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Introducción a los PLC’sIntroducción a los PLC’s
Laboratorio de Electrónica. Julio de 2009Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
¿¿Qué Qué son los PLC’sson los PLC’s??
PLC = Programmable Logic ControllerPLC = Programmable Logic Controller
Programmable.- Computadora de propósito específico. Lenguaje de programación propio
Logic.- Basado en funciones lógicas (ON/OFF)
Controller.- Interacción directa con dispositivos externos
*PLC también es una marca registrada de Allen-Bradley,
pero actualmente se ha vuelto un término genérico.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
¿¿Qué Qué son los PLC’sson los PLC’s??
El PLC está diseñado para realizar control automático en tiempo real de procesos secuenciales, máquinas o herramientas en ambientes industriales.
El PLC fue concebido originalmente para reemplazar el control basado en relevadores.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El relevadorEl relevador
Principio de operación:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El relevadorEl relevador
Aspecto físico:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
Control basado en relevadores:
Cada esquema de control estaba alambrado en tableros de relevadores.
Cuando cambian los requerimientos de producción también tiene que cambiar el sistema de control.
Cambios frecuentes Costo elevado, e.g. industria automotriz.
Los relevadores son dispositivos electromecánicos: vida útil limitada.
Conexiones entre cientos o miles de relés enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
En 1968 Ford y General Motors imponen condiciones a sus proveedores de sistemas de control:
Debían ser fácilmente programables y modificables por ingenieros de planta o personal de mantenimiento.
El tiempo de vida debía ser largo.
Operación en entornos industriales adversos.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
Bedford Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular o MODICON (MOdular DIgital CONtroler).
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
En la década de los 70’s el desarrollo de los microprocesadores generó un auge en el desarrollo de los PLC, mejorándolos en
Mayor capacidad de memoria Mayor capacidad de entradas /salidas Reducción de tamaño Incorporación de funciones más poderosas Facilidad de programación: mejormaiento de la
interfaz hombre-máquina Comunicación con otros PLC y otras
computadoras de control en red.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
En la década de los 80’s continuó el mejoramiento de los PLC, en cuanto a
Mayor concentración de entradas /salidas por módulo
Incorporación de funciones analógicas: Control PID
Servocontroladores
Control Fuzzy
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
Década de los 90’s:
Tendencia a la estandarización
Reducción de protocolos de comunicación
El estándar IEC-1131-3 intenta unificar el sistema de programación de PLCs en un único sistema a nivel mundial.
Desplazamiento del PLC por las cada vez más potentes PCs.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
AntecedentesAntecedentes
Tendencia actual:Tendencia actual:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Campos de aplicaciónCampos de aplicación
Aplicaciones donde es necesario realizar procesos de
Maniobra, secuenciación, señalización
Maquinarias con procesos variables
Procesos de producción cambiantes por periodos
Procesos complejos y amplios
Ejemplos típicos:
Máquinas herramientas, máquinas transfer, maquinaria industrial del mueble y madera, plásticos, cementeras, industria química y eléctrica, empacadoras y ensambladoras, semáforos, control de iluminación, riego de jardines, invernaderos, climatización, etc..
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Campos de aplicaciónCampos de aplicación
Máquina transfer para manufactura flexible
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Opciones TecnológicasOpciones Tecnológicas
Lógica Cableada
Relés electromagnéticos
Electroneumática
Electrohidráulica
Electrónica estática
Lógica Programada
Computadoras
Microcontroladores
Dispositivos Lógicos Programables (FPGAs)
PLCs
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Ventajas respecto a la lógica cableadaVentajas respecto a la lógica cableada
Reducción del tiempo de diseño
Reducción del cableado
Reducción de espacio
Posibilidad de hacer cambios en el diseño sin cambiar el cableado
Facilidad de mantenimiento
Desventajas: En lugar de alambrar hay la necesidad de programar. Dependiendo del modelo, la inversión inicial puede ser muy elevada.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Estructura de un PLCEstructura de un PLC
Estructura Compacta: Contiene todos sus elementos en un solo módulo:
Fuente dealimentación
Fuente dealimentación
CPUCPUCPUCPU Entradas/Salidas
Entradas/Salidas
ActuadoresActuadores
SensoresSensores
Interfaz de programación
Memoria
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Estructura de un PLCEstructura de un PLC
Estructura Modular:
• Estructura americana: Separa las unidades de Entrada/Salida del resto de las unidades del PLC.
• Estructura Europea: Separa un módulo para cada función: Fuente, CPU, Entradas/Salidas, etc.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Gamas de PLCsGamas de PLCs
La capacidad más importante de un PLC es su número de entradas/salidas:
• Gama Baja: número de E/S menor de 256
• Gama Media: número de E/S de 256 a 1024
• Gama Alta: número de E/S mayor de 1024
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Unidades de Entrada/SalidaUnidades de Entrada/Salida
Tipos de Entrada: se pueden clasificar en cuanto a la tensión que manejan como:• Libres de tensión• De corriente directa• De corriente alterna
Y en cuanto al tipo de señal:• Analógicas• Digitales
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Unidades de Entrada/SalidaUnidades de Entrada/Salida
Tipos de Salida: también se clasifican de acuerdo al tipo de voltaje manejado:• a relevador (corriente directa o alterna)• a triac (sólo corriente alterna)• a transistor (sólo corriente directa)
Y en cuanto al tipo de señal:• Analógicas• Digitales
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Unidades de Entrada/SalidaUnidades de Entrada/Salida
Aislamiento galvánico: Para protección contra sobrevoltajes, sobrecorrientes o errores de conexión, tanto entradas como salidas pueden ser de dos tipos:
• Con aislamiento galvánico (por optoacopladores)• Con conexión directa.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Ciclo de operación del PLCCiclo de operación del PLC
Inicio
Lee estadode entradas
Ejecutaprograma
Diagnosticacomunicaciones
Actualizasalidas
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
n
ProgramaciónProgramación
Lenguaje original: Diagrama de contactos (diagrama de escalera)
m
nPL1
PL3
m
m
nPL2
Símbolos lógicos:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
El PLC LOGO! De SIEMENS es un PLC de bajo costo, muy compacto de gama baja
Familia de PLCs de Siemens
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
El LOGO! Básico tiene 8 entradas y 4 salidas (ampliable) y tiene dos versiones:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
8 EntradasFuente
4 salidas
Interfaz local de
programación
Cable para programación
remota
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
Identificación y variantes:
12: versión de 12 v DC24: versión de 12 v DC230: versión de 115…240 v ACR: Salidas a ReléC: Incluye timer semanalo: Versión “ciega”DM: Módulo digitalAM: Modulo analógicoCM: Módulo de comunicaciones
Entradas Analógicas
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
Montaje en un Riel:
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
Conexión de Fuente y Entradas:
Sólo las entradas de grupos distintos pueden ser conectadas a fases distintas
Separador de grupos
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
El PLC LOGO!El PLC LOGO!
Conexión de Salidas a relé:
Carga
Protección16 Amp.
Max.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Arrancando LOGO!Arrancando LOGO!
Al energizar sin programa en Memoria:
Con programa ejecutándose en memoria:
>Program.. PC/Card.. Start..
No ProgramOKOK
>Program.. PC/Card.. Start..
I:123456
DD hh:mmQ:1234
OKOK
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Crear un programa en Logo! es equivalente a alambrar un circuito lógico con los componentes que Logo! Proporciona:
Conectores: Entradas: I1, I2, …I6, I7, …I24, AI1, …, AI8
Salidas: Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, …, Q16, AQ1, AQ2
Banderas: M1, …, M8, M9, …, M24
Constantes: hi, lo, x
Bloques: Funciones Básicas
Funciones EspecialesAutor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Vista de un Bloque en el display de Logo!
B01I2 ≥1B2 Q1x
Número de bloque asignado por LOGO!
Salida
Entrada
Salida de otro Bloque
No conectado
Bloque
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Interconexión de Bloques: Como sólo se puede ver un bloque a la vez, LOGO! Asigna números para indicar la interconexión entre bloques:
B01B2 ≥1B3 Q1x
B02I2 ≥1B2 B1x
B03I2 ≥1B2 B1x
B1 Q1
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Ejemplo 1: Se programará en LOGO! El siguiente circuito lógico:
I1
I2 I3
K1
K1
Carga
Bobina de Relé
Contacto de Relé
L1
L1
I1
I2
I3
L N
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
En LOGO!:
I1 ≥1 Q1x
I2 &I3x
L1
L1
I1
I2
I3
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Alambrado:
I1 ≥1 Q1x
I2 &I3x
L1
L
N
L1
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Creación del programa en LOGO!
>Program.. PC/Card.. Start..
OKOK>Edit Prg Clear Prg Set Clock
ESCESC
Q1
OKOK
ESCESC
Modo de programación
Otra salida
El programa comienza desde la salida hacia atrás
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Manejo del Cursor en modo de Programación:
Se puede Mover el cursor cuando está en forma de “_” Presione alguno de los botones para moverse sobre el circuito
Presione para cambiar a modo de selección de Conector o Block.
Presione para salir del modo de programación.
En modo de selección de Conector o Block (el cursor se ve en forma de un bloque sólido)
Presione para seleccionar un Conector o un Block
Confirme con
Presione para volver al modo anterior
OKOK
ESCESC
OKOK
ESCESC
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Creación del programa del Ejemplo 1
I1 ≥1 Q1x
I2 &I3x
Q1
Cursor
_ Q1_ OKOK
Co Q1↓
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Creación del programa del Ejemplo 1
OKOK
Co Q1↓
Gf Q1↓
B01 B2 & B3 Q1 x
B01_ ≥1 Q1
OKOK
B01 Co ≥1 Q1
OKOK
↓ B01 I1 ≥1_ Q1
OKOK
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Creación del programa del Ejemplo 1OKOK
OKOK
OKOK B01 I1 ≥1_ Q1
OKOK B02_ & B01
OKOK
OKOK
B02I2 &_ B01
OKOK
OKOK
OKOK
B02I2 &I3 B01_
OKOK
OKOKOKOK
B02I2 &I3 B01x
B01 I1 ≥1B02 Q1_ ?
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Creación del programa del Ejemplo 1
OKOK
B01 I1 ≥1B02 Q1_ ?
B01 I1 ≥1B02 Q1x
OKOK
B01 Q1
ESCESC
>Edit Prg Clear Prg Set Clock
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Ejecución del Programa
ESCESC>Edit Prg Clear Prg Set Clock
Program.. PC/Card..>Start..
OKOK
I:123456
DD hh:mmQ:1234
Modo de Ejecución
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Modificación del programa:
Si el diagrama del ejemplo 1 se desea cambiar a:
I1 ≥1 Q1x
I2 ≥1I3x
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Pasar a modo de edición de programa:
B01 Q1
varias teclas de cursor
B02I2 &I3 B01x
_OKOK B02
I2 ≥1I3 B01x
OKOK
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
Borrado de Bloques:
Si deseamos borrar el bloque B01 del ejemplo 1:
I1 ≥1 Q1x
I2 ≥1I3x
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Progamación del PLC-LOGO!Progamación del PLC-LOGO!
En modo de edición de programa:
El circuito queda:
B01 Q1_
OKOKOKOK
B01 Q1_OKOK
B02 Q1
I2 ≥1I3x
Q1
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones Lógicas BásicasFunciones Lógicas Básicas
LOGO! Cuenta con las siguientes funciones Básicas:
Función AND Función OR Función NOT
Función NAND Función NOR Función EXOR
& ≥1 1
& ≥1 =1
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones Lógicas BásicasFunciones Lógicas Básicas
Otras funciones Básicas:
Función AND con detección de flanco (transición)
Función NAND con detección de flanco (transición)
&↑
&↓
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones Lógicas BásicasFunciones Lógicas Básicas
Función AND con detección de flanco (transición)
&↑ Produce una salida 1 solamente cuando todas sus entradas son 1 y al menos una de ellas era 0 en el ciclo previo.
123
Q
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones Lógicas BásicasFunciones Lógicas Básicas
Función NAND con detección de flanco (transición)
Produce una salida 1 solamente cuando al menos una de sus entradas es 0 y todas ellas eran 1 en el ciclo previo.
123
Q&↓
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Las aplicaciones más poderosas del PLC están basadas en el manejo de timers y contadores. Este tipo de funciones se denominan Funciones Especiales, a continuación se describen algunas.
El Latch Set Reset:
SRPar
QRS
Set: Activa la Salida Q=1
Reset: Apaga la salida Q=0
Parámetro: Activa/desactiva la Retentividad= Capacidad de conservar el estado previo a una corte de energía.
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Ejemplo: Un arrancador simple de motor consiste en un botón de arranque A y un botón de paro P. En este caso se ha agregado un switch C de mantenimiento para evitar el arranque.
MotorRS
&ACx
P
L
N Motor
A
P
C
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Encendido Retardado (ON Delay).- Esta función permite programar el encendido temporizado de dispositivos.
TrgPar Q
Trg: En el flanco de subida arranca el conteo de tiempo, cuando el tiempo programado termina la salida se enciende. Si Trg=0 la salida se apaga.Par: Establece el tiempo de retardo de encendido.Opciones de Protección:+: Permite Lectura/Modificación en modo de asignación de parámetros-: Protege contra Lectura/escritura en modo de asignación de parámetros y sólo puede ser modificado en modo de programación
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Modo de asignación de parámetros: Permite visualizar y/o modificar valores de parámetros siempre y cuando no estén protegidos.
ESCESC OKOK
I:123456
DD hh:mmQ:1234
Modo de ejecución
>Set Clock Set Param
OKOK
B01:TT=03:00s
Ta=00.00s
Tiempo de retardo en evolución
Tiempo de retardo programado
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Apagado Retardado (OFF Delay).- Esta función permite programar el apagado temporizado de dispositivos.
TrgRPar
Q
Trg: En el flanco de bajada enciende la salida y arranca el conteo de tiempo, al terminar el tiempo programado la salida se apaga. Si Trg=1 el conteo se reinicia.R (Reset): Si R=1 la salida se apaga.Par: Establece el tiempo de retardo.Opciones de Protección:+: Permite Lectura/Escritura-: Protege contra Lectura/escritura
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
Funciones EspecialesFunciones Especiales
Ejemplo: Secuencia de encendido de dos dispositivos
TrgRPar
Q
Autor: José Juan Rincón Pasaye UMSNH-FIE
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