automatismo con plc

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AUTOMATISMO CON PLC’S Capítulo 0: El PLC

Un Controlador Lógico Programable (PLC) : "aparato digital electrónico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, permite la implementación de funciones específicas como: lógica, secuencias, temporizado, conteo y aritmética; con el objeto de controlar máquinas o procesos" a través de entradas y salidas.

Origen: 1968 General Motors Corp

Razones:• Alto costo asociado a los circuitos de relés.• Baja confiabilidad.• Dificultoso mantenimiento, fallas y paradas

imprevistas• Falta de Flexibilidad

PLCEstructura de un PLCSe muestran las tres partes fundamentales: las entradas, la unidadcentral de proceso (o CPU) y las salidas.

La CPU es el cerebro del PLC, responsable de la ejecución del programa desarrollado por el usuario. Estrictamente, la CPU estáformada por uno o varios procesadores, memoria, puertos de accesos, de comunicaciones, circuitos de diagnóstico, fuentes de alimentación, etc

Las entradas pueden ser:• Pulsadores• Llaves '• Termostatos• Presostatos• Límites de carrera• Sensores de proximidad• Otros elementos que generan señales discretas (on-off, de dos posiciones)

Las salidas pueden ser:• Lámparas• Sirenas y bocinas• Contactores de mando de motores• Válvulas solenoide• Otros elementos comandados por señales discretas

Estructura de un PLC

Cuando un sensor conectado a una entrada se cierra, permite que aparezca entre los bornes de esa entrada una tensión (por ejemplo 24 Vcc). Esta tensión es adaptada por la interfase de entrada al nivel y tipo de tensión que la CPU puede leer a través del bus de datos. Cuando la CPU lee este nivel de tensión, recibe la información de que dicha entrada está en el estado activado y responderá según el programa activando o no las salidas.

Estructura de un PLC

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1. PLC en un sistema de control automatizado

Las Partes del PLC:Entradas.•Salidas.•Memoria donde se almacenan las instrucciones del programa de usuario,•Procesador que lee la información de las entradas y controla las salidas en función de las instrucciones del programa de usuario.


a. Interconexión con PC.

Se programa mediante una PC yse interconecta por puerto serial

b. Conexiones del PLC (entradas).


c. Conexiones del PLC (salidas).1. PLC en un sistema de control automatizado

Módulo


Programación del PLC Twido de Telemecanique:

Para programar el PLC se usa el Lenguaje Ladder que está compuesto de escalones que son un conjunto de instrucciones gráficas dibujadas entre dos barras verticales exteriores.El conjunto de instrucciones gráficas representa lo siguiente: • Entradas y salidas del PLC, como pulsadores, sensoresrelés, lámparas piloto, etc.• Funciones del PLC, como son los contadores, temporizadores, etc.• Las operaciones matemáticas y lógicas, como suma, resta multiplicación, AND, OR, etc.• Las operaciones de comparación y otras operaciones numéricas, como es A<B, A=B, etc. resta multiplicación, AND, OR, etc.


Direccionamiento de las entradas, salidas y bits internos:

Direccionamiento de una entrada del PLC

%I0.x

%I = significa entrada0 = Módulo de base identificado con “0”, si es ampliación es “1”.1 = Terminal de entrada Nº x o entrada Nºx.

Direccionamiento de una salida del PLC

%Q0.x

%Q = significa salida0 = Módulo de base identificado con “0”, si es ampliación es “1”.1 = Terminal de entrada Nº x o entrada Nºx.

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Direccionamiento de las entradas, salidas y bits internos:

Direccionamiento de bits internos del PLC

%Mx

%M = significa memoria o marca.x = Memoria Nº x (x va de 0 a 127).


Contactos:

Los contactos pueden ser instantáneos NA y NC, que producen un resultado booleano o lógico cuando son activados y este desaparece cuando el contacto deja de activarse.

También existen “contactos por flanco” o contactos de transición (la cual puede ser de subida (paso de 0 a 1) o de bajada (paso de 1 a 0) ) que producen un resultado lógico en las transiciones de señal.


Bobinas:

Se asocian a las salidas del PLC o a bits internos de la memoria del mismo para utilizarlos en operaciones posteriores o como bobinas de “relés auxiliares virtuales” dentro del programa ladder. Las bobinas pueden ser de dos tipos: bobinas instantáneas y bobinas de SET/RESET tal como se pueden ver en la gráfica adjunta.

La bobina de tipo SET/RESET aparece en dos líneas del programa Ladder, diferenciadas solamente por la letra S o R que indican activación y desactivación. Esta situación se presenta ya que la bobina debe ser activada por un pulso y desactivada por otro. Véase el diagrama de tiempos junto al símbolo de las bobinas en la figura.


Temporizadores ( %TMi ) :



Tipo TON



Tipo TOF

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Tipo TP



-Temporizador %TMi: Sirve para identificar al Temporizador de los demás. El valor “i” va de 0 a 31.

-Tipo de Temporizador: Sirve para elegir el tipo de Temporizador, entre TON, TOF y TP.



-Base de Tiempo: Aquí se elije la unidad de tiempo del temporizador. Se le conoce como TB y se muestra en el bloque representativo. Sólo %TM0 y %TM1 pueden tener TB=1ms.

-Preselección: Indica el valor preseleccionado por el usuario y se ve reflejado en la variable interna %TMi.P. Este valor va de 0 a 9999. El periodo deseado T será de

T=(TB) x (% TMi.P)


Contadores ( %Ci ) :

El bloque de función de contador ascendente/ descendente realiza la cuenta de eventos (entradas CU y CD respectivamente), estas dos operaciones pueden ser simultáneas. Las entradas R y S sirven para poner a cero (%Ci.V=0) o preseleccionar la cuenta (%Ci.V=% Ci.P). Todas estas entradas se activan por flancos de subida.

La salida D se pone en alta cuando se alcanza la cuenta deseada (%Ci.V=% Ci.P). La salida E se pone en alta cuando la cuenta pasa de 0 a 9999. En cambio, F se pone en alta cuando la cuenta pasa de 9999 a 0. Todas estas salidas tienen bits asociados (%Ci.D, %Ci.E y %Ci.F respectivamente).



-Contador %Ci: Sirve para identificar el contador. El valor de “i” va de 0 a 15.

-Preselección: Indica el valor de la cuenta tope, la cual se refleja en la variable interna %Ci.P .



El siguiente ejemplo es un contador que proporciona un conteo de elementos hasta 5000. Cada pulso de entrada %I1.2 (cuando el bit interno %M0 está en 1) incrementa el contador %C8 hasta su valor preestablecido final (bit %C8.D=1). El contador se restablece mediante la entrada %I1.1.

Valor de Preselección: 5000Ajuste: Sí.

En este diagrama Ladder se puede hacer un cambio para eliminar uno de los escalones ¿qué cambios haría?

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Drum Controller ( %DRi ) :

El Programador Cíclico (Drum Controller) realiza una serie de pasos o secuencia de instrucciones preprogramada. Este bloque es capaz de guardar 8 pasos y manejar hasta 16 salidas (%Q 0.x) o memorias (%Mx) a la vez.

La entrada U sirve para avanzar uno de los pasos programados; esta entrada se activa con un flanco de subida. La entrada R sirve para volver al paso cero y

se activa en nivel alto.

La salida F se pone en alta sólo cuando se han completado los pasos programados. El bit asociado a esta salida es %DRi.F . El paso en curso puede ser leído desde la variable interna %DRi.S .



Diagrama de Funcionamiento



-Conmutador de Tambor %DRi: Identifica al Drum Controler que se está usando. El valor “i” va de 0 al 3.

-Cantidad de Pasos: Especifica el número de pasos que se van a usar y equivale a “L” en el Diagrama de Funcionamiento. Su máximo número es de 8.



-Salidas: Indican que salidas %Q0.x o memorias %Mx van a ser activadas o desactivadas por el Drum Controler (estas acciones se definen en la tabla que se encuentra a la izquierda de estas). Debe tener presente que ya no se debe programar bobinas con las %Q0.x o %Mx ya definidas, ya que el Drum Controlerse encarga de generarlas automáticamente.


Drum Controller ( % DRi ) :

En el siguiente ejemplo de programación y configuración del Drum Controller, las seis primeras salidas, de %Q0.0 a %Q0.5, se activan sucesivamente cada vez que la entrada %I0.1 se pone a 1. La entrada I0.0 pone las salidas a 0.

Estados de Salida de Cada Paso

Asignación de Salidas


Pulse width modulation ( %PWM ) :

El Bloque de función de Modulación de Ancho de Pulsos (%PWMi) genera una señal de ondas cuadradas en los canales de salidas especializadas %Q0.0 o %Q0.1. El bloque %PWMi permite modificar el ancho de la señal, o ciclo de servicio.

Hay dos bloques %PWMi disponibles. El bloque %PWM0 utiliza la salida especializada %Q0.0, mientras que el bloque %PMW1 utiliza la salida especializada %Q0.1.

La entrada IN activa la secuencia del bloque cuando está en nivel alto.

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Pulse width modulation ( %PWMi) :

Funcionamiento de la Salida %Q0.0



-%PLSi/% PWMi: Identifica la bloque PWM que se va ha usar. El valor “i” só lo puede ser 0 ó 1.

-Base de Tiempo: Establece la unidad de tiempo con que se medirá el periodo. Se simboliza por TB.



-Preselección: Indica la cantidad de unidades de tiempo que se van a usar y se ve reflejada en la variable interna %PWMi.P . Si TB=1s ó TB=10ms, la Preselección estará entre 0 y 32767. Si TB=0.57ms ó TB=0.142ms, la Preselección estará entre 0 y 255. El periodo T en el Diagrama de Funcionamiento de la Salida depende de este valor:

T= TB x %PWMi.P



-Palabra reservada %PWMi.R: Sirve para fijar el ciclo de trabajo (ratio ) de la señal PWM. Toma valores de 0 a 100 y representa el porcentaje del periodo en que la señal se encuentra en nivel alto. Esta debe ser programada usando Bloques de Asignación. En el Diagrama de Funcionamiento de Salida, Tp depende de esta palabra reservada:

Tp = T x (%PWMi.R / 100)


Pulse width modulation ( %PWM ) :En este ejemplo, el programa modifica el ancho de señal de acuerdo con el estado de las entradas del controlador %I0.0 y %I0.1. Si %I0.1 y %I0.2 se ponen a 0 y el ratio %PWM0.R se ajusta al 20%, la duración de la señal en estado 1 será: 20% x 500ms = 100 ms. Si %I0.0.0 se pone a 0 y %I0.1 se pone a 1, el ratio %PWM0.R se ajusta al 50% (duración 250ms). Si %I0.0 y %I0.1 se ponen a 1, el ratio %PWM0.R se pone al 80% (duración 400ms).

Valor de Preselección: 50Base de Tiempo: 10s


Procesamiento Numérico:

Adicionalmente a los bloques funcionales tenemos bloques que permiten el procesamiento numérico, para lo cual se pueden utilizar palabras internas, estas se denominan % MWi, donde i puede tomar valores desde 0 a 255. Estas palabras son de 16 bits y se pueden usar en bloques de asignación, comparación, instrucciones aritméticas o instrucciones lógicas.

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Procesamiento Numérico:

Capítulo 2: Ejemplos.

2. Ejemplos

Arranque directo con inversión de giro.

Mando

Potencia2. Ejemplos

Arranque directo con inversión de giro.

Mando

2. Ejemplos

Arranque Estrella Delta.

Mando

Potencia2. Ejemplos

Arranque Estrella Delta.

Mando

Ladder

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1.- Realizar un programa el Ladder que realice la siguiente función lógica:Z = (NOT (A) AND B) OR (A AND NOT (B))Donde A y B son entradas (pulsadores) y Z es la salida (piloto).

2.- Realizar el Arranque directo de un Motor de Inducción con inversión de giro. Se dispone de un pulsador S1 para arranque en un sentido, Un pulsador S2 para arranque en el otro sentido y un pulsador S3para parada de ambos sentidos.

3.- Implemente con el PLC el arranque Estrella/Delta de un motor con un tiempo de conexión Estrella de sólo 6 segundos. Observe como se activan los contactos de su diagrama Ladder usando la opción de Animación.

EJERCICIOS

4.- Realizar el arranque y parada de un motor de forma que se arranca por 10s, luego se para 3s, nuevamente se arranca 10s, luego para 3s y asísucesivamente hasta que mediante un pulsador se detenga el sistema.

5.-Realice un control luminoso de un semáforo que siga la siguiente secuencia: 30 segundos en verde, 5 segundos en ámbar y 25 segundos en rojo, tal como se muestra en la figura.

6.- Desarrollar un programa que lleve la cuenta del número de veces que se arrancó un motor. tal que para el enésimo arranque (por ejemplo para el quinto), el motor quede inactivo y se le dé mantenimiento. También indicar con pilotos el estado del motor (detenido, en funcionamiento, enmantenimiento). Debe existir un pulsador de “reinicialización” total del sistema después del mantenimiento.

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