" o "t4 . p ara la receptividad prioritaria. es necesario modificar la receptividad a funciones lógicas tal como se muestra en la Figura 9. no evolucionará ninguna secuencia cuando se presentan las receptividades "t4 .5 " es verdadera. si la etapa "4" está activa y : • Si la receptividad "t4 . Grafcet con direccionamiento exclusivo. en la Figura 8 se tienen 3 posibles secuencias de evolución.10" sea verdadera. evolucionará la secuencia (4-5) cuando sean verdaderas las receptividades "t4 5" y "t4 . se ejecutará la secuencia (4 – 10 – 11 – 12 . se ejecutará la secuencia (4 – 8 – 9 .13). dos o las tres receptividades son verdaderas simultáneamente. mientras que.8" es verdadera. En el caso de receptividad exclusiva. "t4 . 13 . se ejecutará la secuencia (4 – 5 – 6 – 7 . Figura 8. las dos o tres secuencias evolucionarán independientemente.13).7" simultáneamente. para ello será necesario que solamente una de las 3 receptiv idades "t4 . que una de estas 3 secuencias deberá ejecutarse. Es importante indicar. Si por el contrario. • Si la receptividad "t4 . es decir.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Así por ejemplo.5".5" y "t4 . Cuando se desea receptividad exclusiva o prioritaria. • Si la receptividad "t4 . 1. automáticamente se activarán las etapas "5" y "9". para que la transición hacia la etapa "12" sea franqueada.6 GRAFCET CON SECUENCIAS SIMULTÁNEAS Este es el caso cuando se desea ejecutar secuencias en forma simultánea e independientes unas de otras.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Figura 9. así también una receptividad común que dará inicio a las secuencias simultáneas.3. Para ello se representará el inicio y su final con dos trazos paralelos. donde una vez que la receptividad "ti" es verdadera. En la Figura 10 se presenta un Grafcet con dos secuencias simultáneas. será necesario que se cumplan dos condiciones : • Las etapas de fin de secuencia "8" y "11" deberán estar activas. Receptividad exclusiva y prioritaria. Por otro lado. y • La receptividad "tf" deberá ser verdadera (condición lógica 1) 14 . habilitando a las dos secuencias para su proceso de evolución de modo independiente. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Figura 10. 15 . Grafcet con secuencias simultáneas. temperatura : ( °C ) . se debe considerar los consumos de las siguientes cargas.V) : (A) * Condiciones ambientales ... humedad ( % )/sin condensación * Indice de protección .V) : (A) . valor nominal : (Vn) .1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN Para la fuente de alimentación es necesario tener presente los siguientes datos técnicos * Tipo de corriente . 16 . expresado en (W) * Frecuencia de la red .. (IP.) Cuando se estima la potencia de la fuente.1.. margen admisible : (0..2) Vn * Potencia admisible .. * CPU * módulos E/S (discreta/análoga) * módulos inteligentes * ampliaciones futuras * otros.. de entrada a (.. margen admisible : ± 5% * Capacidad de corriente . se especifica los diferentes criterios para seleccionar un PLC: 1.3..1. de salida (usuario) a (.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1..7 CRITERIOS TÉCNICOS PARA SELECCIONAR UN PLC A continuación. AC / DC * Nivel de tensión . valor nominal : (50/60 Hz) .85....3. Total : (Kb) .3. de cada operación binaria : (µs) . Total . remanentes . debemos tener presente: * La capacidad de memoria . de una operación mixta: 35% binarias + 65% palabras (µs) En cada caso éstos varían según el fabricante.2 UNIDAD (C. perro guardián : (ms) * Cantidad de E/S discretas * Cantidad de E/S análogas * Cantidad de memorias internas .) DE PROCESAMIENTO CENTRAL Del mismo modo. Interna RAM: (Kb) o (instrucciones) .P. cuando se selecciona la CPU. no remanentes 17 .1. * Tiempo de vigilancia de ciclo .U. Módulos de memorias: EPROM/EEPROM * Tiempo de ejecución (SCAN TIME) .Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. de cada operación tipo palabra : (µs) . El tipo de corriente . (V) .3 ENTRADAS DISCRETAS Al seleccionar los módulos conveniente tener presente: de entrada.Reloj-calendario .Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l * Cantidad de temporizadores * Cantidad de contadores . AC / DC .Algoritmo de regulación PID . 18 .Posibilidad de integración a red Con estos datos la CPU debe satisfacer los requerimientos del sistema actual y a futuro.La intensidad de corriente .La cantidad de entradas discretas . ( °C ) Es recomendable usar entradas discretas en DC por razones de seguridad y económicas en lugar de entradas en AC.El nivel de tensión nominal .3. (mA) .Canales de comunicación . 1.La temperatura ambiente admisible .1. es . . (salidas análogas) .Resistencia de carga . ( MΩ ).Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1..5 ENTRADAS / SALIDAS ANALÓGICAS .Capacidad admisible de . 110/115 VAC.) Valores más usuales: 24 VDC.3.. en tensión : ( V ) / (0-2) V. relé o triac) .Tipo de señal . 12. (Ω ). valor nominal: (V) .Condiciones ambientales de temperatura . (entradas análogas) . potencia : (W)/DC..1. 16 bits 19 . etc. A) . 220/230 VAC.4 SALIDAS DISCRETAS Del mismo modo para las salidas discretas: . (Nº de bits + signo) / 8. AC / DC (Tipo: transistor. etc. en corriente : (mA) / (0-20)mA. . (0-10) V.La cantidad de salidas discretas . corriente : ([email protected] tipo de corriente ..Cantidad de entradas/salidas analógicas . .. (VA)/AC .Resistencia de entrada .. ( °C ) 1. (4-20)mA. (0-5) V. margen admisible: (.Resolución .El nivel de tensión . ± 10V. Algoritmos PID.1.Tiempo de escrutinio . (ms / 50Hz. pudiendo tener ciertas funciones que no están presentes en las otras o viceversa.. Controlador de motores paso a paso. √ Comparadores: >. 1.Corriente/tensión de entrada admisible máxima . ms / 60Hz) . . Plano de funciones y Diagrama escalera o diagrama de contactos. . Operaciones aritméticas: +. Esta última representación es la más difundida en la mayoría de PLCs. Se debe evaluar que el lenguaje de programación tenga capacidad para programar fundamentalmente lo requerido por el sistema. Lista de instrucciones. . Texto estructurado. Registrador de datos. etc. (entradas análogas) . etc. así por ejemplo: E/S analógicas. Módulos de comunicación. (mA/V). . ≤ . ≥ . ÷. Módulo de contadores. Módulo de regulación PID. = 20 .3. así tenemos : . (salidas análogas) 1.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l . Módulo de posicionamiento. (mA). x .3. cuya representación varía de acuerdo a la marca. Saltos.6 MÓDULOS INTELIGENTES Se tienen de diferentes tipos tales como: Módulo de temporizadores.1. ><. Secuenciadores.Corriente de cortocircuito . <.7 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Cada fabricante tiene su propio lenguaje de programación. también. mantenimiento . programación * Asesoramiento en caso de ser requerida 21 .1.8 SOPORTE TÉCNICO Esta parte es de gran importancia. 1.8 SISTEMA DE CONFIGURACIÓN Es importante.3.Configuración modular.Configuración compacta. . * De catálogos y manuales * Del servicio técnico de: . para ello debe disponer: * De repuestos: la totalidad de las partes y accesorios de preferencia.3.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.Configuración compacto-modular. tal como se estudio en el módulo 3: . ya que el fabricante o distribuidor debe dar toda la garantía para una máxima disponibilidad del equipo y del servicio del futuro. tener presente los sistemas de configuración. . Los criterios técnicos para la selección del PLC son: F Fuente de alimentación F C. 22 . 4. 6. Se denomina grafcet con secuencias simultáneas. La relación etapa-transición es un conjunto indisoluble.P. 10. 3. 9. Se denomina grafcet con secuencia exclusiva. F Entradas y salidas discretas F Entradas y salidas analógicas F Módulos inteligentes F Lenguajes de programación F Sistemas de configuración • Además del criterio técnico es importante tener en cuenta el soporte técnico. 11.Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1.4 RESUMEN 1. 2. Los módulos de procesamiento de un lenguaje grafcet son: • • • Módulo de pre-procesamiento. 8. Las etapas son sucesos concretos y están asociadas a las acciones. por ejemplo la activación de un contactor. Los enlaces orientados son líneas verticales y horizontales que indican las vías de evolución del estado del grafcet. y Módulo de post-procesamiento. Las transiciones ndican i las posibilidades de evolución entre etapas y está relacionada con una condición lógica .U. por ejemplo el estado de un pulsador. representar e interpretar facilmente las funciones de los automatismos secuenciales. Las acciones son los resultados de las órdenes. 5. La programación mediante la carta de funciones secuenciales (GRAFCET) es un método gráfico. cuando se ejecuta en forma simultánea varias secuencias. cuando hay que elegir una entre varias opciones de secuencias. Módulo de procesamiento secuencial. 7. a las etapas que evolucionan unas a continuación de otras. Se denomina grafcet con secuencia lineal. que permite describir. En el ciclo de funcionamiento de un programa grafcet. ¿Cuáles son éstas acciones? 2. ¿Cuándo se considera una receptividad exclusiva? 5. Un grafcet con secuencia lineal. Para la inicialización del grafcet se precisa una etapa que se active incondicionalmente. ¿Es indiferente que a un módulo de entrada diseñada para DC se le conecte una entrada en AC? 7. ¿Es importante tener presente la potencia admisible de la fuente de alimentación del PLC? 6. ¿Puede saltar o retroceder etapas? 4.Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. previo a la ejecución del pre-procesamiento se ejecutan dos acciones. ¿En qué caso se puede elegir un PLC compacto? 23 .5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. ¿Cuál es ésta etapa? 3. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1. 2. Para aplicaciones pequeñas. Según la figura 2 son: • Dialogo con el programador y • Lectura de entradas. Afirmativo y se denomina: • Salto de etapas y • Repetición de secuencias. La etapa inicial. No. Porque como se vio en el circuito equivalente de estos módulos en DC. 5. 6. porque no es lo mismo que la fuente alimente una tarjeta de entrada y otra de salida. Sí. que un PLC tenga una fuente para alimentar 20 tarjetas entre entradas y salidas. donde se requiera gobernar unas cuantas entradas y salidas.6 RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. para un grafcet con direccionamiento exclusivo. Cuando no se desea que evolucionen etapas en simultáneo. cuando se cumplen las condiciones de la transición en ambas secuencias. necesitan la parte de rectificación para que puedan recibir tensión en AC. 7. 4. 3. 24 .