conceptos generales automatas

Introducción al CONTROL CON PLC’sIntroducción al CONTROL CON PLC’s

INTRODUCCION AL CONTROL CON PLC's

2

AutomatizaciónAutomatizaciónEl PLC o autómata programable es el núcleo

de cualquier sistema automatizado llevando a cabo tareas más especializadas que el simple

control lógico.

Regulación de procesos Gestión de datos Comunicaciones ServocontrolTelecontrolEtc...


3

AutomatizaciónAutomatización

PLC's diseñados para el control de cualquier

tipo de máquina !Envase y embalajeMáquina especialAscensoresCerámicaConservasGráficasEtc...


4


• Control de planta • Control de línea•Telemando• Tratamiento de

aguas• Domótica• Gestión de energía• Naútica• Proyectos públicos• Medio ambiente

PLC’s diseñados para cualquier aplicación de tipo industrial o no industrial.


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Envase y EmbalajePapelMadera Alimentación

Textil

CerámicaTelecontrol

Plástico

AscensoresEscaleras mecánicas

Bombeo Control de EdificiosMontaje

Aplicaciones Aplicaciones AutomatizaciónAutomatización

CJ1M es el autómata programable más adaptable a cualquier tipo de máquina

o aplicación media.


6


Hasta 128 E/S

Hasta 640 E/S

Más de 640 E/S

3 Familias de PLC’s para 3 niveles de aplicación.


7

INCORPORACIÓN DE UN ELEMENTO (Pej. PLC) PARA QUE CONTROLE EL FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN,DE LA MÁQUINA O DEL SISTEMA EN GENERAL

EN DEFINITIVA SE TRATA DE UN LAZO CERRADO ENTRE EL DISPOSITIVO QUE CONTROLA (PLC) Y LA INSTALACIÓN EN GENERAL

Objetivo y función de una AutomatizaciónObjetivo y función de una Automatización


8

EL ELEMENTO DE CONTROL (PLC) REACCIONA EN BASE A LA INFORMACIÓN RECIBIDA POR LOS CAPTADORES (SENSORES) Y EL PROGRAMA LÓGICO INTERNO, ACTUANDO SOBRE LOS ACCIONADORES DE LA INSTALACIÓN.

INSTALACIÓN

CAPTADORES ACCIONADORES

PLC



9

LOS PRINCIPALES FACTORES QUE FAVORECEN LA APARICIÓN Y EVOLUCIÓN DE LOS PROCESOS AUTOMÁTICOS SON BÁSICAMENTE:– ECONÓMICOS– CALIDAD– SEGURIDAD LABORAL

POR LO TANTO, LAS FUNCIONES BÁSICAS DE LA AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA O DE UNA INSTALACIÓN SON:– AUMENTAR LA PRODUCCIÓN– DISMINUIR COSTES – MEJORAR LA CALIDAD DEL PRODUCTO ACABADO– EVITAR TAREAS PELIGROSAS AL SER HUMANO– INFORMACIÓN EN TIEMPO REAL DEL PROCESO



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Programación LógicaProgramación LógicaPARALELO NEGADOSERIE

AND OR NOTNEMÓNICO

LÓGICA

DIN

CONTACTOS


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Sistemas de NumeraciónSistemas de Numeración LAS VARIABLES, EN GENERAL, PUEDEN EXPRESARSE O

REPRESENTARSE SEGÚN DISTINTOS SISTEMAS DE NUMERACIÓN

EL SISTEMA HABITUAL QUE SE EMPLEA DE FORMA COTIDIANA ES EL SISTEMA DIGITAL, QUE UTILIZA LOS SÍMBOLOS DEL 0 AL 9.

HAY OTROS SISTEMAS DE NUMERACIÓN QUE, AL TRABAJAR CON MÁQUINAS Y CON COMUNICACIONES, NOS APARECERÁN CONSTANTEMENTE– BINARIO– BCD (BINARIO CODIFICADO DECIMAL)– HEXADECIMAL– COMA FLOTANTE– GRAY– ASCII


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Sistemas de NumeraciónSistemas de Numeración

EN GENERAL,CUANDO UNA CANTIDAD (Nº ENTERO) SE REPRESENTA MEDIANTE UN SISTEMA DE NUMERACIÓN DE BASE B, QUIERE DECIR :

NB N-1N N-1

11

00

N = X B + X B + ........ + X B + X B


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Nº DECIMAL = Z x 2 + Z x 2 + ....... + Z x 2N

N

N-1

N-10

0

CÓDIGO BINARIO

– UTILIZA LOS SIMBOLOS (1 y 0) PARA REPRESENTAR CUALQUIER VALOR

– LA FORMULA DE CONVERSIÓN DE UN NÚMERO DECIMAL A UN NÚMERO BINARIO ES LA SIGUIENTE :

– DONDE Zi ES UNO DE LOS 2 SÍMBOLOS (0 ó 1)

Codigo BinarioCodigo Binario


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Codigo BinarioCodigo Binario CÓDIGO BINARIO

– EJEMPLO: LA REPRESENTACIÓN DEL Nº12 EN BINARIO SERÁ :

1 x 2 + 1 x 2 + 0 x 2 + 0 x 2 = 120123

1 1 0 0 = 12


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Números en Coma FlotanteNúmeros en Coma Flotante COMA FLOTANTE

– Signo (s) 1: negativo , 0: positivo (bit 31)– Mantisa (M) La mantisa incluye 23 bits (bit 0.. 22).

Representa la parte derecha de número decimal.– Exponente (e) El exponente incluye 8 bits (bit 23..30).

MantisaExponenteSigno Mantisa

Nº DECIMAL = (-1) x 2 (1+Mantisa x 2 ) Signo -23e-127

...

31 3023 22 21

2 1 0………...


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Números en Coma FlotanteNúmeros en Coma Flotante Se pueden expresar los números:

• - (e=255, M=0, s=0)• -3.402823·1038 ÷ -1.175494·10-38

• 0 (e=0)• 1.175494·10-38 ÷ 3.402823·1038

(e=255, M=0, s=1)• NaN (e=255, M0): Número no válido.

No es necesario conocer el formato de estos números, sólo que ocupan 32 bits.


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Precauciones Coma FlotantePrecauciones Coma Flotante Las operaciones indeterminadas 0.0/0.0,

/, - dan como resultado NaN. Overflow (±) y Underflow (±0). Es más

peligroso el Overflow al convertir el resultado a entero (binario con signo).

Los decimales se truncan al convertirlos a entero (binario con signo).

Cualquier operación con un NaN como operando da como resultado NaN.


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Expresan números reales en 32 bits conforme al estándar IEEE754:

(-1)signo·2exponente-127·(1+Mantisa·2-23)

1#10000000#11000000000000000000000 • Signo: (-1)1= -1• Exponente: 2128-127=21=2• Mantisa: 1+6291456·2-23=1+0.75=1.75• Resultado: -1.75·2= -3.5

IEEE754IEEE754


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Código BCDCódigo BCD CÓDIGO BCD

– CÓDIGO MEDIANTE EL CUAL CADA NÚMERO DEL SISTEMA DECIMAL (0..9) SE REPRESENTA EN BINARIO (0,1).

– LA CONVERSIÓN DIRECTA ES LA SIGUIENTE :DECIMAL BINARIO

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001


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Código ASCIICódigo ASCII CÓDIGO INTERNACIONAL CUYAS SIGLAS RESPONDEN

A AMERICAN STANDAR CODE INFORMATION INTERCHANGE.

HOY UTILIZADO EN COMUNICACIONES E INTERCAMBIO DE DATOS.

EN ESTE CÓDIGO SE UTILIZAN 8 BIT’s PARA LA REPRESENTACIÓN.

Ejemplo :

A = 41 = 0100 0001

5 = 35 = 0011 0101

> = 3E = 0011 1110


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Concepto de REGISTROConcepto de REGISTRO

DISPOSITIVO CAPAZ DE ALMACENAR UNA INFORMACIÓN DIGITAL (1 o 0)

EN NUESTROS PLC’s TODOS LOS REGISTROS SON DE 16 (POSICIONES)

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Nº BIT

msb lsb (PESO)


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Concepto de PLCConcepto de PLC

EL AUTÓMATA PROGRAMABLE INDUSTRIAL (PLC: Programmable Logic Controller)

ES UN EQUIPO ELECTRÓNICO, PROGRAMABLE EN LENGUAJE

NO INFORMÁTICO, DISEÑADO PARA CONTROLAR EN TIEMPO REAL Y EN AMBIENTE DE TIPO INDUSTRIAL PROCESOS SECUENCIALES.


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Características PLC’s OMRONCaracterísticas PLC’s OMRON

•Recursos Configurables •Comunicaciones

compatibles•Software de gestión común•Mapeado de memoria•Periféricos comunes• Instrucciones compatibles•Marcado CE y fabricación

europea


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Estructura de un AutómataEstructura de un Autómata

SEÑALES

DE

SENSORES

SEÑALES

A

ACTUADORES

ALIMENTACIÓN

MEMORIA

PROCESADOR

CPU

PERIFÉRICOS

Unidad central de procesos

Memoria de programación (RAM,EPROM,EEPROM)

Sistema de control de E/S y periféricos

Dispositivo de entradas / salidas.


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Dispositivos de ENTRADA / SALIDADispositivos de ENTRADA / SALIDA

EL PLC RECIBE SEÑALES DE ENTRADA TALES COMO, ENCODERS, FOTOCELULAS, PULSADORES, TECLADOS, ….

EL PLC ACTIVA MEDIANTE SUS SALIDAS, VÁLVULAS, SOLENOIDES, CONTACTORES, INDICADORES LUMINOSOS, ...


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Estados de FuncionamientoEstados de Funcionamiento

PROGRAM. El PLC está en reposo, y puede recibir ó enviar el programa a un periférico (consola, PC, …)

MONITOR o RUN. El PLC ejecuta el programa que tiene en memoria, permitiendo en modo monitor el cambio de valores en los registros del mismo.

RUN

MONITOR

PROGRAM


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CICLO DE SCAN– Se llama así al conjunto de tareas que el autómata lleva a cabo

cuando está controlando un proceso.• TAREAS COMUNES: (SUPERVISION GENERAL)• ACEPTACION DE ENTRADAS Y ACTUACION SOBRE SALIDAS• EJECUCIÓN DE LAS INSTRUCCIONES• SERVICIO A PERIFÉRICOS

TIEMPO DE RESPUESTA– Tiempo necesario para llevar a cabo las distintas operaciones de

control. En particular, el tiempo de respuesta de un sistema (activación de una señal de salida en relación a una entrada) viene determinado principalmente por:

• TIEMPO DE SCAN DE LA CPU• TIEMPO DE ON/OFF DE LOS MÓDULOS DE E/S

Modo de Funcionamiento Monitor-RunModo de Funcionamiento Monitor-Run


28

Modo de Funcionamiento Monitor-RunModo de Funcionamiento Monitor-Run


29

Ciclo de TrabajoCiclo de Trabajo

PROCESOS COMUNES

GESTIÓN DE PERIFÉRICOS

EJECUCIÓN DEL PROGRAMA

REFRESCO DE E/S

- Programación WATCH DOG- Verificar memoria de ususario- Verificar BUS E/S

- Gestión de transmisión con :

Consola de ProgramaciónInterface de comunicaciones

- Scan secuencial de las

instrucciones del programa

- Lectura del estado de los módulos de E/S- Transferencia de estado a las salidas


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Cálculo del ciclo de SCANCálculo del ciclo de SCAN


31

Instrucción o proceso CPM1A SRM1 CPM2 CJ1M

Supervisión 0.6 ms 0.18 ms 0.3 ms 0.5 ms

Ejecución del Programa 1.43 ms 0.8 ms 0.6 ms 0.45 ms

Refresco de E/S 0.06 ms 0.02/0.05 ms 0.3 ms 0.12 ms

Servicio de Host Link - - 0 ms 0.55 ms 0 ms

Servicio de Periféricos 0.26 ms 0.7 ms 0.55 ms 0.1 ms

Servicio de Comboard - - - - - - 0.24 ms

Tiempo total del ciclo de scan 2.35 ms 1.75 ms 1.75 ms 1.41 ms

Instrucciones básicas LD 1.72 s 0.97 s 0.64 s 0.1

MOV (21) 16.3 s 9.1 s 7.8 s 0.3 s

ADD (30)/+B (404) en CJ1M 29.5 s 15.9 s 14.7 s 18.9 s

Otras: PID - - 0.420 m s 0.39 ms 0.612 ms

Ciclo de SCAN y tiempo de respuestaCiclo de SCAN y tiempo de respuesta


32

Cálculo de los tiempos de respuestaCálculo de los tiempos de respuesta


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Memoria del PLCMemoria del PLC La memoria del PLC se encuentra dividida en

varias áreas, cada una de ellas con un contenido y características distintas:

ÁREA DE PROGRAMA:• En este área es donde se encuentra almacenado el

programa del PLC (que se puede programar en lenguaje Ladder ó nemónico).

ÁREA DE DATOS:• Este área es usada para almacenar valores o para

obtener información sobre el estado del PLC. Está dividida según funciones en IR, SR, AR, HR, LR,DM, TR, T/C (CIO, A, H, W, D, T, C, E para el CJ1/CS1).


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Memoria del PLCMemoria del PLC MEMORIA

– DE PROGRAMA : RAM CON BATERIA, EPROM o EEPROM

– INTERNA : RECURSOS DEL AUTÓMATA

• REGISTROS (CANALES) DE E/S• CANALES ESPECIALES

– DE DATOS : RAM MANTENIDA CON BATERÍA

• MEMORIAS DE DATOS• REGISTROS PERMANENTES


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Capacidad de Memoria de ProgramaCapacidad de Memoria de Programa

PLCMEMORIA

DE PROGRAMA

MEMORIA DE DATOS

CPM1A 2 Kw 1 Kw

SRM1 4 Kw 1 Kw

CPM2 4 Kw 2 Kw

CJ1M Hasta 40 Kw 32 Kw


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Conexión de E/SConexión de E/S

Módulos de ENTRADA

Unidad de entrada de c.a.\c.c. Configuración del circuito.


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Selección de AutómataSelección de Autómata CRITERIOS :

– Número de E/S a controlar

– Capacidad de la memoria de programa

– Potencia de las instrucciones

– Posibilidad de conexión de periféricos, módulos especiales y comunicaciones.


38

Arquitectura de ProgramasArquitectura de Programas Determinar los requisitos del sistema al cual se aplica el

PLC. Identificar los dispositivos de E/S y asociarlos a las

direcciones físicas mediante una tabla de asignación. Preparar tablas que indiquen:

– canales y bits de trabajo– Temporizadores, contadores y saltos

Dibujar el diagrama de relés. (O en el lenguaje seleccionado).

Transferir el programa a la CPU. Si se realiza mediante consola habrá que traducir el programa a mnemónico.

Verificar, vía simulación, el correcto funcionamiento del programa.

Memorizar el programa definitivo.


39

Clasificación de AutómatasClasificación de Autómatas POR TIPO DE FORMATO:

– COMPACTOS: Suelen integrar en el mismo bloque la alimentación, entradas y salidas y/o la CPU. Se expanden conectándose a otros con parecidas características.

– MODULARES: Están compuestos por módulos o tarjetas adosadas a rack con funciones definidas: CPU, fuente de alimentación, módulos de E/S, etc … La expansión se realiza mediante conexión entre racks.


40

Definir Configuración de E/SDefinir Configuración de E/S En una instalación nos encontramos con las

siguientes señales y elementos a controlar :

2 FOTOCÉLULAS3 PULSADORES PARA MANUALES1 SELECTOR MANUAL /AUTOMÁTICO3 CONTACTORES A 220 AC1 INTERRUPTOR SELECCIÓN MODO TRABAJO4 PILOTOS INDICADORES3 FINALES DE CARRERA2 TERMOSTATOS2 VARIADORES DE VELOCIDAD (4-20mA.)2 SENSORES PT1002 DETECTORES INDUCTIVOS4 VÁLVULAS (PISTÓN) 24V.1 SIRENA ALARMA1 SETA EMERGENCIA

DETERMINAR QUE CONFIGURACIÓN DE PLC HACE FALTA


41

Definir Configuración de E/SDefinir Configuración de E/S


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PeriféricosPeriféricos PERIFÉRICOS son dispositivos que realizan tareas

complementarias al funcionamiento del autómata y están en constante comunicación con éste. Se usan tanto para programar como para visualizar el estado del autómata.

- ORDENADOR

- CONSOLA DE PROGRAMACIÓN

- TARJETA DE MEMORIA


43

Lenguajes de PROGRAMACIÓNLenguajes de PROGRAMACIÓN MNEMÓNICO :

– Constituído por el conjunto ó “SET” de instrucciones de la CPU.

– Las funciones de control vienen representadas con expresiones abreviadas.

– No es muy intuitiva la correspondencia con el esquema eléctrico

– La fase de programación es más rápida.

LD

OR

AND NOT

OUT

0100

0000

0101

1000

Ej:


44

Lenguajes de PROGRAMACIÓNLenguajes de PROGRAMACIÓN

DIAGRAMA DE RELES

– SÍMBOLOS FUNDAMENTALES

/

Contactonormalmente abierto

Contactonormalmente cerrado

Salida


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DIAGRAMA DE RELES– Esquema de contactos

• Permite una representación de la lógica de control similar a los esquemas electromecánicos

0100 0101

0000

1000/


46


ESQUEMA FUNCIONAL– Cada función lógica tiene asociado un bloque

funcional que realiza la operación correspondiente.

– Requiere una aproximación más matemática y lógica.

0100

0000 0101

1000OR AND


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GRAFCET

– Método utilizado en procesos secuenciales, cíclicos ó repetitivos.

– Los estados y transiciones (paso entre estados) se implementan con funciones del autómata.


48

Análisis de la INSTALACIÓNAnálisis de la INSTALACIÓN

Si el cableado de E/S y los cables de potencia han de tenderse por la misma canaleta (por ejemplo estan conectados al mismo equipo), deben ser protegidos poniendo placas metálicas.

CONEXIONADO E/S ALIMENTACIÓN


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MONTAJE– Para evitar ruido, se deberían utlizar cables dobles trenzados

AWG 14 (mínimo 2mm^2).– Evitar el montaje del PLC junto a equipos de alta potencia.– Verificar que el punto de instalación está al menos a 200 mm

de los cables de alta potencia.

– A ser posible, utilizar conductos eléctricos para contener y proteger el cableado del autómata lo suficientemente largos como para contener los cables de E/S y mantenerlos separados de otros cables.



50


CUADRO DE MANIOBRA

Los bastidores se deben montar en horizontal para poder leer la parte impresa con normalidad.

Igualmente es importante montar los bastidores en horizontal, para que la ventilación de los dispositivos sea correcta.

Cualquier soporte rígido que cumpla las especificaciones ambientales es válido.

Si es posible, utilizar conductos estándar para contener los cables de E/S y mantenerlos separados de los demás.


51


PARADA DE EMERGENCIA

Se puede utilizar un relé externo (CR) para configurar un circuito de parada de emergencia que desconecta el sistema cuando el PLC pare su operación

CF113Parada de Emergencia

P_On


52

Conectividad de EquiposConectividad de Equipos

Conexión de periféricos y HMI’s

PC con PLCsPLCs en conexión

directa

Dispositivo Serie

Comunicación ASCII


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AplicacionesAplicaciones

Conveyer Conveyer

Packaging or processing machine

Pulse input frequency

Pulse output frequency

Rotary encoder

Sincronismo

CompoBus/S

CPM1ACPM2A

Inteligencia Distribuida

Serve driver U series SYSDRIVE inverter 3G3MVseriesstepping motor driver

Contaje,Salida Pulsos

levas

PID

CLOCK


54

Conexión de

Unidades de E/S Básicas

Conexión de

Unidades de E/S Especiales

Conexión de

Unidades de Comunicaciones

Tipos de UNIDADES de conexiónTipos de UNIDADES de conexión


55

Conexión de

Unidades de E/S Básicas

CLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADESCLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADES

Entradas /Salidas C.C. o C.A.Salidas TransistorSalidas ReléSalidas Triac

Salidas Transistor NPN


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ResistenciaResistencia Cualquier elemento localizado en el paso de una

corriente eléctrica sea ésta corriente continua o corriente alterna y causa oposición a que ésta circule se llama resistencia o resistor.

En el gráfico siguiente se ve que existe una bombilla en el paso de la corriente que sale del terminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo. Esta bombilla que se encuentra en cualquier hogar es una resistencia.


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CondensadorCondensador

Un condensador (capacitor) es un dispositivo que almacena energía en la forma de un campo eléctrico. El condensador consiste de dos placas, que están separadas por un material aislante, que puede ser aire u otro material "dieléctrico", que no permite que éstas (las placas) se toquen.

Se parece a la batería o pila que todos conocemos, pero el condensador solamente almacena energía, pues no es capaz de crearla.


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¿Qué aplicaciones tiene un Condensador?¿Qué aplicaciones tiene un Condensador? Para aplicaciones de descarga rápida.

– Como un Flash, en donde el condensador se tiene que descargar a gran velocidad para generar la luz necesaria (algo que hace muy fácilmente cuando se le conecta en paralelo un medio de baja resistencia)

Como Filtro. – Un condensador de gran valor (1,000 uF - 12,000 uF) se

utiliza para eliminar el "rizado" que se genera en el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua.

Para aislar etapas o áreas de un circuito. – Un condensador se comporta (idealmente) como un corto

circuito para la señal alterna y como un circuito abierto para señales de corriente continua, etc.


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BobinaBobina

La bobina es un elemento muy interesante. A diferencia del condensador, la bobina por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético generado por la mencionada corriente, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha. (leyes de electromagnetismo). Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior.


60

BobinaBobina

Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de poder), ésta tratará de mantener su condición anterior.


61

¿Qué aplicaciones tiene una Bobina?¿Qué aplicaciones tiene una Bobina? Una de la aplicaciones más comunes de las bobinas

y que forma parte de nuestra vida diaria es la bobina que se encuentra en nuestros autos y forma parte del sistema de ignición.

En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro

En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida


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Transistor NPN-PNPTransistor NPN-PNP El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes

nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre el emisor, con la patilla que tiene la flecha, ver gráfico.

Este Transistor bipolar, es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (B), el entregará por otra (Er) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Transistor NPN Transistor PNP


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RelésRelés El Relé es un interruptor operado magnéticamente.

Este se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del Relé) es energizado (le damos el voltaje para que funcione). Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el Relé).

Esta conexión se logra con la atracción o repulsión, de un pequeño brazo llamado armadura, por el electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.


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Ventajas de usar RelésVentajas de usar Relés Permite el control de un dispositivo a distancia. No

se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar.

El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.

Con una sola señal de control, puedo controlar varios Relés a la vez.

Composición internade un Relé


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Tiristor (SCR)Tiristor (SCR) Rectificador controlado de silicio, estos elementos

semiconductores son muy utilizados para controlar la cantidad de potencia que se entrega a una carga.

Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa.

Si no existe corriente en la compuerta el tristor no conduce.

A : Anodo , C : Cátodo , G : Puerta


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TriacTriac El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece

a la familia de los dispositivos de control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.

El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa.


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E/S DigitalesE/S Digitales Las E/S digitales se basan en el principio de todo o

nada, es decir o no conducen señal alguna o poseen un nivel mínimo de tensión. Estas E/S se manejan a nivel de bit dentro del programa de usuario.

Tensiones normalizadas: 24Vcc, 48Vcc, 110Vac

Suelen comercializarse en módulos múltiplos de 8, 16, 32 , 64 y 96 entradas, salidas o mixtas.


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Ejemplo E/S DigitalesEjemplo E/S Digitales

Entrada Digital

Salida Digital


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Conexión de

Unidades de E/S Especiales


Entrada/Salida AnalógicaEntradas de InterrupciónControl de TemperaturaContador de Alta velocidadControl de Posición


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E/S AnalógicaE/S Analógica La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar

muchas funciones que antes desempeñaba la electrónica analógica.

Un ejemplo muy evidente y de moda, es por ejemplo, el hecho de que la música, que actualmente se graba en discos compactos (CD's), ha sido previamente convertida a formato digital. El equipo creado para reproducir la música grabada de esta manera está llena de circuitos lógicos digitales.

Anteriormente los discos de acetato (los discos de 45 r.p.m. y L.P. de color negro) utilizaban una aguja que recorría los surcos en el disco para poder reproducir la música grabada en forma analógica. Nadie duda de la calidad de los discos compactos de hoy, pues tienen un sonido excelente.


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E/S AnalógicaE/S Analógica Algunas mediciones pueden representarse en forma

“Analógica" o en forma “Digital".El término “Digital" se refiere a cantidades discretas como la cantidad de personas en una sala, cantidad de libros en una biblioteca, cantidad de autos en una zona de estacionamiento, etc.

El término "Analógico" se refiere a las magnitudes o valores que varían con el tiempo en forma continua como la distancia y la temperatura.

Se basan en conversores A/D y D/A aislados de la CPU (ópticamente o por etapa de potencia). Estas señales se manejan a nivel de byte o palabra (8/16 bits) dentro del programa de usuario.


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Entradas AnalógicasEntradas Analógicas Las Entradas analógicas permiten que se pueda leer y

trabajar con señales de tipo analógico, como pueden ser por ejemplo la temperatura, la presión, la posición o el caudal.

Esta información se obtiene de los sensores, que son unos dispositivos de entrada que captan la señal analógica del exterior y devuelven un valor de tensión o corriente.

El procesado de la señal analógica consta de tres etapas: – Captación de la señal analógica de entrada mediante un sensor. – Lectura del valor de tensión/corriente. – Conversión Analógico/Digital.


73

SalidasSalidas AnalógicasAnalógicas Las Salidas analógicas permiten que se pueda escribir y

trabajar con señales de tipo analógico, como pueden ser por ejemplo la temperatura, la presión, la posición o el caudal (realimentación para control PID, por ejemplo)

Esta información se envía a los actuadores, que son unos dispositivos de salida que reciben la señal analógica del controlador y devuelven un valor de tensión o corriente.

El procesado de la señal analógica consta de tres etapas: – Conversión Digital/Analógica.– Escritura del valor de tensión/corriente.– Transmisión de la señal analógica de salida al actuador.


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Ejemplo Entradas/Salidas AnalógicasEjemplo Entradas/Salidas Analógicas

Lectura Tensión/Corriente

Captación por parte del sensor

ConversiónAnalógica/Digital


75

Entrada Analógica

Alta Resolución de 1/4000 ó 1/8000 y Alta Velocidad de Conversión:1ms ó 250s/punto

Alta funcionalidad, buena solución técnica.

Mínima Programación, reducción tiempos puesta en marcha

Salida Analógica

2, 4 u 8 salidas

Resolución de 1/4000 o 1/8000

Conversión:1ms ó 250s/punto

Alta Funcionalidad, mínima programación => Reducción tiempos puesta en marcha y desarrollo

Unidades de E/S AnalógicasUnidades de E/S AnalógicasE/S analógicas

Potenciómetros


76

CJ1W-INT01

16 Entradas

Alta Velocidad de Respuesta

Fácil manejo mediante Tareas de Interrupción

Entradas de interrupción

Unidades de InterrupciónUnidades de Interrupción


77

Control de TemperaturaControl de Temperatura

¿Qué es Control de temperatura?

Control secuencial Control Feed-back (lazo cerrado)

Descripción/Palabras claves

Es un control secuencial paso a paso de acuerdo con las ordenes previamente programadas.

Es un control que detecta constantemente el error entre la consigna y el valor real y lo corrige.

Carácter CualitativoDiscontinuo

CuantitativoContinuo

Por ejemplo TiempoNúmero de piezasPresenciaetc.

CaudalPresiónTemperatura


78


Control Feed-back (Realimentación)

Consigna

Perturbación

CargaControlada

+

-Lógica de control

Dispositivo de salida

Sonda

Temperatura real

TC

SP

PV

MV

e = SP-PV


79


Control ideal

Alcance a la consigna

¿Cuál es la definición de "control bueno" para un control realimentado Feed-back?

Rápido y/o correctamente

"Step-response"

Corrección de error ante perturbación externa.

"Disturbance"

Rápido y/o correctamente

Consigna Consigna


80

Control Temperatura – Método de ControlControl Temperatura – Método de Control

+

-

TC

2-PIDAuto-tuningSelf-tuningFine-tuning

ON/OFFPPIPDPID

Control especial

Calor / FríoCascada

Control Standard

... 8

Pág.

...12

...20

...81

Método de Controles el núcleo de control

...22

...25

Pág.

...29

...30

...33 ...34

Pág.

...37


81

Control de Temperatura Control de Temperatura – Método de Control– Método de Control

Control ON/OFF

Es un control sencillo y económico.

TC

MV=100% : PV<SPMV=0% : PV>SP


82

Control de Temperatura Control de Temperatura – Método de Control– Método de Control

Control PID

Un sistema integrado. P, I y D

MV = 100Pb

1Ti

e dt Td dedt

e +( + )

P I D

+ +

PID


83

Control de Temperatura - SalidaControl de Temperatura - Salida

Salida

es el interface de salida.

+

-

TC

Tipo de salidaElemento de calorSalida analógicaVálvula motorizada

...40

Pág.

...42

...45

...46


84

Control de Temperatura - SalidaControl de Temperatura - Salida

Salida de TC y actuadores

TC Actuadores

Señal

Energía

Señal de salida

Relé

Carga

SSRTensiónAnalógicoPulsos para válvula

ContactorSSR externoControlador ciclo *Controlador fase *Electro-válvulaVálvula motorizada *

Energía eléctricaCaudal de líquidoCaudal de airePresión


85

Control de Temperatura - EntradaControl de Temperatura - Entrada

Sondaes el interface de

entrada+

-

TC

TermoparTermorresistenciasEntrada universal

...52

Pág.

...53

...56


86

Control de Temperatura - EntradaControl de Temperatura - EntradaSondas de temperatura

TermoparBaja temperatura : J, K, E, TAlta temperatura : R, S, B, W, PL-II, N

Termorresistencia Pt100

Termopar Termorresistencia

Pro Amplio rango de medidaEstructura sencillaEconómico

Alta precisiónEstableMás linear que termopar

Contra Cable de compensación necesario

CostosoVelocidad no altaImpedancia flotante


87

Con una unidad se sustituyen 2 ó 4 controladores de Temperatura

Control PID ó ON/OFF

Conexión directa de termopar o PT100: ahorro de adaptadores o amplificadores

Función de Auto-tuning simplifica la puesta en marcha

Unidades de temperatura



88

Entrada de PulsosEntrada de Pulsos Los pulsos de entrada, llamados pulsos de contaje pueden ser

pulsos de reloj, o pueden originarse en una fuente externa y pueden ocurrir a intervalos de tiempo prescritos o aleatorios.

En un contador, la secuencia de estados puede seguir un contaje binario o cualquier otra secuencia de estados.

Se usan para contar el numero de ocurrencias de un evento y son útiles para generar secuencias de temporizado para controlar operaciones con un sistema digital.


89

Salida de PulsosSalida de Pulsos


90

Control flexible gracias al gran abanico de características que ofrece

Altas Frecuencias: 500 KHz

Conexión de encoders de 5, 12, 24 VDC y line driver

Contador de alta velocidad

Unidades Contador de Alta VelocidadUnidades Contador de Alta Velocidad


91

Alta Velocidad, Alta Precisión en el Posicionado de 1, 2 ó 4 ejes

Control de Posición

Unidades Control de PosiciónUnidades Control de Posición


92

Conexión de

Unidades de Bus


Unidades de ComunicaciónUnidades de Bus


93

Unidad esclava de Profibus DP

Unidad esclava de PROFIBUS-DP del CJ1/M.– Unidad especial de E/S para todas las

CPUs del CJ1/M.– Hasta 180 canales máximo entre

entradas y salidas.– Fácil configuración con el configurador

de Profibus. Amplio área de aplicación. No necesita funciones especiales, para

poder trabajar con cualquier maestro.

Unidad esclava de PROFIBUS-DP del CJ1/M.– Unidad especial de E/S para todas las

CPUs del CJ1/M.– Hasta 180 canales máximo entre

entradas y salidas.– Fácil configuración con el configurador

de Profibus. Amplio área de aplicación. No necesita funciones especiales, para

poder trabajar con cualquier maestro.

UNIDADES DE BUSUNIDADES DE BUS


94

CJ1W-SCU21

2 Puertos RS-232C

Host Link y NT-Link 1:N facilitan la conexión a equipos OMRON

Macro de Protocolo: flexibilidad en la conexión de cualquier equipo con puerto serie

Protocolos estándar ya creados permiten la conexión directa de otros dispositivos OMRON

Hasta 16 unidades dan la posibilidad de 34 puertos serie para un CJ1

Unidades de Comunicaciones Serie

CJ1W-SCU41

1 Puerto RS-232C1 Puerto RS-422/485



95

CJ1W-SRM21

256 puntos E/S máximo

Bus ON/OFF de Alta Velocidad para Control Distribuido y Reducido cableado

Funcionamiento automático sin necesidad de programación: alta reducción de tiempos de puesta en marcha

Funciones de Diagnóstico que ayudan al mantenimiento y Detección de Fallos

Unidad Maestra de Compobus/S



96

CJ1W-DRM21

32000 puntos E/S máximo

Bus de Campo Abierto o Estándar: permite conexión de módulos de otros fabricantes

Intercambio de información sin programación

Sencillez de cableado y puesta en marcha

Funciones de mantenimiento y diagnóstico: alta fiabilidad, ahorro de costes de mantenimiento, sencilla detección y previsión de fallos,…

Función de Gateway: mantenimiento remoto desde el mismo punto

Unidad Maestra de DeviceNet



97

CJ1W-CLK21

Conexión de Par Trenzado

Red de Controladores de Alta Velocidad: Alto Rendimiento

Intercambio de datos entre controladores mediante Data Links: Alta Capacidad, Flexibilidad

Funciones de Detección de Fallos y corrección de errores

Posibilidad de programación y mantenimiento remotos

Solución Bajo Coste

Cableado a 2 Hilos: Sencillez y reducción de costes

Unidad de Controller Link



98

CJ1W-ETN1110BASE-T

Conexión entre Sistemas de Información y Sistemas de Control: Flexibilidad

Sencilla configuración mediante CX-Programmer: rápida y sencilla puesta en marcha

Fácil intercambio de datos mediante servicio FTP

Servicio de correo: versatilidad y buena solución técnica

Posibilidad de programación y mantenimiento remotos: reducción de costes y tiempos

Unidad Ethernet



99

Adaptador de RS232 a RS422A/485 (I).

CJ1W-CIF11

Este adaptador se conecta directamente al puerto RS232 de los CS/CJ-Series y convierte la señal RS232 a una señal RS422A/485.

ADAPTADORESADAPTADORES


100

Adaptador de RS232 a RS422A/485 (II).

NT-AL001 Para conectar una pantalla táctil u otro dispositivo con un terminal de RS232C a un dispositivo con un terminarl RS-422A.

A través de una interfaz RS-422A se pueden conseguir largas distancias de hasta 500 m.

No es encesaria fuente de alimentación. Si el terminal de 5 V (150 mA máx.) está conectado del dispositivo RS232C, no se necesita fuente de alimentación para el adaptador.



101

Unidad de comunicaciones simpleCJ1W-CIF21

La unidad de comunicaciones simple intercambia datos entre el área DM del PLC y los componentes OMRON con protocolos SYSWAY y Compoway/F.

Dispone de dos puertos: un puerto RS-232C y un puerto RS-422A/485.



102

Dispositivos que intervienen en la expansión

Unidades necesarias para la expansiónUnidades necesarias para la expansión

INICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN DEL PLCINICIACIÓN A LA PROGRAMACIÓN DEL PLC


104

ÁREAS DE MEMORIAÁREAS DE MEMORIA La memoria del PLC se encuentra dividida en varias áreas,

cada una de ellas con un cometido y características distintas:

– ÁREA DE PROGRAMA:

Donde se encuentra almacenado el programa del PLC (en lenguaje Ladder ó mnemónico).

– ÁREA DE DATOS:

Usada para almacenar valores ó para obtener información sobre el estado del PLC.

Esta dividida según funciones en IR, SR, AR, LR, HR, DM, TR y T/C (En serie CS/CJ incorporan areas como CIO, TK, IR y DR).

– ÁREA DE SETUP:

Donde se encuentra almacenada la configuración del PLC, denominada también “PC Setup” (Sólo en serie CS/CJ).


105

ÁREAS DE MEMORIAÁREAS DE MEMORIA DIRECCIONAMIENTO

– Formato de las direcciones :

– XXX Número de canal (Registro)• YY Número de Bit (relé), (entre 00 y 15)

– p.ej. 21710 = CANAL 217, bit 10

X X X Y Y

Nota: En la serie CS/CJ se incorpora un dígito más para seleccionar el número de registro, ya que es posible direccionar hasta el registro 6143 del area de E/S (CIO).


106

ÁREAS DE MEMORIAÁREAS DE MEMORIA

En lo que respecta a áreas de memoria, existen diferencias entre las distintas series de PLCs. No obstante, tienen zonas comunes con la misma funcionalidad y tan sólo varia el tamaño del mismo.

A continuación se muestran las áreas de memoria correspondiente a la serie CJ1M.


107

Área CIOÁrea CIOWord

CIO 0000

15 0 Bit

(CIO 0999)

Area de E/S

(Area de E/S)

CIO 0079(CIO 0080)

Este área está reservada para las Unidades Básicas de E/S.

Nota: El área de E/S se puede incrementar de CIO 0000 hasta CIO 0999 cambiando la configuración para las primeras palabras localizadas en los expansores


108


CIO 1000

15 0 Bit

CIO 1199

Area de Data Link

Word

CIO 1200

15 0 Bit

CIO 1499

Area Interna de E/S

Area de datos (Data Link) para las redes de Controller Link

Este área sólo se puede emplear por programa; no se puede utilizar para Unidades Básicas de E/S. Es posible que esta área sea asignada a nuevas funciones en el futuro.


109


CIO 1500

15 0 Bit

CIO 1899

Area para las Unidades de Bus del CS1 (25 palabras/Unidad)

Word

CIO 1900

15 0 Bit

CIO 1999

Area Interna de E/S

Este área está reservada para las Unidades de Bus del CJ1, sirve para transferir la información de estado. Cada unidad ocupa 25 canales y se pueden utilizar hasta 16 unidades (con números de unidad de 0 a F).



110

Área CIOÁrea CIO

Word

CIO 2000

15 0 Bit

CIO 2959

Area para las Unidades Especiales de E/S

(10 palabras/Unidad)

Area para las Unidades especiales de E/S del CJ1. Cada unidad ocupa 10 canales y se pueden utilizar hasta 40 unidades (nº de unidad de 0 a 95).

Word

CIO 2960

15 0 Bit

CIO 3199

Area Interna de E/S



111

Área CIOÁrea CIO

Word

CIO 3800

15 0 Bit

CIO 6143

Area Interna de E/S


Word

CIO 3200

15 0 Bit

CIO 3799

Area de Device Net

En este area se reflejan los datos que se intercambian con los esclavos (independientemente del programa) – Area por defecto de la unidad Device Net.


112

Área de Trabajo (WR)Área de Trabajo (WR)Este área sólo se puede utilizar desde programa. Utilizar este área para palabras y bits de trabajo dentro de programa.

Word

W000

15 0 Bit

W511


113

Área de Retención (HR)Área de Retención (HR)

Este área sólo se puede utilizar desde programa. En este área se retiene el contenido ante pérdidas de alimentación o ante cambios entre modo PROGRAM y RUN o MONITOR.

Word

H000

15 0 Bit

H511


114

Área Auxiliar (AR)Área Auxiliar (AR)El área auxiliar contiene flags y bits de control que sirven para controlar y monitorizar la operación del PLC. Este área está dividida en dos partes: A000 a A447 de sólo lectura y A448 a A959 de lectura y escritura.

Word

A000

15 0 Bit

A959

Area de sólo Lectura

Area de Lectura-Escritura

A447A448


115

El área TR contiene bits que guardan el estado ON/OFF de una rama de programa. Los bits TR sólo se utilizan con programación por mnemónicos.

Área de Reles Temporales (TR)Área de Reles Temporales (TR)


116

El área de DM es un área de datos de multi-propósito. Sólo puede ser accedida a nivel de palabra y no de bit. Este área retiene su estado ante fallos de alimentación o al cambiar de PROGRAM a MONITOR o RUN.

Word

D00000

D30000

D20000

D29599

D31599

D32767

Area de Unidades Especiales de E/S (100 palabras/Unidad)

Area de Unidades de BUS (100 palabras/Unidad)

Área de Memoria de Datos (DM)Área de Memoria de Datos (DM)


117

El área de EM es un área de datos de multi-propósito. Sólo puede ser accedida a nivel de palabra y no de bit. Este área retiene su estado ante fallos de alimentación o al cambiar de PROGRAM a MONITOR o RUN.

El área de EM está dividida en bancos, dentro de las 32767 palabras que puede tener como máximo. El número de bancos depende del modelo de CPU, con un máximo de 7 bancos (de 0 a 6).

Word

E0_00000

E0_32767

Word

EC_00000

EC_32767

~

Banco 0 Banco 6

Área de Memoria Extendida (EM)Área de Memoria Extendida (EM)


118

Área de TemporizadoresÁrea de Temporizadores

Hay dos áreas de datos para los temporizadores, la de los Flags de Finalización de Temporización y la del Valor Presente del Temporizador (PVs). Hasta 4096 temporizadores (de T0000 a T4095).

T0000

T4095


119

Área de ContadoresÁrea de Contadores

Hay dos áreas de datos para los contadores, la de los Flags de Finalización de Cuenta y la del Valor Presente del Contador (PVs). Hasta 4096 contadores (de C0000 a C4095).

C0000

C4095


120

Flags de CondiciónFlags de CondiciónEstos flags incluyen los Flags Aritméticos tales como el Flag de Error y el Flag Igual, los cuales indican los resultados de la ejecución de una instrucción, así como los flags de siempre a ON y siempre a OFF.

Los Flags de Condición se especifican con etiquetas (símbolos).


121

Pulsos de RelojPulsos de RelojLos pulsos de reloj conmutan entre ON y OFF mediante el temporizador interno de la CPU. Estos bits se especifican con etiquetas (símbolos).


122

El rango de los Flags de Tareas va desde TK00 a TK31 y se corresponde con las tareas cíclicas de la 00 a la 31. Un Flag de Tarea se pondrá a ON cuando la correspondiente tarea cíclica está en ejecución (RUN) y a OFF cuando la tarea cíclica no se ha ejecutado (INI) o está en modo standby (WAIT).

TK00

TK31

Área de los Flags de Tarea (TK)Área de los Flags de Tarea (TK)


123

Registros Indice (IR)Registros Indice (IR)

Estos registros ( IR0 a IR15 ) se utilizan para realizar direccionamiento indirecto. Cada registro índice puede mantener una única dirección de memoria del PLC, ésta es la dirección de memoria absoluta de una palabra de la memoria de E/S.

IR00

IR15


124

Registros de Datos (DR)Registros de Datos (DR)

Estos registros ( DR0 a DR15) se utilizan como offset de la dirección de memoria del PLC en los Registros Indice, cuando se realiza un direccionamiento indirecto.

DR00

DR15


125

Los DMs se pueden direccionar indirectamente de dos formas:

@D00100 0100 D00256Dirección que se utiliza

2) Direccionamiento en Modo-BCD (*D). En este modo sólo parte del área de DMs (D00000 a D09999) puede ser direccionada indirectamente con los valores BCD de 0000 a 9999.

*D00100 0100 D00100Dirección que se utiliza

1) Direccionamiento en Modo-Binario (@D). Se puede direccionar todo el área de DMs (D00000 a D32767) con los valores en hexadecimal 0000 a 7FFF.

Direccionamiento indirecto de DMsDireccionamiento indirecto de DMs


126

ARQUITECTURA DE PROGRAMASARQUITECTURA DE PROGRAMAS Determinar los requisitos del sistema al cual se aplica el PLC. Identificar los dispositivos de E/S y asociarlos a las

direcciones físicas mediante una tabla de asignación. Preparar tablas que indiquen:

– canales y bits de trabajo

– Temporizadores, contadores y saltos

Dibujar el diagrama de relés. (O en el lenguaje seleccionado). Transferir el programa a la CPU. Si se realiza mediante

consola habrá que traducir el programa a mnemónico. Verificar, vía simulación, el correcto funcionamiento del

programa. Memorizar el programa definitivo.


127

INSTRUCCIONESINSTRUCCIONES INSTRUCCIÓN : Especifica la operación a realizar (operador) PARÁMETROS OPERANDOS : Son los DATOS asociados a la

operación lógica (operando). Los parámetros son en general de formato TIPO y VALOR.

DIRECCIÓN : Indica la posición de la instrucción en la memoria de programa– Tomando como ejemplo 0000 LD H0501

DIRECCIÓN

INSTRUCCIÓN

PARÁMETRO

TIPO

VALOR

0000 LD H0501


128

INSTRUCCIONESINSTRUCCIONES

LD Instrucción de apertura de una rama de circuito. Está asociada a un contacto.

OUT Activa una bobina de salida. Constituye la terminación de un circuito

AND Coloca 2 contactos en serie OR Coloca 2 contactos en paralelo NOT Invierte la lógica del contacto (cerrado/abierto)

Pueden ser usadas en combibación: LD-AND-OR-OUT


129

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN MNEMÓNICO :

– Constituído por el conjunto ó “SET” de instrucciones de la CPU.

– Las funciones de control vienen representadas con expresiones abreviadas.

– No es muy intuitiva la correspondencia con el esquema eléctrico

– La fase de programación es más rápida.LD

OR

AND NOT

OUT

0100

0000

0101

1000

Ej:


130

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DIAGRAMA DE RELES

– SÍMBOLOS FUNDAMENTALES

/

Contactonormalmente abierto

Contactonormalmente cerrado

Salida


131

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

DIAGRAMA DE RELES– Esquema de contactos

• Permite una representación de la lógica de control similar a los esquemas electromecánicos

0100 0101

0000

1000/


132

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

ESQUEMA FUNCIONAL– Cada función lógica tiene asociado un bloque

funcional que realiza la operación correspondiente.

– Requiere una aproximación más matemática y lógica.

0100

0000 0101

1000OR AND


133

LENGUAJE DE PROGRAMACIÓNLENGUAJE DE PROGRAMACIÓN

GRAFCET

– Método utilizado en procesos secuenciales, cíclicos ó repetitivos.

– Los estados y transiciones (paso entre estados) se implementan con funciones del autómata.

conceptos generales automatas

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