Manual Neumatica Automatizacion Logica Programable Tecsup

TECSUP PFR Neumtica

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Unidad V

AAUUTTOOMMAATTIIZZAACCIINN LLGGIICCAA PPRROOGGRRAAMMAABBLLEE 1. TABLEROS ELCTRICOS DE AUTOMATIZACIN BASADOS EN RELS

Todos nosotros, los tcnicos que de una u otra manera hemos tenido la oportunidad de reparar o mantener tableros elctricos, hemos invertido, dependiendo del tipo de falla, poco o mucho tiempo, en funcin de la complejidad de los equipos, cantidad de ellos y la experiencia del tcnico.

Figura 5.1 Planta industrial

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1.1. EL TABLERO ELCTRICO

Un tablero elctrico de automatizacin es aquel que est constituido por equipos electromagnticos, tales como rels auxiliares, contadores, temporizadores electrnicos, temporizadores neumticos, etc. Su funcin es albergar diferentes dispositivos elctricos, electrnicos, etc. que gobiernen la lgica y energicen cargas, tales como motores, generadores, mquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las mquinas. Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos an constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatizacin de sus procesos industriales, especialmente en pases en desarrollo.

A continuacin se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros elctricos a base de rels.

1.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TABLEROS ELCTRICOS

Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder compararla con otras alternativas.

Ventajas

La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rpidamente. Su estudio, fabricacin e instalacin es muy difundido desde hace

dcadas. La adaptacin de los responsables del mantenimiento es rpida, debido

a que todo es conocido. Se ensea en todas las universidades, institutos tcnicos y escuelas

tcnicas. Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros,

revistas, catlogos, separatas, etc., y aprender su lgica resulta sencilla.

No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalacin, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos.

Desventajas

El costo de estos tableros es alto, incrementndose de acuerdo al

tamao del proceso a automatizar. Generalmente ocupan mucho espacio. Requiere mantenimiento peridico, debido a que gran parte de sus

componentes estn constituidos por piezas mviles sujetos a desgaste. Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicacin y

reparacin. No son verstiles, solamente se les pueden utilizar para una

determinada aplicacin.

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Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la probabilidad de fallas.

No es posible, con equipos electromecnicos, sensar seales de alta frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrnica.

En tableros grandes el consumo de energa es representativa. No permite una comunicacin directa entre todos sus componentes, es

necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello, equipos de interfases, elevando de esta forma su costo.

Figura 5.2 Tablero elctrico convencional.

Figura 5.3 Rels auxiliares en un tablero elctrico convencional.


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Analizando las desventajas que se han sealado acerca de los tableros elctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto econmico, discutir su uso. Tngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas, y por el contrario, disponen de mayor capacidad para realizar ms de lo necesario.

2. EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO El PLC es la denominacin dada al Controlador Lgico Programable, y se define como un equipo electrnico inteligente diseado en base a microprocesadores, que consta de unidades o mdulos que cumplen funciones especficas, tales como, una unidad central de procesamiento (CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, mdulos que permiten recibir informacin de todos los sensores y comandar todos los actuadores del sistema, adems es posible agregarle otros mdulos inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicacin.

El PLC es utilizado para automatizar sistemas elctricos, electrnicos, neumticos e hidrulicos de control discreto y anlogo. Las mltiples funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la diversidad de operaciones a nivel discreto y anlogo con que dispone para realizar los programas lgicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales. Es importante, tambin, resaltar el bajo costo que representa respecto a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones, tales como: rels auxiliares, temporizadores, contadores, algunos tipos de controladores, etc.

Pero no solamente el PLC est limitado a realizar este trabajo, sino a mltiples funciones avanzadas.

A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional, se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros equipos, a travs de redes de comunicacin. Esta posibilidad toma, cada da, mayor aceptacin en la industria, por su capacidad de comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable.

Son estas las razones que obligan a analizar, antes de tomar una decisin, cundo se requiere automatizar un sistema; sin duda, hoy en da el PLC representa una buena alternativa para la automatizacin.

Con tal cantidad de equipos con que est construido el tablero elctrico, debe ser tedioso encontrar una falla.

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2.1. VENTAJAS DEL PLC RESPECTO A LA LGICA CONVENCIONAL

Son muchas las ventajas que resaltan, a simple vista, el empleo de los PLCs para automatizar sistemas, desde aplicaciones bsicas hasta sistemas muy complejos. Actualmente, su uso es tan difundido que ya no se requiere mucho anlisis para decidir qu tcnica emplear: si la lgica cableada en base a rels o la lgica programada en base al PLC. Sin embargo, a continuacin se fundamenta cada una de estas ventajas, con el propsito que el lector reconozca mejor el panorama.

Menor costo

Las razones que justifican una mayor economa a la alternativa del uso del PLC, especialmente en aplicaciones complejas, se da porque prescinde del uso de dispositivos electromecnicos y electrnicos, tales como: rels.

Auxiliares, temporizadores, algunos controladores, contadores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLC sin realizar una inversin adicional. El costo que implica invertir en los equipos anteriormente sealados, es muy superior al costo del PLC, adems de otras ventajas con que cuenta y no son cuantificadas.

Menor espacio

Un tablero de control que gobierna un sistema automtico mediante un PLC, es mucho ms compacto que un sistema controlado con dispositivos convencionales (rels, temporizadores, contadores, controladores, etc.) esto se debe a que el PLC est en capacidad de asumir todas las funciones de control. La diferencia de espacio se hace muy notable, cuando por medios convencionales se cuenta con varios tableros de control.

Confiabilidad

La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante, exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (mdulos de salida). Esto se debe a que el fabricante realiza un riguroso control de calidad, llegando al cliente un equipo en las mejores condiciones; adems, sus componentes son de estado slido, con pocas partes mecnicas mviles, haciendo que el equipo tenga una elevada confiabilidad.

Versatilidad

La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema automtico con slo realizar un nuevo programa y mnimos cambios de cableado. Adems, es importante resaltar, que el tiempo empleado en realizar modificaciones, comparado con la tcnica por lgica cableada, es significante.


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Poco mantenimiento

Estos equipos, por su constitucin de ser muy compactos, respecto a la cantidad de trabajo que pueden realizar, y adems, porque cuentan con muy pocos componentes electromecnicos, no requieren un mantenimiento peridico, sino lo necesario para mantenerlo limpio y con sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra.

Fcil instalacin Debido a que el cableado de los dispositivos, tanto de entrada como de salida, se realiza de la misma forma y de la manera ms simple, adems que no es necesario mucho cableado, su instalacin resulta sumamente sencilla en comparacin a la lgica convencional, que s se requiere de conocimientos tcnicos avanzados. Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean diseados bajo un modelo abierto, de tal manera que para el caso de los PLCs stos puedan fcilmente conectarse con cualquier equipo sin importar la marca ni procedencia. Hoy en da, casi todas las marcas de PLCs estn diseadas bajo este modelo.

Integracin en redes industriales El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos tengan capacidad de comunicarse a travs de una red y de este modo trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos, permitiendo un mejor trabajo en los niveles tcnicos y administrativos de la planta.

Deteccin de fallas La deteccin de una falla resulta sencilla porque dispone de leds indicadores de diagnstico tales como: estado de la CPU, batera, terminales de E/S, etc. Adems, mediante el mdulo de programacin se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir a la memoria de errores ubicada en la CPU. Fcil Programacin Programar los PLCs resulta fcil, por la sencilla razn que no es necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs, solamente es suficiente conceptos bsicos. Por otro lado, existen diversas representaciones de programacin donde fcilmente el usuario se adapta a la representacin que mejor se familiariza. Sus instrucciones y comandos son transparentes y entendibles, requiriendo de poco tiempo para lograr ser un experto.

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Menor consumo de energa Como todos sabemos, cualquier equipo electromecnico y electrnico requiere un consumo de energa para su funcionamiento, siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin embargo, el consumo del PLC es muy inferior, lo que se traduce en un ahorro sustancial. Lugar de la instalacin Por las caractersticas tcnicas que presenta en cuanto a los requisitos que debe cumplir para su instalacin, tales como: nivel de temperatura, humedad, ruido, variaciones de tensin, distancias permisibles, etc. fcilmente se encuentra un lugar en la planta dnde instalarlo, an en ambientes hostiles.

2.2. FUNCIONES LGICAS

2.2.1. FUNCIN LGICA Y (AND)

Est funcin lgica tiene una equivalencia elctrica tal como se muestra en el siguiente circuito elctrico:

Figura 5.4

Para que el contactor K1M se active, ser necesario que se presionen simultneamente los pulsadores S1Q y S2Q, o sea, ambos pulsadores deben estar presionados para cerrar circuito. Ahora, cuando programemos al PLC, tendremos que ingresar un programa, tal que cuando se ejecuten estas acciones de presionar ambos pulsadores, el PLC tendr que verificarlo y mandar a activar la bobina K1M.

S 1 Q

S 2 Q

K 1 M


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Realizar una lista de ordenamiento, esto es, una tabla donde indique la relacin de simbologas entre la representacin elctrica y los operandos. Un operando representa la ubicacin del sensor o actuador cableado en el PLC, as:

I 0,1

La letra I significa INPUT, se trata de una entrada. El nmero 0, significa que el mdulo de entrada (byte) se encuentra en la posicin adyacente a la CPU, o que se trata de un PLC compacto donde en un slo bloque estn incluidas la CPU y mdulos de Entrada / Salida. El nmero 1 representa el terminal de conexin en el mdulo de entrada.

Una lista de ordenamiento tiene las siguientes partes

Designacin Descripcin Operando

Con el ejemplo veremos cmo se llena esta tabla. Luego se proceder a programar en dos representaciones:

Diagrama de contactos. Plano de funciones.

Para el circuito elctrico se pide:

1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones

1. LISTA DE ORDENAMIENTO

ENTRADAS

DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. I0,1 S2Q Pulsador N.A. I0,2

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SALIDAS

DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO K1M Contactor

principal O0,1

2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

Figura 5.5 Interpretacin: Para que la salida O0,1 del PLC se active, ser necesario que el PLC verifique que exista una seal en I0,1 Y en I0,2.

3. PLANO DE FUNCIONES

Figuras 5.6

Interpretacin: Para que la salida O0,1 del PLC se active, ser necesario que el PLC verifique que exista una seal en I0,1 y en I0,2.


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4. DIAGRAMA DE CONEXIONES

Figura 5.7

2.2.2. FUNCIN LGICA O (OR)

Anlogamente a la funcin Y, veremos la solucin de la funcin O

CIRCUITO ELCTRICO EQUIVALENTE

Figura 5.8

6

5

4

3

2

1

0 0

1

2

3

4

5

6

PLC

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S2QS1Q

K1M

OUTPUT INPUT

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Se pide:



ENTRADAS

DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. I0,1 S2Q Pulsador N.A. I0,2

SALIDAS

DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO HIH Lmpara

sealizadora O0,1


Figura 5.9

Interpretacin: Para que la salida O0,1 del PLC se active, ser necesario que el PLC verifique que exista una seal en I0,1 O en I0,2.


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Figura 5.10 Interpretacin: Para que la salida O0,1 del PLC se active, ser necesario que el PLC verifique que exista una seal en I0,1 O en I0,2.


Figura 5.11

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3. ARQUITECTURA DEL PLC

3.1. ESTRUCTURA BSICA DE UN PLC

Un controlador lgico programable est constituido por un conjunto de mdulos o tarjetas (circuitos impresos), en los cuales estn ubicados los componentes electrnicos que permiten su funcionamiento. Cada una de las tarjetas cumple una funcin especfica. Algunos PLC tienen una cubierta o carcaza, llamada comnmente rack, que viene a ser un bastidor donde se alojan las tarjetas en forma ordenada, que por lo general estn comunicadas.

El controlador programable tiene una estructura muy semejante a los sistemas de programacin, como el computador, cuya estructura fsica (hardware) est constituido por:

Fuente de alimentacin. Unidad de procesamiento central (CPU). Mdulos o interfases de entrada/salida (E/S). Mdulos de memoria. Unidad de programacin. Mdulos inteligentes.

En la figura siguiente se muestra el diagrama de bloques de un automatismo gobernado por PLC, y a continuacin se describe, con mayor detalle, cada una de las partes del controlador programable.

Figura 5.12 Diagrama de bloques de un PLC gobernando un proceso.


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3.2. FUENTE DE ALIMENTACIN La funcin de la fuente de alimentacin en un controlador, es suministrar la energa elctrica a la CPU y dems tarjetas segn la configuracin del PLC. En los circuitos interiores de una fuente de alimentacin se transforma la tensin alterna de la red a tensin continua, en niveles que garanticen el funcionamiento del hardware del PLC. A la fuente de alimentacin tambin se le conoce como la fuente de poder: Power Supply.

Figura 5.13 Fuente de alimentacin para un PLC modular Simatic S5

(Cortesa de Siemens).

Todas las fuentes estn protegidas contra cortocircuitos mediante fusibles, que muy fcilmente pueden ser reemplazados en caso de una avera.

3.3. UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL (C.P.U.)

Es la parte ms compleja e imprescindible del controlador programable, en otros trminos, podra considerarse el cerebro del controlador. La unidad central est diseada en base a microprocesadores y memorias. Las memorias son del tipo ROM y RAM. La memoria ROM (Read Only Memory): es una memoria de lectura, que permanece fija en el CPU, contiene el sistema operativo con que opera el controlador, NO SE BORRA.

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La memoria RAM (Random Access Memory): memoria de acceso aleatorio, es una memoria voltil y fcil de modificarla. En la memoria RAM se ubican: La memoria del usuario. Los temporizadores. Los contadores. Los bits o memorias internas. Base de datos.

Figura 5.14 Telemecanique (TSX 87-40 y TSX 107-40) / (Cortesa de Telemecanique)

La CPU al igual que para las computadoras, se pueden clasificar de acuerdo a la capacidad de su memoria y las funciones que puedan realizar, adems de su velocidad de procesamiento. El tiempo de lectura del programa est en funcin del nmero y tipo de instrucciones, y por lo general es del orden de los milisegundos. Este tiempo tan pequeo significa, que cualquier modificacin de estado en una entrada, modifica casi instantneamente el estado de una seal de salida.

3.4. MDULOS O INTERFASES DE ENTRADA Y SALIDA (E/S) Los mdulos de entrada o salida son las tarjetas electrnicas que proporcionan el vnculo entre la CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del sistema. A travs de ellas se origina el intercambio de informacin, ya sea con la finalidad de adquirir de datos, o para el mando o control de las mquinas presentes en el proceso. Los dispositivos de campo de entrada ms utilizados son: los interruptores, los finales de carrera, termostatos, pulsadores, sensores de temperatura, entre otros. Los dispositivos de campo de salida ms utilizados son: las bobinas de las electrovlvulas, los contactores principales, las lmparas indicadoras, etc.

Unidades de procesamiento central


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Los mdulos de entrada, transforman las seales de entrada a niveles permitidos por la CPU. Mediante el uso de un acoplador ptico, los mdulos de entrada aslan elctricamente el interior de los circuitos, protegindolo contra tensiones peligrosamente altas, los ruidos elctricos y seales parsitas. Finalmente, filtran las seales procedentes de los diferentes sensores ubicados en las mquinas. Los mdulos de salida, permiten que la tensin llegue a los dispositivos de salida. Con el uso del acoplador ptico y con un rel de impulso, se asegura el aislamiento de los circuitos electrnicos del controlador, y se transmiten las rdenes hacia los actuadores de mando. Tipos de mdulos de entrada y salida Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (sensores y actuadores), encontramos diferentes tipos de mdulos de entrada y salida, cada uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de seal (discreto o anlogo) a determinado valor de tensin o corriente en DC o AC.

3.4.1. MDULOS DE ENTRADA DISCRETA

Estas tarjetas electrnicas se usan como enlace o interfases entre los dispositivos externos, denominados tambin sensores, y la CPU del PLC.

Estos sensores son los encargados de leer los datos del sistema, que para este caso slo son del tipo discreto, adems, tienen la caracterstica de comunicar los dos estados lgicos: activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso o no de la seal digital (1 0). Los sensores pueden ser del tipo manual (pulsadores, conmutadores, selectores, etc.) o del tipo automtico (finales de carrera, detectores de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.).

En la figura siguiente, se presentan los circuitos elctricos equivalentes y elementales de los mdulos de entrada discreta para DC y AC respectivamente. Ambos tipos de interfase tienen el mismo principio, a diferencia que los de alterna incluyen una etapa previa de rectificacin.

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Figura 5.15

Figura 5.16

Figura 5.17 Mdulos de entrada discreta de la familia Simatic-S5 (Cortesa de Siemens)


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MDULOS DE SALIDA DISCRETA

Al igual que los mdulos de entrada discreta, estos mdulos se usan como interfase entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos (actuadores), en la que slo es necesario transmitirle dos estados lgicos, activado o desactivado. Los actuadores que se conectan a estas interfases pueden ser: contactores, rels, lmparas indicadoras, electrovlvulas, displays, anunciadores, etc.

MDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO TRANSISTOR Su principio de funcionamiento es a base de transistores, lo que significa una constitucin ntegramente en estado slido con caractersticas para trabajar en corriente continua (DC) de larga vida til y con bajo nivel de corriente.

Figura 5.18 Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en DC (Tipo transistor).

MDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO TRIAC

Estas interfases funcionan mediante la conmutacin de un Triac, son igualmente en estado slido y se usan para manejar seales en corriente alterna.

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Figura 5.19 Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en AC (Tipo TRIAC).

MDULOS DE SALIDA DISCRETA TIPO REL

Estos mdulos a diferencia de los anteriores, estn compuestos por dispositivos electrnicos y un micro rel electromagntico de conmutacin. Su campo de accin le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensin, con la ventaja de manejar corrientes ms elevadas pero con el inconveniente de una corta vida til debido al desgaste de la parte mvil de los contactos.

Durante su funcionamiento estos mdulos se caracterizan respecto a los de estado slido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutacin que emiten los micro-rels.

Figura 5.20 Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en AC (Tipo Rel).


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MDULOS DE ENTRADA ANALGICA Los mdulos de entrada analgica son tarjetas electrnicas que tienen como funcin, digitalizar las seales analgicas para que puedan ser procesadas por la CPU. Estas seales analgicas que varan continuamente, pueden ser magnitudes de temperaturas, presiones, tensiones, corrientes, etc. A estos mdulos, segn su diseo, se les puede conectar un nmero determinado de sensores analgicos. A estos terminales de conexin (2), se les conoce como canales. Existen tarjetas de 4, 8, 16 y 32 canales de entrada analgica. Es importante sealar, que cualquier magnitud analgica que se desea procesar a travs de los mdulos de entradas analgicas, tiene que estar representada por una seal de tensin, corriente o resistencia; este trabajo es realizado por el mismo sensor o a travs de un transductor (dispositivo que transforma cualquier parmetro fsico, qumico y biolgico en una magnitud elctrica). Estos mdulos se distinguen por el tipo de seal que reciben, pudiendo ser de tensin (mV) o de corriente (mA) los que se encuentran dentro de ciertos rangos estandarizados. Los ms difundidos son: Seal de corriente: 0-20 mA, 4-20 mA, 10 mA Seal de tensin: 0-10V, 0-5V, 0-2V, 10V

La ventaja de trabajar con seales de corriente y no con seales de tensin, radica en que no se presentan los problemas del ruido elctrico y de cada de tensin.

Figura 5.21 Mdulo de entrada analgica (Cortesa Siemens).

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MDULOS DE SALIDA ANALGICA

Estos mdulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores anlogos seales de tensin o de corriente que varan continuamente. Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de los mdulos de entrada analgica. Las seales analgicas de salida son de dos tipos, seales de corriente y seales de tensin. Dentro de los valores estandarizados tenemos: Seal de corriente: 0-20mA, 4-20mA, 20 mA Seal de tensin : 0-10V, 10V

Figura 5.22 Mdulo de salida anlogo (Cortesa de Telemecanique)

3.5. MDULOS DE MEMORIA

Son dispositivos electrnicos enchufables en la CPU, destinados a guardar informacin de manera provisional o permanente. Se cuentan con dos tipos de memorias, voltiles (RAM) y no voltiles (EPROM Y EEPROM), segn requieran o no de energa elctrica para la conservacin de la informacin. La capacidad de memoria de estos mdulos se disean para diferentes tamaos, las ms tpicas son: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 Kb, y ms, excepcionalmente.

A continuacin se detalla los diferentes tipos:


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MEMORIA RAM (Random Access Memory)

Este tipo de memoria sirve para almacenar el programa del usuario durante su elaboracin y prueba, donde es posible modificarlo constantemente. El contenido de la memoria RAM, es voltil, es decir, su contenido se pierde si el suministro de energa proporcionado por la fuente de alimentacin se desconecta. Por consiguiente, para evitar perder la informacin ante fallas del suministro, es necesario salvaguardarlo mediante una batera de larga duracin enchufable en la CPU, estas bateras estn disponibles para todos los tipos de controladores y tienen una duracin que vara entre 2 a 5 aos, dependiendo del tipo de CPU. Es importante por consiguiente, que esta batera se mantenga en perfectas condiciones durante todo el tiempo de funcionamiento del PLC.

MEMORIA EPROM (Enable Programmable Read Only Memory) Es un mdulo de memoria enchufable del tipo no voltil, es decir, la informacin contenida se conserva an cuando se pierde el suministro de energa. Se utiliza normalmente para guardar programas definitivos ya probados y debidamente depurados, adems pueden ser transportados y utilizados en cualquier controlador de su marca y tipo. Para grabar este mdulo es necesario utilizar aparatos de programacin destinados tambin, para este propsito, mientras que para borrarlos deben ser sometidos a rayos ultravioletas durante 15 a 45 minutos. Por lo tanto, se requiere de una unidad para la escritura y otra para el borrado.

Figura 5.23 Mdulo de memoria EPROM de 8 Kb (Cortesa

de Siemens).

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MEMORIA EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

Este mdulo tiene las mismas caractersticas que el mdulo EPROM, con la nica diferencia que el borrado se realiza elctricamente, es por ello que se denomina memoria de slo lectura, elctricamente programable y borrable. Para estos tipos de mdulos, los aparatos de programacin realizan las dos funciones, tanto de programacin como de borrado.

3.6. UNIDAD DE PROGRAMACIN Los aparatos de programacin denominados tambin terminales de programacin, son el medio de comunicacin entre el hombre y la mquina, a travs de la escritura y lectura; con estos terminales podemos realizar la modificacin, monitoreo, forzado, diagnstico y la puesta a punto de los programas. Estos aparatos estn constituidos por un teclado y un dispositivo de visualizacin, donde el teclado muestra todos los smbolos (nmeros, letras, instrucciones, etc.) necesarios para la escritura del programa y otras acciones anteriormente sealadas. El visualizador o pantalla pone a la vista todas las instrucciones programadas o registradas en memoria. Los aparatos de programacin son una herramienta importante y necesaria para el dilogo con el PLC, pero fsicamente independiente, las cuales nos permiten:

Escribir a travs de una lista de instrucciones o mediante un mtodo

grfico los programas, as como modificarlos o borrarlos de manera total o parcial.

Leer o borrar los programas contenidos en la memoria RAM de la CPU,

o tambin de las memorias EPROM o EEPROM.

Simular la ejecucin de las instrucciones del programa a travs del forzado de las entradas o salidas.

Detectar y visualizar las fallas del programa o fallas originadas en los

dispositivos de campo de entrada o salida.

Visualizar en todo momento el estado lgico de los dispositivos de entrada y accionadores (en tiempo real).

Realizar la transferencia de los programas contenidos en la memoria

RAM o EPROM, a los diferentes perifricos, tales como: discos magnticos o impresora.


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Figura 5.24 Programador tipo computadora.

3.7. MEMORIAS INTERNAS

Continuando con la programacin, ahora veremos otra herramienta muy usadas en la solucin de aplicaciones industriales. Una memoria interna es aquella donde se puede almacenar los resultados provenientes de las combinaciones de entradas y salidas y, este valor almacenado, puede tomar diferente denominaciones tales como: Bits (B) Marca (M) Bandera (F), etc. Una memoria interna se considera desde el punto de vista tcnico, como una salida virtual, esto quiere decir que fsicamente no activa una salida como un contactor, sino, es un dato que se encuentra almacenado en la memoria y puede tomar los valores de 0 y 1. Sus ventajas se reflejan en:

Simplifica la solucin de los problemas. Rpido diagnstico de fallas, etc.

La interpretacin del funcionamiento ser ms clara cuando desarrollemos el siguiente ejemplo:

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PRENSA HIDRULICA

DESCRIPCIN TECNOLGICA

Automatizar una prensa hidrulica, de modo que slo pueda funcionar cuando la rejilla protectora est cerrada (S3 y S4). Adems debern haberse presionado dos pulsadores (S1 y S2), y el pistn se encuentre en su posicin inicial (S5). Si durante el descenso del pistn, la rejilla de abre o se deja de presionar cualquiera de los dos pulsadores, el pistn se detiene instantneamente. Cuando el pistn llega al lmite inferior (S6), inmediatamente inicia su retorno al lmite superior. Durante su retorno, la rejilla protectora puede abrirse y dejar de presionar los pulsadores. Todos los pulsadores e interruptores de final de carrera estn normalmente abiertos en su estado de reposo. ESQUEMA TECNOLGICO

Figura 5.25


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Se pide: 1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones


ENTRADAS

DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO

S1 Pulsador N.A. I0,1 S2 Pulsador N.A. I0,2 S3 Interruptor final de carrera N.A. I0,3 S4 Interruptor final de carrera N.A. I0,4 S5 Interruptor final de carrera N.A. I0,5 S6 Interruptor final de carrera N.A. I0,6

SALIDAS DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO

Y1 Bobina de electrovlvula O0,1 Y2 Bobina de electrovlvula O0,2


Figura 5.26

NOTA: Las memorias internas en Telemecanique, se representan desde B0 hasta B999.

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Figura 5.27


Figura 5.28


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MEMORIAS SET / RESET

El principio de funcionamiento de esta memoria denominada SET / RESET consiste: Con la presencia de una seal discreta del tipo permanente (interruptor, conmutador, etc.) o mediante un pulso por el lado Set de la funcin, se produce una memorizacin de la salida; esto significa que dicha salida queda activada permanentemente, an cuando est seal desaparezca despus, siempre y cuando por el lado del Reset no se active la seal que lo afecta. Cuando se desea borrar la memorizacin de la salida, es decir desactivarlo, ser necesario aplicarle por el lado del reset de la funcin la condicin lgica 1 a travs de la entrada que lo afecta. Solamente es necesario, al igual que para el set aplicar un pulso. Finalmente, si existiera la simultaneidad de seales tanto por el lado set como reset, la activacin de la salida se producir o no, conforme estn ordenadas las instrucciones de set y reset en la funcin; esto significa, que si el set esta primero que el reset, la salida no se activa, y si la orden de reset est primera que la del set la salida se activa. Para una mejor compresin del tema, explicaremos mediante un ejercicio como se aplica la funcin set / reset.

ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR ELCTRICO DESCRIPCIN TECNOLGICA

Se desea arrancar un motor elctrico trifsico en directo que cuenta con: Rel trmico de proteccin contra sobrecarga. Pulsadores de arranque y parada.

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CIRCUITOS

Figura 5.29

Se pide:


Control Fuerza


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ENTRADAS DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO

F1F Rel trmico N.C. I0,0 S2Q Pulsador de parada N.C. I0,1 S3Q Pulsador de arranque N.A. I0,2

SALIDAS DESIGNACIN DESCRIPCIN OPERANDO

K1M Contactor principal O0,1


Figura 5.30


Figura 5.31

I0 ,2

I0 ,0 O 0 ,1

I0 ,1

O 0 ,1

S

R

S

R

I0 ,2

I0 ,0

I0 ,1

O 0,1

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Figura 5.32

4. SISTEMAS DE CONFIGURACIN

4.1. CONFIGURACIN: PLC COMPACTO

Son aquellos PLCs que utilizan poco espacio en su construccin y renen en la estructura bsica del hardware todas las tarjetas electrnicas que describimos anteriormente, tal como la fuente de alimentacin, la CPU, la memoria y las interfases de E/S. Las principales ventajas que presentan estos PLC compactos, denominados as por su tamao, son ms econmicos dentro de su variedad.

Menor espacio por su construccin compacta. Su programacin es bastante sencilla. No requiere conocimientos profundos para su seleccin. Fcil instalacin. Soportan contingencias extremas de funcionamiento tales como,

temperaturas


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Por otro lado, su bajo costo permite ser los ms solicitados del mercado, utilizndose, inclusive, en las viviendas inteligentes. Algunos consideran que utilizar esta configuracin ya es rentable cuando reemplazan a unos cinco rels, por encima de l se abre toda una variedad de tareas. Su uso radica en aplicaciones simples y en numerosos sectores, siendo los ms comunes: Arrancadores de motores. Mando de bombas. Mquinas de embolsado. Mando de compuertas. Centros de formacin. Calefaccin, climatizacin, ventilacin. Embotelladoras. Transporte. Sistemas automticos de equipos, etc.

Figura 5.33

Figura 5.34

4.2. CONFIGURACIN: PLC MODULAR

Son aquellos PLCs que pueden ser configurados (armados) de acuerdo a las necesidades, para armar al PLC utilizamos las tarjetas (o mdulos) electrnicos estudiados anteriormente, logrando mayor flexibilidad.

Controlador Lgico Programable Compacto: TSX 17 - 20

(Cortesa de Telemecanique)

Controlador Lgico Programable Compacto: TSX 07

(Cortesa de Telemecanique)

TECSUP PFR Neumtica

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Cada configuracin es diferente, segn la tarea de automatizacin. Cuando se decide instalar PLC modulares, hay que seleccionar cada uno de los componentes, empezando, en primer lugar, por el cerebro del PLC, esto es, la unidad central (CPU), ellos varan de acuerdo a la capacidad de memoria del usuario, tiempo de ejecucin y software requerido, en otras palabras, de acuerdo a la complejidad de la tarea o tareas de automatizacin.

En segundo lugar, hay que tener presente el tipo y cantidad de mdulos de Entrada/Salida (E/S) digitales y anlogas, mdulos inteligentes, etc., de acuerdo a los requerimientos. En tercer lugar, la fuente de alimentacin, segn la potencia que consume la CPU, mdulos de E/S, perifricos, ms mdulos futuros. Y finalmente, el tamao del rack, conociendo de antemano todos los mdulos involucrados y pensando tambin en expansiones futuras.

En la siguiente tabla comparativa se resume algunos datos tcnicos de los PLC modulares existentes en el mercado local:

Valores comparativos de tres marcas de PLC en configuracin modular.

MARCA

PROCEDENCIA

SERIE

C P U CAPACIDAD

DE MEMORIA

(Kb)

SCAN * TIME

(ms/Kb)

SIEMENS 103 20 10 (Simatic) ALEMANIA S5-100U 102 4 15

100 2 75 5/03 24 1

ALLEN-BRADLEY SLC-500 5/02 4 4,8 5/01 4 8

GE U S A 341 80 0,3 GENERAL ELECTRIC

90-30 334 16 0,4

FANUC 313/323

6 0,6

* Tiempo de ejecucin, en promedio, para 1K de instrucciones con aproximadamente 65% de operaciones binarias y 35% de operaciones del tipo palabra.

Las ventajas y desventajas de la configuracin modular son:

Son ms caros que los compactos y varan de acuerdo a la

configuracin del PLC. Las ampliaciones se hacen de acuerdo a las necesidades, por lo

general, se incrementan los mdulos de E/S discreto o analgico.


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En caso de avera, puede aislarse el problema, cambiando el mdulo averiado sin afectar el funcionamiento del resto.

Utiliza mayor espacio que los compactos. Su mantenimiento requiere de mayor tiempo.

Las aplicaciones que se pueden desarrollar con estos tipos de PLC son ms verstiles: van desde pequeas tareas, como los del tipo compacto, hasta procesos muy sofisticados.

La figura siguiente muestra un tipo de PLC en configuracin modular:

Figura 5.35 Simatic S5 - 100U (Cortesa Siemens)

4.3. CONFIGURACIN: PLC COMPACTO-MODULAR Una configuracin compacto-modular est constituida, bsicamente, por un PLC del tipo compacto, que se ha expandido a travs de otros mdulos, por lo general, entradas y salidas discretas o analgicas, mdulos inteligentes, etc. El uso de las expansiones se debe a que la unidad bsica que contiene la CPU, generalmente est diseada con pocas E/S, y cuando la aplicacin a automatizar contiene muchos sensores y actuadores, es necesario ampliar el controlador, utilizando solamente mdulos de E/S gobernados por la misma unidad bsica. Esta configuracin destaca por las siguientes caractersticas: Son ms econmicos que los PLC de tipo modular. La seleccin es sencilla ya que la CPU est seleccionada. Soportan contingencias extremas de funcionamiento. Su programacin es fcil, donde solamente se debe tener en cuenta el

direccionamiento de las instrucciones, segn la unidad de extensin a la que se refiere.

Figura 5.36 TSX 17-20 en configuracin compacto-modular (Cortesa Telemecanique)

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