monografico_ lenguajes de programación - las unidades funcionales y la administración de...

5/28/2018 MONOGRAFICO_ Lenguajes de programacin - Las unidades funcionales y la administracin de entradas-salidas _ de PLCObservatorio Tecn

1/10

19/03/14 MONOGRAFICO: Lenguajes de programacin - Las unidades funcionales y la administracin de entradas-salidas | Observatorio Tecnolgico

recursostic.educacion.es/observator io/web/ca/component/content/ar ticle/502-monografico- lenguajes-de-programacion?star t=3

Inic io Equipamiento Tecnolgico Internet Sof tware Cajn de sas tre

dijous, 20 de mar de 2014 cerca...

MONOGRAFICO: Lenguajes de programacin - Las unidades funcionales y la

administracin de entradas-salidasMonogrficos - Monogrficos

Escrit per Paloma Prieto

dill uns, 8 d'octubre de 2007 10:02

ndex d'article

MONOGRAFICO: Lenguajes de programacin

Ejemplo pr ctico del uso de un siste ma controlado por PLC

Principios bsicos de PLC

Las unidades funcionales y la administracin de e ntradas-salidas

Totes les pgines

Pgina 4 de 4

Las unidades funcionales y la administracin de entradas-salidas1 Cules son las unidades funcionales de un PLC?Un controlador lgico programable se compone de cuatro unidades funcionales:

La unidad de entradas

La unidad de salidas

La unidad lgica

La unidad de memoria

Qu pasa dentro del PLC?

MARCADORES SOCIALES

LICENCIA

Este obra est bajo una licencia de

Creative commons reconocimiento,

no comercial, compartir igual.
http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=2http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/19-monograficos/502-monografico-lenguajes-de-programacionhttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/19-monograficos/502-monografico-lenguajes-de-programacionhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/http://www.google.com/bookmarks/mark?op=edit&bkmk=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3&title=http://del.icio.us/post?url=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3&title=http://twitter.com/home?status=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3&title=http://www.myspace.com/Modules/PostTo/Pages/?l=3&u=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3&title=http://www.facebook.com/sharer.php?u=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3&title=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?showall=1http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=2http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=1http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacionhttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/category/19-monograficoshttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/section/5http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/19-monograficos/502-monografico-lenguajes-de-programacion?tmpl=component&print=1&page=http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/19-monograficos/502-monografico-lenguajes-de-programacion?format=pdfhttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/19-monograficos/502-monografico-lenguajes-de-programacionhttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/cajon-de-sastrehttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/softwarehttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/internethttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/equipamiento-tecnologicohttp://recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/home


2/10



En el diagrama que se muestra a continuacin se puede observar la estructura interna de los PLC del cual vamos a describir

una de las unidades funcionales mencionadas mas arriba:

1.1 Unidad de EntradasLa unidad de entradas proporciona el aislamiento elctrico necesario del entorno y adecua el voltaje de las seales elctrica

recibe el PLC que provienen de los interruptores de los contactos. Las seales se ajustan a los niveles de voltaje que ma

Unidad Lgica.


3/10



A este mdulo se unen elctricamente los captadores (interrupfinales de carrera, pulsadores,...).La informacin recibida en l, es enviada a la CPU parprocesada de acuerdo la programacin residente.

Captadores activos Captadores pasivos

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores que se pueden conectar al m

de entradas: Los Pasivos y los Activos.

Los Captadores Pasivosson aquellos que cambian su estado lgico,activado - no activado, por medio de una accin mecnica. Ejemplo de ellos s

Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.

Los Captadores Activosson dispositivos electrnicos que necesitan de la alimentacin por una tensin para variar suestado lgico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoelctricos).

Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentacin del autmata.

Todos los que conocen los circuitos de automatismos industriales realizados con contactores, saben que se pueden utilizar

captadores, contactos elctricamente abiertos o elctricamente cerrados dependiendo de su funcin en el circuito (hablarem

este tema un poco mas adelante).

Como ejemplo podemos ver un simple arrancador paro / marcha. En l se distingue el contacto usado como pulsador de mar

que es normalmente abierto y el usado como pulsador de parada que es normalmente cerrado (Ver figura izquierda en la sig

pgina)

Sin embargo en circuitos automatizados por autmatas, los captadores son generalmente abiertos. El mismo arrancador par

marcha realizado con un autmata (figura de la derecha en la pgina s iguiente) contempla esta variedad.

En l se ve que ambos pulsadores y el rel trmico auxiliar son abiertos.


4/10



1.2UniddeSalidEsta

acept

seales lgicas provenientes de la Unidad Lgica y proporciona el aislamiento elctrico a los interruptoresde contactos que

conectan con el entorno.

Las unidades de entrada / salida del PLC son funcionalmente iguales a los bancos de rels, que se empleaban en los antiguo

controladores lgicos de tipo tambor. La diferencia radica en que las unidades de entrada / salida de los PLC son de estado

slido.

La eliminacin de contactos mecnicos se traduce en una mayor velocidad de operacin y mayor tiempo entre averas (MTB

1.3 Unidad LgicaEl corazn de un PLC es la unidad lgica, la cual se basa en un microprocesador. Esta unidad ejecuta las instruc

programadas en la memoria, para desarrollar los esquemas de control lgico que se han diseado previamente.

Algunos equipos antiguos contienen en la unidad lgica elementos discretos, como por ejemplo: Compuertas NAND

FLIPFLOP, CONTADORES, etc. Este tipo de controladores son de HARDWARE (fsicos), mientras que aquellos que

memorias se llaman de SOFTWARE (lgicos).

1.4 MemoriaLa memoria almacena el cdigo de mensajes o instrucciones que tiene que ejecutar la unidad lgica del PLC. Las memo

pueden clasificar en PROM o ROM y RAM.

Memoria ROM: Es la memoria de slo lectura (Read only Memory). Es un tipo de memoria no voltil, que puede ser leda p

escrita, es decir, est pregrabada. Se utiliza para almacenar los programas permanentes que coordinan y administran los re

del equipo y los datos necesarios para ejecutar la operacin de un sistema basado en microprocesadores. Esta memo

mantiene aunque se apague el aparato.

Memoria RAM: Es una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Esta memoria es voltil y puede ser l

escrita segn se desarrolle la aplicacin. Durante la ejecucin del proceso se puede acceder en cualquier momento a cu

posicin de la memoria.

Por medio de estas memorias se puede utilizar un PLC en procesos diferentes, sin necesidad de readecuar o transfor

equipo; slo se debe modificar el programa que est cargado. Para el control de un proceso ejecutado por lotes (batch), se p

almacenar varias instrucciones en la memoria y acceder exactamente a aqulla que interesa.

Esta memoria guarda los programas de la aplicacin que se pueden modificar. Adems la memoria se protege con bateras,

no perder la informacin cuando se den cortes de fluido elctrico.

El sistema opera a travs de la interaccin con el procesador (la unidad lgica) y la Memoria.

Cuando se enciende el equipo, el procesador lee la primera palabra de cdigo (instruccin) almacenada en memoria y la eje

Una vez que termina de ejecutar la instruccin leda, busca en memoria la siguiente instruccin y as sucesivamente hasta


5/10



completa la tarea.

Esta operacin se llama ciclo de bsqueda-ejecucin (FETCHEXECUTE CYCLE).

1.5 Interfaces de Estado SlidoLa funcin de los mdulos de entrada y salida, que ya hemos descrito, es conectar el PLC con el mundo exterior de los m

interruptoreslmites, alumbrados, y dispositivos de medicin que estn presentes en el entorno que queremos controlar y

funcionar.

Estos mdulos se construyen a travs de elementos de estado slido.

Las primeras aplicaciones que se realizaron con dispositivos para el control de partida de equipos de potencia se remo

principios de la dcada de 1950, cuando se utilizaban diodos y transistores.

Sin embargo, en la prctica, las aplicaciones productivas comenzaron en 1957, con la aparicin del primer rectificador controde silicio (SCR).

Los componentes de estado slido empleados en las aplicaciones de control industrial han reemplazando a los rels mec

en muchas de las funciones que stos llevaban a cabo.

Los dispositivos de estado slido presentan muchas ventajas con respecto a los rels, tales como, alta velocidad de ope

pequeo tamao y bajo consumo de potencia.

Sin embargo, son elctricamente menos robustos y ms sensibles a las temperaturas elevadas y a la interfe

electromagntica (EMI), es decir, mas susceptibles a fallos.

1.5.1 Rectificador controlado de silicio SCR

El rectificador controlado de silicio (SCR), llamado tambin tiristor, se utiliza como un inte

electrnico que deja pasar corriente en un solo sentido.


6/10



El SCR, al recibir un impulso por la compuerta, deja pasar corriente slo en el sentido no

ctodo, comportndose de forma similar a un diodo.

Para que se inicie la conduccin de un SCR debe darse que:

1) El nodo sea positivo respecto al ctodo.

2) Se d un impulso positivo entre la compuerta y el ctodo.

El SCR permanecer en el modo de conduccin mientras el valor de la corriente est por e

del valor crtico mnimo y se mantenga la diferencia de potencia positiva del nodo con resp

ctodo.

El SCR tambin entrar en conduccin si la tensin entre el nodo y el ctodo sobrepa

lmites especficos del SCR (conduccin por avalancha).

Generalmente, se emplea el SCR en circuitos de corriente alterna (AC). Mediante un impulso de control en la compuert

debe aplicarse durante el medio ciclo positivo, el SCR entra en conduccin.

Existen diversos circuitos electrnicos utilizados para enviar los impulsos correspondientes a la compuerta del SCR. Algu

ellos emplean microprocesadores, circuitos temporizadores, sensores de fase, UJT, etc.

1.5.2 El TRIAC

El TRIAC se utiliza como un interruptor electrnico que deja pasar corriente en ambos sentid

construccin es la de dos SCR conectados en anti-paralelo.

El TRIAC tiene un amplio campo de uso en los arranques de motores de corriente alterna (AC), y

puede conducir en ambos semiciclos de voltaje alterno.

En comparacin con los rels, el TRIAC resulta ser ms sensible a la tensin aplicada, a la corriente

disipacin interna de potencia. Una mala operacin pude daar el dispositivo para siempre.

1.6 Efectos del ruidoSe define el ruido como toda seal elctrica indeseada, que puede entrar al equipo por diferentes vas.

El ruido abarca el espectro completo de frecuencia y no presenta una forma de onda determinada.

El ruido elctrico puede ocasionarle serios problemas de funcionamiento a los equipos de estado slido, a causa de los

niveles de seal con las que stos funcionan.

El ruido puede corresponder a alguno de los tres tipos bsicos que se indican:

Ruido transmitido, propio de la seal original.

Ruido inherente, producto de los elementos que se integran en un sistema de adquisicin de datos.

Ruido inducido, originado por las fuentes de alimentacin, acoplamientos magnticos y acoplamientos electrostt

Algunas medidas que deben tenerse en cuenta para reducir el acoplamiento del ruido elct rico son:

Usar encapsulados metlicos adecuados (jaula Faraday).

Canalizar las lneas de control de los dispositivos de estado slido en forma separada de las lneas de alimentaci

Utilizar cables a antallados trenzados ue ro orcionan un escudo adecuado contra el aco lamiento electrost


7/10



magntico.

El empleo de filtros adecuados permitir eliminar el ruido indeseado de la seal.

1.7 Consideraciones especialesLos componentes de estado slido son muy fiables cuando se utilizan en los rangos y condiciones de operacin adecuados

La vida media de un TRIAC puede ser, por ejemplo, de 450.000 horas o 50 aos, considerando condiciones de operacin t

Sin embargo, puede fallar de forma aleatoria, incluso si se emplea dentro de los rangos de operacin de diseo.

No es posible predecir cundo va a fallar un componente de estado slido cualquiera, como en el caso de los rels mecnic

los que observando su comportamiento se puede conocer el estado operacional y la vida media esperable del aparato.

Los controladores lgicos programables tienen en cuenta las limitaciones y ventajas de los elementos de estado slid

emplean, de modo que se pueden minimizar los efectos del ruido.

Generalmente, los PLC emplean rutinas de autodiagnstico y verifican constantemente el funcionamiento correcto

dispositivos de entrada y salida.

2 Administracin de entradas y salidas de un PLC2.1 Bases del montaje

El montaje de los diversos mdulos del PLC se realiza en slots o espacios preparados ubicados en racks o armarios.

Los mdulos bsicos de un PLC son:

Fuente de alimentacin

CPU

Interfaces de entrada y salida

Dependiendo del modelo y la marca, existen en el mercado racks de diversos tamaos, que pueden contener por ejemplo

12, 14 y 16 slots.

Segn la aplicacin y los equipos a montar, se debe escoger el tamao adecuado de rack . En todo caso, siempre es

instalar un mdulo de ampliacin, que permite la conexin de un rack adicional.

Otros mdulos existentes son:

Mdulos de comunicaciones (TCP/IP, DH+, etc.)

Mdulos de control de redundancia

Mdulos para conexin de racks remotos

Mdulos de interfaz hombre-mquina (teclado, monitores, etc.)

Mdulos de almacenamiento de informacin

Mdulos controladores PID

2.2 Mdulos de comunicacionesLos mdulos de comunicaciones permiten la conexin del PLC a otros sistemas de informacin, tales como computadores y

PLC.

Existen por ejemplo redes tipo Data Highway (Conjunto de dispositivos electrnicos - PCs, servidores, mdems, route

elementos de comunicacin - redes telefnicas, fibras pticas, satlites - que permiten a empresas y particulares el ac

grandes cantidades de informacin) para establecer una red de PLC conectados a un computador Host, utilizada comnme


8/10



.

2.3 Mdulos de control de redundanciaSon utilizados para asegurar la operacin de un mdulo redundante en caso de fallos (el mdulo redundante es aquel que se

emplea por duplicado para garantizar que el sistema no se cae aunque falle alguno de los subsistemas que lo atienden).

Generalmente se utiliza redundancia para el mdulo de fuente de alimentacin y la CPU.

2.4 Mdulos para conexin de racks remotosEn muchas aplicaciones los sensores y los actuadores estn localizados a gran distancia del PLC. En estos casos se utiliz

racks remotos, que se conectan por medio de un cable al rack central del PLC. De este modo se consiguen distancias de

300 metros.

Para establecer esta comunicacin se utiliza un mdulo denominado canal controlador de entradas y salidas (IOCC) en e

local y otro llamado controlador de base (DBC) en el rack remoto, al que se le puede conectar otro rack remoto, estableci

as una arquitectura distribuida con distintos niveles de jerarqua

2.5 Mdulos de interfaz hombre-mquinaSe utilizan para establecer la comunicacin entre el PLC y el usuario. En la mayora de los casos se emplea con este

computador PC conectado serialmente, desde el cual se puede programar el PLC y ver los estados de los registros interno

puntos de entrada/salida. En otros casos se usa un Hand held monitor, que es un dispositivo pequeo con teclas funcion

pantalla de caracteres.

2.6 Mdulos de almacenamiento de informacin

Por lo general se utilizan medios de almacenamiento magnticos tales como cintas y discos, en los que se puede g

informacin de los valores de los puntos de entrada y salida y registros internos.


9/10



2.7 Mdulos controladores PIDSe utilizan en el control de procesos, en el que se pretende conseguir que una variable de salida de un proceso sea igua

variable de referencia.

2.8 Puntos de entrada y salidaLos puntos de entrada y salida del PLC son las entradas y salidas fsicas que ste puede manejar.

Cada punto tiene su representacin interna en la memoria del PLC, en la que se utilizan nmeros para identificarlos.

Por lo general los mdulos de entrada y salida vienen configurados en grupos de 8 puntos y pueden llegar hasta 1024, amp

a ms.

Los puntos de entrada son designados como X0, X1, X2, X3..., mientras que los puntos de salida se identifican como Y0, Y1

Y3...

En el grfico que vers a continuacin se muestra una configuracin bsica de un PLC de 16 entradas y 16 salidas:

Al disear el programa se debe hacer referencia a las variables de entrada y salida que identifican los puntos del PLC.

2.8.1 EjemploEn el ejemplo grfico que vers en la pgina siguiente se desea encender una lmpara L1 cuando se conecte el interruptor A

interruptor B y encender una lmpara L2 cuando L1 est apagada y el interruptor C est conectado.


10/10


recursostic.educacion.es/observatorio/web/ca/component/content/article/502-monografico-lenguajes-de-programacion?start=3

La asignacin de entradas y salidas se efecta por medio del dispositivo de programacin del PLC. Por lo general se utiliza

con interfaz grfica que permita visualizar el diagrama escalera RLL (Relay Ladder Logic), del cual hablaremos mas adelante

2.9 Registro imagenEs un rea de memoria del PLC reservada para mantener el estado de todas las entradas y salidas. Este registro se actualiz

forma permanente. Existen diversos registros:

2.9.1 Registro imagen discretoCorresponde a localizaciones de bits, donde se almacena el estado de todas las entradas / salidas digitales.

2.9.2 Registro imagen de rel controlSon localizaciones de memoria de bits donde se guarda el estado de los rels control.

2.9.3 Registro imagen de palabraConsiste en localizaciones de memoria, donde se registra el valor de cada palabra de entrada y salida.

En la programacin de un PLC se utiliza tambin registros internos, que son de gran ayuda para almacenar datos interm

Estos registros son designados comnmente como C0, C1, C2, ...

monografico_ lenguajes de programación - las unidades funcionales y la administración de...

Documents