Automatas Programables Industriales API- PLC

download Automatas Programables Industriales API- PLC

of 29

Transcript of Automatas Programables Industriales API- PLC

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    1/29

    Autmata Programable Industrial (PLC)

    Objetivos: API

    - Describir la arquitectura y caractersticas.

    - Conocer los parmetros caractersticos de

    comparacin.- Mostrar los distintos tipos de lenguajes para

    la programacin.

    - Describir las funciones y tipos de los mdulosde entradas y salidas.

    - Clasificar los distintos tipos de perturbaciones

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    2/29

    5.1 Introduccin

    - General Motors 60 flexibilidad y adaptacin

    - Los primeros API memoria de ncleo de ferrita

    - En 1968 aparecen con memoria cableada y unaunidad central con circuitos integrados.

    - A inicio de los 70 con el microprocesador- En la mitad de los 70 se produce un incremento

    de memoria, entradas, salidas y

    comunicacin.- En los 80 mas velocidad de respuesta, PID,servocontroladores y control inteligente FUZZYlenguajes de programacin Grafcet etc

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    3/29

    5.2 Estructura de API

    Unidad central y el sistema de entradas / salidas

    La Estructura Modular divide en distintosmdulos las estructuras, CPU y entradas/salidas

    La Estructura Compacta

    adecuada para pequeas aplicaciones enambientes agresivos

    Entradas digital Salidas

    Pulsador I0 O0 Alarma

    Interruptor I1 CPU O1 Bobina de rel

    Presostato I2 O2 Focos

    Fin de carrera I3 O3 Solenoide

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    4/29

    5.3 Arquitectura de un API

    PROCESO

    Captadores Preaccionadores

    Modulo Unidad Mdulos de: salidas

    de Central Mdulos de: aplicacinEntradas CPU especial

    Consola de Pupitre de Visualizacin

    programacin control de datos

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    5/29

    Organizacin de la memoria de un API

    - Zona de memoria de usuario: zona dondese almacena las instrucciones de programa.- Tabla de datos: zona de almacenamiento de

    los estados internos y de datos de carcter

    general especifico del tratamiento numrico,aritmticos o de operaciones de lascomunicaciones

    - Memoria del sistema se almacena el

    programa monitor, y la zona denominadascratch-pad, que es una zona utilizada parael almacenamiento de valores intermedios ytemporales.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    6/29

    Memoria ROM;Almacenada por el fabricante elprograma del monitor el cual es inalterable e

    inaccesible para el usuario(Read Only Memory)Memoria RAM;

    Se almacenar, en el periodo de diseo ydepuracin de programas, el programa delusuario modificable(Random Access Memory)Memoria EPROM; Memoria de slo lecturareprogramable ( Erasable, Programmable Read -

    Only Memory ).Memoria EEPROM; Memoria de solo lecturareprogramable por voltaje elctrico (ElectricableErasable Programmable Read - Only Memory)

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    7/29

    Organizacin de la memoria de un API (PLC)

    BU Bus de direcciones

    FFER Bus de controlMemoria Memoria

    EPROM RAM CPU EPROM RAM

    BU

    FFER Bus de DatosUNIDADES EXPANDIBLE

    Bus de sistema de I/ O

    BUFFER Laht Buffer

    Drive /interface Filtros

    Rel, Triac Optoacopladores PANELES

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    8/29

    Arquitectura de un autmata programable

    Memoria Central C ProcesadorVariables: U E Contador de Programade entrada Un N N Puntero de pilaIntermedias Xn I T Reg. de instrucc. y dir

    de salida Yn D R Reg. de ndiceMonitor A A Reg. De uso generalPrograma D L

    ALU

    Bus datos / Direcciones / Control

    Mdulos Salidas Mdulos Entrada

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    9/29

    Fases de operacin en marcha y parada

    a) Puesta en alimentacin.

    Comprobacin de: - programa usuario-memoria y componentes - comunicaciones

    -mdulos de entrada/salida - las salidas

    b) Fase de ejecucin de programa:Adquisicin de las entradas

    Procesamientos de las ecuaciones lgicas

    Actualizacin de las salidasFunciones de comunicacin

    c) Parada de Sistema : Desactivacin de las salidas

    Cese de ejecucin de programa

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    10/29

    Estructura de un programa

    Ejecucin ciclcaLos ciclos se repiten continuamente mientrasse mantengan una condiciones de inicio,mediante la forma de un bucle repetitivo deltipo DO VHILE, de la manera siguiente: DO

    Instruccin N1Instruccin N2

    .Instruccin N m

    WHILE CONCICIN DE START

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    11/29

    Tipos de Ciclos de funcionamiento

    Cada vez que se ejecutan las ninstrucciones se

    define que se ha ejecutado un ciclo de programaEl ciclo ms elemental es Verificacin del

    aquel en que la adquisicin estado de Input

    de las entradas se realiza alprincipio de ciclo por una Tratamiento de las

    sola vez, prosiguiendo una instrucciones de prog

    fase de tratamiento yevaluacin de las ecuaciones Control del estado

    lgicas programadas. de las salidas

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    12/29

    B) C)

    Verificacin del

    estado de las entradas Actualizacin de

    Tabla de E / S

    Tratamiento de

    la ecuacin E1

    Tratamiento de

    Control del estado las instruccionesde la salida S1 del programa

    Tratamiento de la

    ecuacin Em

    Control del estado

    de la salida Sm

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    13/29

    Parmetros de evaluacin de las

    prestaciones de un Autmata Programable

    - Potencia de la unidad central:Es funcin de la velocidad de ejecucin de lasinstrucciones.

    - Tiempo de ejecucin: Sacn Time:Este parmetro determina el tiempo que utilizael autmata en la ejecucin de 1024instrucciones. ( t/1k ).

    - Duracin de ejecucin de ciclo: Es funcin delnmero entradas y salidas a leer, del nmero deinstrucciones en el programa, y de la velocidad

    de ejecucin de cada instruccin.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    14/29

    Tipos de lenguaje de programacin

    Informticos:Bajo nivel: Lista de instrucciones (Nemnicos)

    Alto nivel: Basic, Pascal, C

    Grficos:Diagrama de escalera (Ladder Diagrams)

    Flujogramas

    Diagramas de funciones lgicasGrafcet

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    15/29

    Lenguaje de programacinE1 E2 A n

    operacin A A

    E3 no n+1condicin B

    E4 B sin+2

    C

    E5 C operacin B Cn+3

    Doperacin C

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    16/29

    Diagramas de funciones lgicas

    Dispositivos lgicos preprogramados dispuestosen libreras para su uso. Estos son:

    Puertas lgicas.

    Biestables de tipo Set y Reset prioritario

    Contadores ascendentes, descendentes yascendentes / descendentes.

    Temporizadores al arranque, retardo y

    variaciones de los anteriores.Comparadoresde distinto signo.

    Detectores de flanco.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    17/29

    5.6 Mdulos de comunicacin con el entorno

    El sistema de entradas/salidas, en una arquitecturamodular, est constituidos por mdulos independientesque se conectan con los buses del sistema, que permitela conexin fsica con transductores y preaccionadores.

    La circuitera interna del API est basada en tecnologa

    TTL o CMOS, con tensin de 5 a 18 V.Los mdulos de entradas/salidas cumplen funciones

    a) Comunicacin con el proceso a controlar.

    b) Adaptacin en tensin de trabajo, de dispositivos de

    campo a elementos electrnicos de U.C viceversa

    c) Proporcionar separacin elctrica entre circuitos

    lgicos y los circuitos de potencia.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    18/29

    Mdulos de entradas/salidas digitales.

    Caractersticas tcnicas: Nde entradas: 4, 8, 16, 32

    Nivel de tensin: TTL, 24, 48, 110 Vca / Vcc, 220 VcaMdulos de salidas:

    Caractersticas tcnicas: N de salidas: 4, 8, 16, 32

    Tipo de etapa de salida: Transistor hasta 60Vcc,Triac 24, 48, 220Vca, TTL, contacto rel.

    Mdulos de entradas/salidas analgicas.

    Caractersticas tcnicas: N de entradas: 4, 8,16, 32

    N de salidas: 4

    Rangos de trabajo: 0 a 5 Vcc ; 0 a 10 Vcc

    - 10 a + 10 Vcc; 4 a 20 mA

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    19/29

    Esquemas elctricos de mdulos de salidaout

    Circuito + -Internos c.a. - c.c. +

    optoacopladores salida outCircuitoInternos c.a.

    Triac comn

    detector defusible fundido

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    20/29

    Mdulos especiales

    Tarjetas de comunicacin

    Se utilizan, para comunicaciones con terminalesprogramables, reguladores de temperatura, lectoresde cdigos de barras; y, general soportancomunicacin va RS - 232C, RS- 422 o RS- 485.

    Unidades de temporizadores analgicos:Son unidades que disponen de temporizadoresanalgicos ajustables externamente mediantepotencimetro.

    Unidades de interrupcin

    Esta unidades con disposicin de entradas externascon capacidad de interrupcin del programa para la

    ejecucin de subrutinas.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    21/29

    Unidades de control PID:

    Unidades que permite la implementacin de bucles

    de control del tipo Proporcional, Integral, DerivadaUnidades de servocontrol:

    Permiten el control de posicin de ejes

    Unidades de control de motores paso a paso:Permiten la generacin de trenes de impulsos para

    el control de motores paso a paso.

    Entradas termopar y PT100Son mdulos especficos con capacidad de conexin

    de varias entradas de termopar y PT100

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    22/29

    Unidades de contador de alta velocidad:

    Estas unidades se utilizan para l a cuenta

    de seales procedentes de codificadoresincrementales, y en general, de dispositivos

    de entrada rpida.

    Unidades posicionadoras de levas:El posicionador de levas detecta ngulos de

    rotacin, por medio de un reslver, y genera

    salidas de tipo binario cuando se alcanza elngulo especificado.

    Unidades ASCII:Se utiliza para visualizar o

    imprimir datos en tiempo real procedentes del API

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    23/29

    Unidades de voz:

    Se utilizan para la generacin de mensajes, avisos,

    etc. Por audio previamente registradas en soportedisquete o memoria de almacenamiento

    E/S de comunicacin remota:

    Se utilizan para la conexin de redes de rea localLANde carcter industrial, con objeto de facilitarel intercambio de grandes cantidades de datos, eincrementar la velocidad y fiabilidad del sistema.

    E/S de cdigos numricos.Mdulos FUZZY:

    Permiten la implementacin de tcnicas deinteligencia artificial basada en la lgica difusa

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    24/29

    Direccionamiento y codificacin de las E/S.

    Algunos modelos de autmatas realizan la

    codificacin de las distintas entradas/salidas,atendiendo a la posicin relativa del mdulocorrespondiente en la pletina de conectores, de talmanera que su formato tiene la siguiente forma:CDICO VARIABLE n.m

    Donde el CDIGO VARIABLE puede correspondersea variables de entrada, de salida o variablesinternas. Para estas ltimas suelen utilizarse lasletras I, Q y M respectivamente. La n denota laposicin del mdulo en conjunto; es decir, elordenamiento relativo de los mdulos tomados deizquierda a derecha y m denota la posicin relativade la variable dentro del mismo mdulo

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    25/29

    Direccionamiento de variables de los mdulos d E/S

    1 j-1 j

    1 . . . . 1. 1.

    CPU . . .

    k k k

    Otro tipo de autmatas (OMRON) organiza canales

    de 16 bits, tambin organizados de izquierda aderecha, reservando distintas direcciones enfuncin de que trate de variables de entrada, salidao internas. Por Ej.

    A partir del canal 000.00, 001.00.. , para entradas.A partir del canal 100.00, 101.00.. , para salidas.

    A partir del 012.00, 013.00..,para variables internas

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    26/29

    Las agresiones del entorno industrial:

    Las agresiones a que son sometidos los dispositivoslgicos de control son de naturaleza elctrica, qumica y

    mecnicaLas radiaciones electromagnticas, las fuentessuministradoras de estas perturbaciones: equipos desoldadura, transformadores, motores elctricos, que

    comnmente pueden alcanzar sobrada mente los 100uJ.El que muchos de los circuitos integrados utilizados en laimplementacin de los API sean de tecnologa TTL, conuna alimentacin de 5 voltios y un consumo de 2mAy el

    que la energa necesaria para provocar el cambio deestado de una de sus puerta lgicas sea de 10-4 uJ,significa que el orden de magnitud de energa para laconmutacin de unapuerta lgica de tal .

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    27/29

    ...naturaleza es un milln de veces ms pequeaque la suministrada normalmente por una fuente deperturbacin. De ah la importancia de la proteccinfrente a este tipo de perturbaciones. A esterespecto la eficacia de estructuras de tipo metlico

    en funciones de dispositivos de apantallamiento seha visto probada para tal menester. Otro tipoespecifico de perturbaciones elctricas capaces degenerar incluso fenmenos de corrosin son:

    - F.E.M. Termoelctrica, basadas en el efecto Peltier- Potenciales voltaicos de unin generados en elcontacto de metales diferentes.

    - Parsitos de naturaleza electrosttica.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    28/29

    Las agresiones de naturaleza qumica vienenprovocadas por una serie de gases corrosivospresentes en este tipo de procesos, tales como elcloro, y cidos y xidos del cloro (CL2, H2 S; SO2 ).Tambin los vapores de hidrocarburos, y los polvos

    de metales y cemento provocan corrosin en loscontactos metlicos y los circuitos integrados. Lasmedidas preventivas frente a este tipo de agresionesse centran en el barnizado de las placas de circuitos,los filtros para el polvo instalados en los armariosmetlicos y las carcasas estancas de los API.

    Las agresiones de tipo ambiental y mecnico son: latemperatura, la humedad, los choques y lasvibraciones.

  • 7/22/2019 Automatas Programables Industriales API- PLC

    29/29

    Los choques y la vibraciones someten a

    aceleraciones y esfuerzos de fatiga a losdispositivos que constituyen los circuitos del API.Por otra parte, tasas de humedad elevada, porencima del 80%, provocan condensaciones queaceleran el proceso de corrosin. Tambin tasas

    por debajo del 35% producen potencialeselectrostticos que favorecen la aparicin de fallospor cambios de estado de los circuitos lgicos. Losvalores extremos de la temperatura pueden hacer

    disminuir drsticamente, La instalacin deventilacin forzada en los armarios metlicoscontribuye a mantener valores adecuados de latemperatura.