Septiembre-Febrero 11

U N I V E R S I D A D P O L I T É C N I C A S A L E S I A N A

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL 1CONSULTA

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

DIFERENTES MARCAS DE PLC’S

Entrelec, Exor,  Fuji, GE-Fanuc, Hitachi, Koan, Microcom, Mitsubishi, Matsushita, Moeller, National, Hitech, Ibercomp, Omron, Pilz, Parker, Siei, Siemens, Sprecher, Telemecanique (Schneider), Tri,  Xycom, Yaskawa, Hitech, Ibercomp, Idec.

LENGUAJES DE PROGRAMACION

LENGUAJE LADDER: El LADDER, también denominado lenguaje de contactos o de escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los Controladores Lógicos Programables (PLC), debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas NEMA y son empleados por todos los fabricantes.

Elementos de programación:Para programar un PLC con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. En la siguiente tabla podemos observar los símbolos de los elementos básicos junto con sus respectivas descripciones.

Símbolo Nombre Descripción

Contacto NA

Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que representa, esto es, una entrada (para captar información del proceso a controlar), una variable interna o un bit de sistema.

Contacto NC

Su función es similar al contacto NA anterior, pero en este caso se activa cuando hay un cero lógico, cosa que deberá de tenerse muy en cuenta a la hora de su utilización.

Bobina NA

Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un uno lógico. Su activación equivale a decir que tiene un uno lógico. Suele representar elementos de salida, aunque a veces puede hacer el papel de variable interna.

Bobina NC

Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un cero lógico. Su activación equivale a decir que tiene un cero lógico. Su comportamiento es complementario al de la bobina NA.

Bobina SET

Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta a 0) si no es por su correspondiente bobina en RESET. Sirve para memorizar bits y usada junto con la bina RESET dan una enorme potencia en la programación.

Bobina SET

Permite desactivar una bobina SET previamente activada.

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DOCENTEIng. Luisa Sotomayor

ESTUDIANTES:Fernando Pazmiño

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Programación: Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación, resulta importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución.

El siguiente esquema representa la estructura general de la distribución de todo programa LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha.

En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que las líneas verticales representan las líneas de alimentación de un circuito de control eléctrico.El orden de ejecución es generalmente de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, primero los contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un controlador a otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se ejecuta primero lo que primero se introduce.

Variables internas y bits de sistema

Las variables internas son bits auxiliares que pueden ser usados según convenga, sin necesidad de que representen ningún elemento del autómata. Se suele indicar mediante los caracteres B ó M y tienen tanto bobinas como contactos asociados a las mismas. Su número de identificación suele oscilar, en general, entre 0 y 255. Su utilidad fundamental es la de almacenar información intermedia para simplificar esquemas y programación.Los bits de sistema son contactos que el propio autómata activa cuando conviene o cuando se dan unas circunstancias determinadas. Existe una gran variedad, siendo los más importantes los de arranque y los de reloj, que permiten que empiece la ejecución desde un sitio en concreto y formar una base de tiempos respectivamente. Su nomenclatura es muy diversa, dependiendo siempre del tipo de autómata y fabricante.

LENGUAJE BOOLEANO (Lista de Instrucciones)

El lenguaje Booleano utiliza la sintaxis del Álgebra de Boole para ingresar y explicar la lógica de control. Consiste en elaborar una lista de instrucciones o nemónicos, haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR, NOT, etc.) y otras instrucciones nemónicas, para implementar el circuito de control. El lenguaje “Lista de Instrucciones” (IL) de la Norma IEC 1131-3, es una forma de lenguaje Booleano.

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&≥1

I 2.3

I 4.1

I 3.2

Q 1.6

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Ejemplo de programación Booleana:

A I 2.3A I 4.1O I 3.2= Q 1.6

DIAGRAMA DE FUNCIONES (FBD)

Es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos (bloque de funciones del PLC) en tal forma que ellos aparecen interconectados al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque.

El diagrama de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente.

Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa de control. Ejemplo de programación mediante diagrama de funciones:

LENGUAJE DE TEXTO ESTRUCTURADO (ST)Texto estructurado (ST) es un lenguaje de alto nivel que permite la programación estructurada, lo que significa que muchas tareas complejas pueden ser divididas en unidades más pequeñas. ST se parece mucho a los lenguajes de computadoras BASIC o PASCAL, que usa subrutinas para llevar a cabo diferentes partes de las funciones de control y paso de parámetros y valores entre las diferentes secciones del programa.

Al igual que LD, FBD e IL, el lenguaje de texto estructurado utiliza la definición de variables para identificar entradas y salidas de dispositivos de campo y cualquier otra variable creada internamente.

Incluye estructuras de cálculo repetitivo y condicional, tales como: FOR ... TO; REPEAT..... UNTIL X; WHILE X... ; IF ... THEN ...ELSE. Además soporta operaciones Booleanas (AND, OR, etc.) y una variedad de datos específicos, tales como fecha, hora.

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La programación en Texto Estructurado es apropiada para aplicaciones que involucran manipulación de datos, ordenamiento computacional y aplicaciones matemáticas que utilizan valores de punto flotante. ST es el mejor lenguaje para la implementación de aplicaciones de inteligencia artificial, lógica difusa, toma de decisiones, etc. Ejemplo:

IF Manual AND Alarm THENLevel = Manual_Level;Mixer = Start AND NOT ResetELSE IF Other_Mode THEN

Level = Max_level;ELSE Level = (Level_Indic X100)/Scale;END IF;

ESTRUCTURA DE LOS PLC

Como sabemos, hasta no hace mucho tiempo, el control de procesos industriales se realizaba de forma cableada por medio de contactores y relevadores, pero en la actualidad nos es casi imposible utilizar esta técnica para desarrollar procesos complejos de alto nivel; el PLC, es entonces, la mejor opción que tenemos para la solución al control de circuitos complejos de automatización. Pero, si nuestro proceso no es tan complejo ¿por qué debemos de utilizar un PLC y no un control clásico por medio de relevadores?

Bueno, si nuestro proceso no es tan complejo puede que tenga una o varias de las siguientes necesidades:

Procesos de producción que cambian continuamente. Espacio reducido. Maquinaria con procesos variables. Chequeo continuo de las partes del sistema. Continua adquisición de datos para un estudio del proceso.

Por estas razones el PLC, sigue siendo la mejor opción y porque la mayor ventaja que nos proporciona un PLC, es que, si hay que variar el proceso, basta con cambiar el programa introducido en él. Otras ventajas que también nos proporciona son:

Tiene la robustez necesaria para trabajar en ambientes industriales. Ocupa un espacio mínimo. Su mantenimiento es económico. Puede expandirse en forma modular, dependiendo de las necesidades de la

aplicación. Incorpora funciones avanzadas de cálculo. Requerimos de menor tiempo de puesta en marcha del proyecto o proceso.

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Tenemos la posibilidad de controlar varias máquinas con el mismo PLC.

Conocemos muchas marcas de PLC’s existentes en el mercado y cada fabricante provee a su controlador de características especiales, tanto en software (para programación, comunicación, interconexión, etc.), como en hardware (como procesadores más potentes y más veloces que puedan manejar un mayor número de entradas y/o salidas, módulos especiales, etc.). Pero la estructura de todos estos controladores es muy similar la cual la podemos dividir en estructura externa y estructura interna para un mejor estudio de estos.

ESTRUCTURA EXTERNA

Todos los PLC’s, poseen una de las siguientes estructuras:

a) COMPACTA, es decir, en un solo bloque se encuentran el CPU, la fuente de alimentación, la sección de entradas y salidas, y el puerto de comunicación, este tipo de PLC se utiliza cuando nuestro proceso a controlar no es demasiado complejo y no requerimos de un gran número de entradas y/o salidas ó de algún módulo especial.

Las siguientes figuras nos muestran la estructura clásica que sigue éste tipo de PLC.

La figura No.1 nos muestra un estilo de estructura compacta en sus inicios, la segunda figura nos muestra el estilo actual que siguen casi todos estos PLC, que también por esta forma se les conoce como micro-PLC o nano-PLC.

Figura No.1

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Figura No.2

b) MODULAR, que se divide en:

1. Estructura Americana.- En la cual se separan los módulos de entrada/salida del resto del PLC.

2. Estructura Europea.- Cada módulo realiza una función específica; es decir, un módulo es el CPU, otro la fuente de alimentación, etc.

En ambos casos, tenemos la posibilidad de fijar los distintos módulos (Estructura Modular) o el PLC (Estructura Compacta) en railes normalizados.

Entonces, de forma general un PLC podría estar compuesto, dependiendo de las necesidades de nuestro proceso a controlar, por los siguientes elementos:

a. Módulo o fuente de alimentación. b. Unidad central de proceso (más comúnmente llamado procesador).c. Módulos de entrada.d. Módulos de salida.e. Dispositivos periféricos como módulos de comunicación, módulos expansores

de memoria, o nuevos módulos de entrada /salida.f. Interfaces para la comunicación del PLC con otros dispositivos, computadoras u

otros controladores.g. Terminal o unidad de programación, que nos permite introducir, modificar y

supervisar el programa contenido en la memoria del controlador.

Excluyendo a la terminal de programación, todos los demás módulos mencionados los aloja otro elemento llamado Chasis, el tamaño del chasis lo determina el número de ranuras que contiene. Además los chasis se pueden conectar entre sí; para entonces tener, un mayor número de Entradas/Salidas disponibles para un procesador.

La siguiente figura nos muestra el estilo clásico de la estructura modular de los PLC.

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Y la siguiente figura muestra como se puede aumentar el número de E/S interconectando los chasis.

Podemos observar en estas figuras que los componentes del PLC NO están colocados en forma aleatoria, sino que siguen un orden en su instalación. Como primer elemento tenemos la fuente de alimentación eléctrica, seguida del procesador, después, dependiendo de cada diseñador, se pueden colocar en cualquier orden los módulos de E/S, los módulos especiales y los de comunicación, pero siempre agrupando los módulos del mismo tipo, por ejemplo, todos los módulos de salida agrupados en un mismo grupo, y dentro de este grupo, los módulos de salidas digitales en un sub-grupo, los módulos de salidas análogas en otro sub-grupo, etcétera.

Detallemos un poco más cada componente:

a) FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELECTRICA.Este módulo o mejor dicho esta fuente de alimentación provee el voltaje y la corriente necesarios que requieren todos los demás módulos que conforman el PLC, el cálculo de la potencia de esta fuente depende del TIPO y del número de módulos que va a soportar, varios fabricantes integran en su software de programación alguna utilidad para el

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cálculo automático de estas fuentes, la cuales las podemos encontrar como fuentes de alimentación eléctrica de C.A. o de C.C.

Ahora, si nuestro proceso a controlar requiere de un gran número de entradas y salidas, y el chasis existente más grande no puede alojar a tantos módulos, podríamos utilizar un arreglo como el de la figura que muestra la interconexión de chasis, si observamos esta figura, notaremos que CADA chasis tiene su PROPIA fuente de alimentación, esta configuración es de las más utilizadas en la industria y es muy recomendada por varios fabricantes, aparte de que podemos intuir que una sola fuente para alimentar a todos los racks o chasis con sus respectivos módulos, resultaría más grande, más costosa y más dificultoso su mantenimiento.

b) PROCESADOR.Aunque existen muchos tipos de procesadores, en la estructura de estos se tienen una o más de las siguientes características:

Tienen un módulo de memoria donde almacenan el programa que controla el proceso, generalmente una memoria EEPROM o Flash EPROM.

Tienen canales o puertos para poder comunicarse con el dispositivo o terminal de programación, una opción muy utilizada es el puerto de comunicación en serie RS-232.

Tienen indicadores de estado como PROCESADOR EN FALLA, PROCESADOR EN MODO RUN, PROCESADOR CON ENTRADAS O SALIDAS FORZADAS, PROCESADOR EN MODO PROGRAMACIÓN, Y ESTADO DE LA BATERIA O DE LOS CANALES DE COMUNICACIÓN.

Tienen interruptores para colocar al procesador en sus diferentes modos de operación.

Las características internas de un procesador también son muy variables, pero de manera general un tipo de procesador se distingue de otro por su capacidad para poder manejar un mayor número de entradas y/o salidas, o un mayor número de elementos internos (como temporizadores o contadores), o también la capacidad para trabajar con un mayor número de operaciones lógicas y matemáticas avanzadas, o también se pueden diferenciar por su velocidad de procesamiento, su consumo de corriente, la capacidad de manejar módulos especiales o la capacidad de interconexión con equipos de otras marcas, redes de comunicación o redes de control.

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ESTRUCTURA INTERNA DEL CPU 222

BIBLIOGRAFIA:

http://www.automatas.org/hallen/hallen.htm http://www.clubse.com.ar/DIEGO/NOTAS/3notas/nota23.htm

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