sistemas automáticos - isa.uniovi.esisa.uniovi.es/~idiaz/sa/teoria/04-05/sa.plc.pdf · • plc´s...

Universidad de Oviedo

12005

Sistemas AutomáticosTema 13

Sistemas Automáticos


22005

Sist. Automáticos de control Secuencial

Dos grandes tipos de Sistemas Automáticos de control:

Sist. Automáticos de Regulación



32005

Evento Discreto:Ocurrencia de una característica en la evolución de una señal (flanco de subida, paso por un cierto nivel, pulso, llegada de un dato, …). Suele representarse por un valor booleano {0,1}

Sistemas de eventos discretos:Sistemas dinámicos que cambian de estado ante la ocurrencia de eventos discretos. Generalmente el estado sólo puede adquirir un conjunto discreto de valores y puede ser representado de forma simbólica en vez de numérica.

Sistemas Automáticos de Control Secuencial

Sistemas Automáticos de Control Secuencial:Son los sistemas automáticos en los que el proceso a controlar es un sistema de eventos discretos



42005

VE

NS

NI

Unidadde

Control

Automatismofunción lógica:

si NS=1 entonces VE=0si NI=0 entonces VE = 1

CaptadoresSensores de nivel NS, NI

ActuadoresVálvula todo-nada VE

Sist. de control Secuencial

-

+

qe(t)

VE

h(t)

qs(t)

r(t)

Automatismoqe(t) = K·[r(t)-n(t)]

n(t)

K

CaptadorFlotador

ActuadoresVálvula proporcional VE

Sist. de Regulación

ReferenciaSe da una señal de referencia de forma explícita



52005

Ejemplo de Sistema Automático de control Secuencial

AUTOMA-TISMO

FCS

FCB2

FCI

FCD

MBR

PARTE DE MANDO

FCB1

MS

V1

V2

MBL

V1 V2

Pieza

FCS

FCB1

MS

MBR

FCDFCI

PARTE OPERATIVAFCB2

MBL



62005

Tecnologías para la Automatización

Tecnología CableadaImplementación física de la lógica de la Unidad de Control.

Inconvenientes:• Ocupa mucho espacio• Poca flexibilidad• Mantenimiento costoso• No adaptados a funciones de

control complejas

Ventajas:• Simplicidad• Adecuadas para problemas

sencillos

Ejemplos:• Control de nivel de líquido por

flotador• Regulador de Watt• Cuadros de mando por contactores

Familias tecnológicas:• Mecánicos• Neumáticos • Hidráulicos • Eléctricos• Electrónicos, etc.



72005

Tecnologías para la Automatización

Tecnología ProgramadaUtilización de dispositivos capaces de ejecutar algoritmos, dotados de entradas y salidas analógicas y/o digitales

Inconvenientes:• Complicados y caros para

aplicaciones simples

Ventajas:• Flexibilidad• Ocupan poco espacio• Coste compensa para aplicaciones

de complicación media/alta• Mantenimiento sencillo

Ejemplos:• Automatización industrial con PLC’s• Accionamientos de Control Vectorial

basados en DSP’s

Familias tecnológicas:• Microprocesadores

(ordenadores de proceso)• Microcontroladores• Autómatas Programables

(PLC’s)• DSP’s



82005

Parte operativa(proceso)ControlSupervisión

Esquema general de un Sistema Automatizado



92005

Parte operativaControlSupervisión

• Lógica cableada• PLC´s• PC+Tarjeta E/S• Microcontroladores• Reg. Digitales• Etc...

• Panel de mando

• PC+SCADA

Esquema general de un Sistema Automatizado

• Planta- Sensores- Actuadores



102005

Sistema Automático: Concepto de Lazo o Bucle

Máquinao

Proceso

Accionadores

Captadores

Pre-accionadores

Unidadde

Control

Nivel de SUPERVISIÓN

óDialogo

Hombre-MáquinaInformaciónelaboradasobre el

funcionamientodel S.A.

Consignas

Informaciónsobre elproceso

Órdeneso Acciones de Control

Parte de Mando

Parte Operativa

Valor añadido



112005

Regulador IndustrialPID (Ej: DR-20)

sensor detemperatura

Control de Procesos Continuos

resistencia

Periferiadistribuida

Esquema típico de una Automatización Industrial

Nivel de Supervisión:- Comp. de proceso- Monitorización- Interfase hombre-maquina

Control de Procesos Discretos

preaccionador

válvula

sensoresnivel

proceso

microcontrolador

Alg.Control

DA

AD

Bus de campo

Bus de campo



interfase

Procesocontinuo



122005

Autómatas Programables

Un autómata programable (AP) es un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos de máquinas o procesos. (Según IEC 61131)



132005

Autómatas Programables (II)

TSX-Micro



142005

Gama de autómatas TSX (Schneider) y Siemens

TSX Nano

TSX Micro

TSXTSX PremiumPremium

Apl

icac

ione

s

Simples

Complejas

Nº E/S46 300 2000

S7-200

S7-300 S7-400



152005

Sustitución de armarios de relés



162005

Estructura



172005

Arquitectura



182005

Memoria

CPU

Memoria de

programa

Memoria de datos

Imagen de salidas

Imagen de entradas

Interfaz de entradas

Interfaz de salidas

ActuadoresSensores

Acceso a la imagen de e/s



192005

Ciclo de funcionamiento

Proceso inicial

Ejecución del programa y e/s de datos

Servicio a periféricos externos

Proceso común

Tensión

Comprobación del sistema físico (hardware)

Borrado de variables internas, temporizadores y contadores

Puesta a cero del perro guardián

Comprobación de conexiones y memoria



202005

Ciclo de funcionamiento (II)

Ejecución del programa y entrada/salida de datos

Lectura de la interfaz de entrada

¿Comprobación correcta?

Escritura de la interfaz de salida

Ejecución del programa de usuario

Indicador de error

NO

SI



212005

Interfaces de E/S

• Establecen la comunicación entre CPU y proceso:– Filtran, adaptan y codifican las señales de entrada– Decodifican y amplifican las señales de salida.

• Entradas habituales:– CC a 24 ó 48 VCC.– AC a 110 ó 220 VAC.– Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.

• Salidas típicas:– Por relé– Estáticas por triac a 220 V (max.)– Colector abierto a 24 ó 48 VCC.– Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.



222005

Arquitectura del sistema

• Control centralizado: unidad de control compacta (todas las E/S a una única CPU, monoproceso)

• Control distribuido: Unidad de control modular (varios procesadores con sus E/S conectados a una unidad central, multiproceso)

• Posibles configuraciones (distribuido):– multiprocesadores centrales– procesador central + procesadores periféricos– procesadores en red



232005

Configuración del sistema de E/S

• Centralizadas– Autómatas compactos, µautómatas (+módulos)– Autómatas modulares (+módulos y +bastidores)

• Distribuidas– Locales (50-100 m). Bastidor de expansión– Remotas (>100 m). Bus de campo– Pueden disminuir los costes de instalación– Aumenta la seguridad de la transmisión



242005

Pirámide de Automatización

Dispositivo de campo inteligente

PLC

Accionamientos inteligentes

PROFIBUS-DP

Ethernet TCP/IP



252005

SCADA

SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition.

Aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de producción, con acceso a la planta por comunicación digital con los controladores e interfaz gráfico de alto nivel con el usuario



262005

Metodologías de diseño de sistemas secuenciales

El enfrentamiento a sistemas de automatización cada vez más complejos exige la adopción de una metodología.

Las que más éxito han tenido son:

• GRAFCET (Gráfico de mando estapa transición) IEC-60848

• GEMMA (Guía de estudio de los modos de marcha y parada)



272005

Estándar IEC 61131

Especifica las funciones que ha de tener un autómata programable, y estandariza el modelo de software y los lenguajes de programación para estos equipos

Partes de la norma IEC61131• Parte 1: Información general• Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equipos• Parte 3: Lenguajes de programación• Parte 4: Guías de usuario• Parte 5: Comunicaciones



282005

Bibliografía

• Siemens, Manual del S7-300• Ballcells, J. Autómatas Programables, Marcombo,

1997– Cap. 4. Arquitectura interna del autómata– Cap. 5. Ciclo de funcionamiento del autómata y control en tiempo

real– Cap. 6. Configuración del autómata

• PLCopen, traducido por Felipe Mateos, IEC 61131. Un recurso de programación estándar

sistemas automáticos - isa.uniovi.esisa.uniovi.es/~idiaz/sa/teoria/04-05/sa.plc.pdf · • plc´s...

Documents