Universidad De Oriente

Núcleo Monagas

Departamento De Ingeniería De Sistemas

Cursos Especiales De Grado

Automatización y Control de Procesos Industriales

Descripción de Módulos Funcionales:

Temporizadores, Contadores, Módulos especiales. Uso de Memoria. Modos

de trabajo. Ciclos.

Seminario: Instrumentos de Control Industrial

Facilitador: Equipo PLC:

Ing. Edgar Goncalves Domínguez, José

C.I: 18.211.092

Villarroel, Enoris

C.I: 17.547.489

Maturín, Octubre 2014

INTRODUCCIÓN

La actualización y automatización de los procesos industriales ha traído como consecuencia el desarrollo de sistemas de control especializados utilizados en el control de procesos de plantas industriales. Las principales aplicaciones del

control a nivel industrial son: Plantas de Fabricación, Industria de la Energía Eléctrica, Industria de las Telecomunicaciones, Industria de los Hidrocarburos,

Industrias Químicas, y Petroquímicas Industria Metalúrgica y Siderúrgica, Sistemas de Transporte, Sector Agroindustrial, Industria de Procesamiento de Alimentos, Sector Servicios Públicos y Privados, Industria Automotriz Entre otros.

El control lógico programable (PLC) es un controlador electrónico modular basado en microprocesadores y circuitos digitales, con capacidad de memoria y almacenamiento de instrucciones para la ejecución de funciones de control,

procesa las señales de entrada y las convierte en señales de salida, en función reglas programadas; con éstas se pueden controlar directamente secuencias

mecánicas, procesos industriales totales o parciales.

Los PLC tienen una serie de funciones de otros dispositivos y elementos de diferentes aéreas, como los son los temporizadores, contadores, entre otros, que

serán detallados en la presente investigación.

MARCO TEORICO

¿Qué es un PLC?

Un controlador lógico programable (IEC 61131) es una máquina electrónica

programable diseñada para ser utilizada en un entorno industrial (hostil), que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones

orientadas al usuario, para implantar soluciones especificas tales como funciones lógicas, secuenciales, temporizaciones, recuentos y funciones aritméticas, con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos

de máquinas o procesos.

Descripción de Módulos Funcionales de un PLC: Temporizadores

Un temporizador es un aparato mediante el cual podemos regular la

conexión o desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.

En el PLC la función “Temporizador” permite mandar con retardo, acciones especificas. Esta función se designa generalmente con la letra T.

La cantidad de temporizadores que se podrá programar con el PLC

dependerá de su tamaño y sus valores dependerán de la marca del PLC Controladores Lógicos Programables

Contadores

Los contadores usados en un PLC tiene la misma función que un contador

mecánico. Los contadores comparan un valor acumulado y un valor preestablecido

para la función de circuito de control. Los contadores pueden utilizados para inicializar una operación cuando se alcanza una cuenta o esperar la realización de

una operación hasta que se alcanza la cuenta.

Existen tres tipos de contadores: los contadores que incrementan, los

contadores que decrementan y los que pueden incrementar y decrementar.

Módulos especiales

Modulo de Entrada de Pulsos de Alta Velocidad

Permite conectar al sistema dispositivos que producen trenes de pulsos demasiado rápidos para que el barrido del controlador, pueda reaccionar o efectuar conteos, ejemplo, caudalímetro, turbinas, tacómetros, etc.

Este tipo de módulos tiene entradas/salidas, por las que ingresan las

señales de frecuencias hasta 100 Khz., y las salidas pueden adopta resultados de conexión/desconexión de acuerdo al programa que el usuario carga en la memoria del modulo.

El programa consiste fundamentalmente comparar entre los valores reales

de conteo, con los que el usuario prefija, o pueden ser tomados de la memoria principal del PLC, cuando se alcanzan los valores prefijados, se activan las salidas del módulo y/o se actualizan los estados de la memoria del PLC.

Cuando se usa un caudalímetro que envía pulsos, el módulo puede efectuar

conteos de acuerdo a una unidad de tiempo, pulsos/segundos. Modulo de Control de Ejes

Este módulo tiene generalmente la función de controlar la posición punto a

punto de servomotores en lazos cerrados, tienen la posibilidad de manejar el posicionamiento de varios ejes a la vez.

La tarea principal del módulo es el cómputo de velocidad y posición independientemente del barrido del PLC. Para ello el modulo, cuenta con su

propia CPU y se programa con el lenguaje de alto nivel por medio de una PC o una terminal sin inteligencia.

Además estos módulos pueden almacenar distintos perfiles de funcionamiento en tablas que son consultadas desde el programa del usuario.

Modulo BASIC Programable

Cuando se necesitan cálculos complejos, estadística, etc. se puede utilizar este tipo de módulo, que no es más que una pequeña computadora con su propia

CPU, y memorias que acepta programas escritos en lenguaje BASIC. El módulo posee una comunicación directa con la CPU del PLC y otros pórticos para poder

conectar periféricos tales como terminales sin inteligencia, lectores de códigos de

barra, impresoras, etc.

Con el uso del Basic se pueden hacer cálculos para resolver lazos de control PID, cuando el PLC no incluya como capacidad propia, el programa se almacena en RAM, soportadas por baterías pero con la posibilidad de transferir en

forma automática, datos a memorias que permanezcan inalterables ante falta de energía.

Otra de las aplicaciones es la de mantener en la memoria del módulo, una

cantidad de recetas de distintos productos a elaborar, las cuales se pueden

descargar a pedido del operador en el momento adecuado, modificando las posiciones de memoria requeridas por el PLC

Uso de Memoria

La memoria almacena el código de mensajes o instrucciones que tiene que

ejecutar la unidad lógica del PLC. Las memorias se pueden clasificar en PROM o ROM y RAM.

Memoria ROM: Es la memoria de sólo lectura (Read only Memory). Es un tipo de memoria no volátil, que puede ser leída pero no escrita, es decir,

está pregrabada. Se utiliza para almacenar los programas permanentes que coordinan y administran los recursos del equipo y los datos necesarios para ejecutar la operación de un sistema basado en microprocesadores. Esta

memoria se mantiene aunque se apague el aparato.

Memoria RAM: Es una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Esta memoria es volátil y puede ser leída y escrita según se

desarrolle la aplicación. Durante la ejecución del proceso se puede acceder en cualquier momento a cualquier posición de la memoria.

Por medio de estas memorias se puede utilizar un PLC en procesos diferentes, sin necesidad de readecuar o transformar el equipo; sólo se debe

modificar el programa que está cargado. Para el control de un proceso ejecutado por lotes (batch), se pueden almacenar varias instrucciones en la memoria y acceder exactamente a aquélla que interesa.

Esta memoria guarda los programas de la aplicación que se pueden

modificar. Además la memoria se protege con baterías, para no perder la

información cuando se den cortes de fluido eléctrico.

El sistema opera a través de la interacción con el procesador (la unidad

lógica) y la Memoria. Cuando se enciende el equipo, el procesador lee la primera palabra de código (instrucción) almacenada en memoria y la ejecuta. Una vez que

termina de ejecutar la instrucción leída, busca en memoria la siguiente instrucción y así sucesivamente hasta que se completa la tarea.

Modos de trabajo

Son cuatro son los modos de operación genéricos de los PLC: RUN, STOP,

ERROR y POWER–ON.

RUN: El PLC ejecuta el programa de usuario como modo normal de operación, se cumple el ciclo de funcionamiento explicado con anterioridad.

STOP: El PLC ignora el programa de usuario y efectúa sus programas internos. En éste modo el usuario puede monitorear y / o programar el PLC

desde un PC

ERROR: El PLC detiene la ejecución del programa de usuario, pues sus programas internos encuentran un error de programación o de hardware.

Como en el caso del modo STOP, se inactiva todas las salidas y no se

permite llevar a cabo el modo RUN hasta tanto no se resuelva el problema que causo el error

POWER-ON: Este modo ocurre a partir del momento en que se energiza el

PLC; este utiliza el modo POWER-ON para auto configurarse y hacer comprobaciones de estado del sistema. Una vez realizadas las rutinas de inicio asumen según las condiciones del sistema, uno de los otros tres

nodos.

Ciclos

Los controladores lógicos programables son máquinas secuenciales que

deben modelar sistemas que son, muchas veces, de evolución concurrente. El PLC entonces, ejecuta en forma correlativa las instrucciones que están indicadas en el programa del usuario almacenado en su memoria. En general podemos decir

que lee las entradas provenientes de la planta, ejecuta el programa con esos valores de entradas y genera las salidas (acciones) que controlan la planta. Esta

secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso. En términos generales, la secuencia de operación del autómata se puede dividir en tres fases principales:

Lectura de señales desde la interfaz de entrada

Procesado del programa para la obtención de las señales de control

Escritura de señales de la interfaz de salidas

Un ejemplo de un ciclo que cumple un PLC tenemos el siguiente:

DISCUSION

Los PLC deben controlar procesos o máquinas que requieren tareas

complejas, como por ejemplo, resolución de ecuaciones que requieren aritmética avanzada, emisión de informes en códigos ASCII, control de velocidades superiores al barrido del equipo, repuestas a señales que no pueden aceptar

demoras, control de lazos PID, estas tipo de tareas pueden resultar limitaciones que estén dadas por la falta de capacidad de los controladores para atender en un

tiempo razonable esas operaciones sin dejar de lado la resolución de la lógica de contacto.

Es por esto, que se diseñaron módulos funcionales, que tienen la capacidad propia para el procesamiento de datos con la capacidad de tomar, modificar y

escribir datos en la memoria.

Muchas funciones de control exigen la programación del tiempo. Ejemplo:

en una máquina deberá avanzar el cilindro B cuando el cilindro A haya vuelto a su posición normal, aunque solo después de transcurridos 5 segundos. En este caso

se trata de un retardo de conexión. Con frecuencia es necesario que la activación de la, sección se produzca con un retardo por razones de seguridad.

En los procesos de control, son muchos los dispositivos empleados en la industria y que realizan varias tareas que dependen del tiempo tales como

intervalos para soldar, pintar y tratamientos de calentamiento. Los PLC deben contar con una alta capacidad de memoria, por tanto, son versátiles y flexibles.

Los temporizadores indican el tiempo que deberá transcurrir en función del programa y lo expresa mediante un número que indica la cantidad de cadencias

que se haya seleccionado. El estado de un temporizador indica si ya ha transcurrido el tiempo que se haya preseleccionado o si aún está transcurriendo, pudiendo ser la señal respectiva según el tipo de PLC.

Los contadores tienen un registro común en la cual almacena la cuenta del

contador. Los contadores son utilizados para contar unidades o procesos. Es frecuente que los controles trabajen con contadores. Si, por ejemplo, se desea que un equipo clasificador coloque siempre 10 piezas iguales sobre una cinta

transportadora, se necesita un contador.

En la mayoría de los PLC, los contadores son unidades electrónicas contenidas en la unidad central. Las tareas de conteo sencillo, así como también la programación de una temporización, pueden solucionarse actualmente con

prácticamente cualquier PLC.

CONCLUSION

Los campos de aplicación de un PLC son casi innumerables. Los controles lógicos programables se utilizan hoy principalmente para controlar aquellas máquinas que deben seguir procesos secuenciales a nivel industrial, tales como

empaque de productos, control de motores, monitoreo de sensores, monitoreo o control de armado de partes, etc. Su elección depende del tipo de proceso a

automatizar, así como de la cantidad de entradas y salidas necesarias para atender todos los sensores y actuadores del sistema.

Cualquier proceso que involucre encendido o apagado de ciertas máquinas con una secuencia lógica, o bien la lectura de variables análogas o el control de

determinados sistemas análogos, puede ser llevado a un PLC como una solución para que tal proceso se ejecute en forma automática.

Los PLC vienen diseñados para trabajar en ambientes industriales, con blindajes especiales, con el objeto de no dejarse afectar por las perturbaciones

eléctricas que ocurren constantemente debido a los transitorios generados por motores y en general todas las máquinas que forman parte de la red eléctrica y de control de una planta fabril.

BIBLIOGRAFIA

Programación de PLC: Temporizadores. http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso-de-plcs-avanzado/item/665-programacion-de-plc-temporizadores.html

Controlador Lógico Programable PLC http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt/maza_c_ac/capitulo4.pdf

Configuración de los PLC y Temporizadores.

http://es.slideshare.net/alejandrocortijo/configuracion-de-plc-y-temporizadores

Observatorio Tecnológico. Las unidades funcionales y la administración de entradas-salidas

http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/eu/component/content/article/502-

monografico-lenguajes-de-programacion?start=3

Automatización y Robótica Educativa. Controladores Lógicos Programables. http://automatica.mex.tl/frameset.php?url=/imagesnew/5/0/1/4/2/Presentaci%C3%

B3n%20%20P.L.C..pdf

Elementos y Equipos electrónicos. Controladores Lógicos Programables-PLC http://www.efn.uncor.edu/departamentos/electrotecnia/cat/eye_archivos/apuntes/a

_practico/CAP%209%20Pco.pdf