COMPARACIÓN DEL PLC, PC Y EL NICOMPARACIÓN DEL PLC, PC Y EL NI COMPACTRIOCOMPACTRIO

PLCsPLCs

Entradas/Salidas locales. Mayoría de entradas/salidas digitales.

PCPC

HMI. Registro. Control avanzado. Comunicación. Control supervisorio.

SISTEMA DE CONTROL TÍPICOSISTEMA DE CONTROL TÍPICO

ARQUITECTURA DE UN PLCARQUITECTURA DE UN PLC

Sistema Operativo de Tiempo-Real. Arquitectura de escaneo en bucle.

PLC MICROLOGIX 1500 ALLEN-BRADLEYPLC MICROLOGIX 1500 ALLEN-BRADLEY

El controlador lógico programable Micrologix 1500 esta compuesto de una unidad base, la cual contiene una fuente de poder, circuitos de entrada y de salida, y un procesador. El controlador esta disponible con 24 o 28 puntos de I/O (Entradas/Salidas) embebidas. Pueden ser añadidas entradas/Salidas usando Compact™ I/O.

Las Características de hardware del controlador son:

Processor

Batería I/O M

odule

I/O M

odule

I/O M

odule

I/O M

odule

Procesador

Mem

oria

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Bus de Comunicación I/O

Característica Descripción

1. Bloques Terminal Removibles

2. Interface para expansión de I/O, Barrera extraíble ESD.

3. LEDs de entrada.

4. LEDs de salida.

5. Puerto de Comunicación.

6. LEDs de Estado.

7. Módulo de Memoria/ Reloj de Tiempo Real.

8. Reemplazo de Batería (1).

9. Batería.

10. Puertas de la Terminal y Etiqueta.

11. Herramienta de Acceso de datos (1).

12. Switch de Modo, Puertos Trim.

Procesadores

El controlador esta compuesto de un procesador (1764-LSP o el mejorado 1764-LRP con puerto RS-232) y una de las unidades base listadas abajo.

Unidades Base

Número de parte

Alimentación Entradas SalidasEntradas/Salidas

de Alta Velocidad.

1764-24AWA

120/240V ac. (12) 120V ac.

(12) Relevadores, 2 relevadores aislados por unidad.

n/a

1764-24BWA

120/240V ac.

(8) Estándar 24V dc.(4) Rápidas de 24V dc.

(12) Relevadores, 2 relevadores aislados por unidad.

(4) Entradas de 20 kHz.

1764-28BXB

24V dc.

(8) Estándar de 24V dc.(8) Rápidas de 24V dc.

(6) Relevadores, 2 relevadores aislados por unidad.(4) Estándar FET de 24V dc.(2) Rápidas FET de 24V dc.

(8) Entradas de 20 kHz.(9) Salidas de 20 kHz.

Módulos de Memoria/Reloj de Tiempo Real

Los módulos de memoria y módulos de reloj de tiempo real disponibles son los siguientes:

Número de parte Función Capacidad de Memoria

1764-RTC Reloj de Tiempo Real. No aplica

1764-MM1 Módulo de Memoria. 8K

1764-MM1RTC Módulo de Memoria y

Reloj de Tiempo Real.

8K

1764-MM2 (1) Módulo de Memoria. 16K

1764-MM2RTC (1) Módulo de Memoria y

Reloj de Tiempo Real.

16K

PLCs SIEMENSPLCs SIEMENS

Controladores modulares.Controladores modulares.Robustos, posibilidad de expansión de los módulos I/O, módulos deRobustos, posibilidad de expansión de los módulos I/O, módulos de comunicación.comunicación.

Los CPUs se diferencian por: su RAM, número de conexiones y tiempoLos CPUs se diferencian por: su RAM, número de conexiones y tiempo de ejecución. Todos ellos libres de fallas bajo ambientes agresivos.de ejecución. Todos ellos libres de fallas bajo ambientes agresivos.Su memoria RAM es adecuada para programas pequeños y medianos.Su memoria RAM es adecuada para programas pequeños y medianos. Para programas grandes cuenta con la posibilidad de expansión.Para programas grandes cuenta con la posibilidad de expansión.

CPUs de la serie S7-400.CPUs de la serie S7-400.

Automatización embebida.Automatización embebida.S7-300S7-300

oo Controlador basado en PC y ofrece un incremento en la robustez.Controlador basado en PC y ofrece un incremento en la robustez.

oo El controlador y las aplicaciones de PC corren sobre la mismaEl controlador y las aplicaciones de PC corren sobre la misma

plataforma (sin partes rotativas como discos duros o ventiladores).plataforma (sin partes rotativas como discos duros o ventiladores).oo El sistema operativo esta optimizado para la arquitectura deEl sistema operativo esta optimizado para la arquitectura de

hardware.hardware.oo El disponibilidad del sistema se incrementa (tiempo de esperaEl disponibilidad del sistema se incrementa (tiempo de espera

reducido).reducido).oo Es muy compacto y flexible, debido a que es fácil de instalar otrasEs muy compacto y flexible, debido a que es fácil de instalar otras

aplicaciones sobres programas estándar basados en Windows yaplicaciones sobres programas estándar basados en Windows y poder conectar hardware externo.poder conectar hardware externo.

oo Ofrece expansión y escalabilidad de los módulos I/O.Ofrece expansión y escalabilidad de los módulos I/O.

oo Ofrece interfaces a PC estándares.Ofrece interfaces a PC estándares.

Características de CPU.Características de CPU.

CPU 317T-2DPCPU 317T-2DP

Memoria principal / instrucciones:Memoria principal / instrucciones: 512 Kbyte / 170 K. 512 Kbyte / 170 K.

Memoria de carga: Memoria de carga: 64 Kbyte a 8 Mbyte.64 Kbyte a 8 Mbyte.

Tiempos de procesamiento: Tiempos de procesamiento:

Operaciones de bit: 0.1 µs. Operaciones de bit: 0.1 µs.

Operaciones de palabra: 0.1 µs.Operaciones de palabra: 0.1 µs.

Operaciones de punto fijo: 0.2 µs. Operaciones de punto fijo: 0.2 µs.

Operaciones aritméticas de punto flotante: 2 µs. Operaciones aritméticas de punto flotante: 2 µs.

Memoria de bit: Memoria de bit: 4096 byte.4096 byte.

Canales digitales:Canales digitales: 1024. 1024.

Canales Analógicos:Canales Analógicos: 256. 256.

Dimensiones:Dimensiones: 160 X 125 X 130 mm. 160 X 125 X 130 mm.

Controladores basados en PC.Controladores basados en PC.

Añade lo mejor de todo, es otro SIMANTIC S7 CPU de la clase S7-300 oAñade lo mejor de todo, es otro SIMANTIC S7 CPU de la clase S7-300 o 400.400.El software PLC SIMATIC WinAC permite control a maquinaria y lógica deEl software PLC SIMATIC WinAC permite control a maquinaria y lógica de control sobre una plataforma PC.control sobre una plataforma PC.

SIMATIC WinAC, es adecuado para tareas que manejan grandesSIMATIC WinAC, es adecuado para tareas que manejan grandes volúmenes de datos y funciones de alta velocidad ejecutadas sobre unavolúmenes de datos y funciones de alta velocidad ejecutadas sobre una plataforma PC.plataforma PC.Los controladores basados en PC SIMATIC WinAC están disponibles paraLos controladores basados en PC SIMATIC WinAC están disponibles para sistemas estándar PC o software dedicado para PLC con un kernel ensistemas estándar PC o software dedicado para PLC con un kernel en tiempo real o como slots PLCs en forma de tarjeta con bus PCI.tiempo real o como slots PLCs en forma de tarjeta con bus PCI.Pueden realizarse diversas tareas como aplicaciones de PC, visualización yPueden realizarse diversas tareas como aplicaciones de PC, visualización y control, así como funciones tecnológicas que pueden ser combinadas paracontrol, así como funciones tecnológicas que pueden ser combinadas para formar una solución de automatización global.formar una solución de automatización global.Todos los componentes de automatización están integrados dentro de unaTodos los componentes de automatización están integrados dentro de una sola PC industrial.sola PC industrial.

WinAC RTX 2009

Características básicas:RAM (memoria de la PC).Número de entradas/salidas en total 16 / 16 KB.Memoria de Bit: 16 KB.Contadores / timers: 2048/2048.

Software de programación PLC:

STEP 7, V5.4 SP4 o superior, opciones de ingeniería opcionales. Tiempos de ejecución :

Bit: 0.004 µs.Enteros: 0.003 µs.Operaciones de punto flotante: 0.004 µs. (Plataforma de referencia: Pentium 4, 2.4 GHz).

Sistema Operativo: Windows XP/ 7.

Otros Beneficios:

Posibilidad de resolver problemas multidisciplinarios (software de negocios como MS Office, programas propietarios en C++, VB, etc.) y tareas de automatización en el mismo sistema.Sistema seguro y con buen desempeño para usarse en periodos de tiempo largos.Posibilidad de comunicación a través de interfaces de red.Tiempo reducido en el entrenamiento debido al ambiente familiar del software.

ARQUITECTURA DE UNA PCARQUITECTURA DE UNA PC

Processr

Battery

Mem

ory

I/O M

odule

I/O M

odule

I/O M

odule

I/O M

odule

Procesador

Memoria no-volátil

Mem

oria

Mem

oria

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Bus de Comunicación I/O

Sistema Operativo de Propósito general. Programación abierta con diferentes lenguajes de programación. Componentes de alto desempeño.

ARQUITECTURA DE UN PAC (Controladores deARQUITECTURA DE UN PAC (Controladores de Automatización Programables)Automatización Programables)

Procesador

Memoria no-volátil.

Mem

oria

Mem

oria

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Módulo I/O

Bus de Comunicación I/O

Capa

cida

des

de

Soft

war

e

Robustez y Confiabilidad

Sistema operativo en Tiempo-Real. Programación abierta con diferentes lenguajes de programación. Componentes de alto desempeño.

PLC PAC PCAlta resistencia a choques y vibración.

Certificaciones de Seguridad y Haz Loc.

Rango industrial de Temperatura.

Sistema Operativo en Tiempo Real.

Entradas de fuentes de alimentación redundantes.Conjunto completo de drivers Windows.

Procesador de punto flotante.

Almacenamiento de datos no-volátil.

Prestación completa de programación.

Conectividad Ethernet con la Web.

Los Controladores de Automatización Programables combinan la funcionalidad de una PC y la confiabilidad de un PLC, los PACs están siendo incorporados cada vez más dentro de los sistemas de control.

Las PCs proveen las capacidades de software para ejecutar tareas avanzadas, ofrecen programación gráfica y un rico ambiente de usuario. Otras de sus ventajas son los procesadores de punto flotante, buses de alta velocidad de entrada/salida, tales como PCI y Ethernet, almacenamiento de datos no-volátil, y herramientas de desarrollo de software gráfico. Además de que la PC provee alta productividad, y hardware de bajo costo.

La PC presenta 3 principales retos:

1. Estabilidad: Con frecuencia, los sistemas operativos de las PCs no son los suficientemente estables para control.

2. Confiabilidad: Las PCs habitualmente poseen componentes del tipo no industrial, tales como fuentes de alimentación, discos duros, por lo que son más propensas a fallas.

3. Ambiente de programación no familiar: Los operadores en las plantas necesitan detener un sistema para mantenimiento o solucionar problemas. Usando la lógica de escalera, ellos pueden forzar manualmente una bobina a un estado deseado, y rápidamente remendar el código afectado. Sin embargo los sistemas de PCs requieren operarios que aprendan herramientas más avanzadas.

Los PACs combinan los mejor de las características de las PCs y PLCs. Los criterios que caracterizan la funcionalidad del controlador por la definición de sus capacidades de software son:

Funcionalidad multi-dominio. Control de movimiento, Controles PID, controladores, procesos sobre una sola plataforma. Por ejemplo, el control de movimiento es un lazo de control, el cual lee entradas digitales desde un codificador en cuadratura, ejecuta lazos de control analógico, y a su salida nos da una señal analógica para realizar el control.

Una sola plataforma de desarrollo multi-disciplina. Provee una sola base de datos para accesar a todos los parámetros y funciones. Los PACs están diseñados para aplicaciones más avanzadas tales como diseños multi-dominio que requieren software más avanzado. Para hacer el diseño más eficiente, el software debe ser un paquete integrado.

Herramientas de software que permiten el diseño por flujo del proceso a través de varias máquinas o unidades de proceso. Otro componente que simplifica que el diseño del sistema son las herramientas de desarrollo de alto nivel gráficas que hacen fácil trasladar un concepto de ingeniería dentro del código que en realidad controlan a la máquina.

Arquitectura abierta y modular. Debido a que todas las aplicaciones industriales requieren de la personalización, el hardware debe ofrecer modularidad tal que el ingeniero pueda agarra y escoger los componentes apropiados. El software debe permitir al ingeniero añadir y quitar los módulos para diseñar al sistema requerido.

Emplear estándares existentes para interfaces de red, lenguajes, etc. tales como TCP/IP, OPC & XML, consultas SQL . La comunicación con las redes empresariales (enterprise) es crítica para los sistemas de control moderno. Aunque los PACs incluyen un puerto Ethernet, el software para la comunicación es la clave para la integración libre de errores con el resto de la planta.

Dos enfoques de software

Mientras el software es la diferencia clave entre los PLCs y PACs, los fabricantes varían en sus enfoques en el software.

Filosofía de Software basado en PLC

Tradicionalmente los fabricantes de software para PLC inician con una arquitectura de escaneo confiable, fácil de usar y con la facilidad de de añadir nuevas funciones. El software del PLC sigue un modelo general de escaneo de entradas, corriendo código de control, actualizando las salidas y ciclos de inicialización. Al ingeniero de control le interesa únicamente el diseño del código de control porque los ciclos de entrada, de salida y ciclos inicialización están todos ocultos. Con casi todo el trabajo hecho por el fabricante, esta arquitectura estricta de control hace más fácil y rápido crear sistemas de control. La rigidez de estos sistemas también elimina la necesidad para el ingeniero de control entender la operación completa a bajo nivel del PLC para crear programas confiables. Sin embargo, la rígida arquitectura de escaneo, la cual es la principal fortaleza del PLC, puede también ser inflexible. La mayoría de los fabricantes de PLCs crean software PAC adicional añadiendo dentro de su arquitectura existente de escaneo nueva funcionalidades tales como comunicación Ethernet, control de movimiento, y algoritmos avanzados. Sin embrago, mantienen la apariencia familiar de la programación con PLC y sus fortalezas inherentes en lógica y control. El resultado es que el software PAC esta generalmente diseñado para satisfacer tipos específicos de aplicaciones tales como lógica, control, movimiento, y PID, pero es menos flexible para aplicaciones personalizadas tales como comunicación, registro de datos, o algoritmos de control personalizados.

Filosofía de Software basado en PC

Tradicionalmente los fabricantes de software para PC inician con un lenguaje de programación de propósito general muy flexible, el cual provee acceso a los trabajos internos del hardware. Este software también incorpora confiabilidad, determinismo, y arquitecturas de control por default. Aunque los ingenieros pueden crear la estructura de escaneo que normalmente se provee al programador de PLC, ésta no es inherente para el software de control basado en PC. Esto hace al software de PC mucho más flexible y adecuado para aplicaciones más complejas que requieren estructuras avanzadas, técnicas de programación, o control a nivel sistema pero más difícil para aplicaciones más simples.

National Instruments fabrica una familia de plataformas de desarrollo PAC que corre el software LabVIEW. LabVIEW es el software estándar actual para medición

y pruebas. Su estilo intuitivo de programación gráfica, similar a los diagramas de flujo, provee la funcionalidad de un lenguaje completo de programación con una interface fácil de usar.

Visión y mediciones en PACs

National Instruments provee capacidades para hacer mediciones de alta velocidad y de visión. Muchas aplicaciones industriales recolectan mediciones de alta velocidad para aplicaciones de vibración o calidad de energía. La recolecta de datos es usada para monitorear la condición de rotación de la maquinaria, determina la programación del mantenimiento, identificar desgaste del motor, etc.

PACs eliminan la necesidad del hardware personalizado

Se puede usar LabVIEW FPGA para crear algoritmos de control personalizados que son descargados dentro de chips FPGAs. Esta capacidad posibilita a los ingenieros incorporar funciones muy críticas en tiempo para hardware tal como un sensor de limite y detección de proximidad y para el monitoreo de la salud. Debido a que el código de control corre directamente en el silicio, esto posibilita a los ingenieros crear rápidamente aplicaciones que incorporen protocolos de comunicación personalizados o lazos de control de alta velocidad: hasta 1 MHz para lazos de control digitales y 200 kHz para lazos de control analógicos.

LabVIEW para Control

Debido a las capacidades del LabVIEW en su entorno de programación gráfico es bueno para aplicaciones que requieren:

Gráficos: Porque un programador de LabVIEW construye una interface de usuario, podemos incorporar gráficos y sitemas de control HMI.

Mediciones: (Adquisición de datos de alta velocidad, visión, y movimiento).

Capacidades de Procesamiento: en algunas aplicaciones, necesitamos algoritmos de control especializados, procesamiento de señal avanzado, o registro de datos. Usando LabVIEW, podemos incorporar código de control personalizado usando herramientas de NI o de terceros, implementando procesamiento de señales.

Plataformas: Con LabVIEW podemos crear código que corre sobre una gran variedad de plataformas incluyendo una PC, control embebido, FPGA, etc.

Comunicación: LabVIEW hace fácil pasar los datos hacia la red con herramientas como conectividad con bases de datos, interfaces vía un buscador web, etc.