UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO. FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA. LABORATORIO DE INGENIERIA ELECTRICA.NOTAS ELABORADAS POR: ING. CARLOS MANUEL SNCHEZ GONZLEZ.

CONCEPTOS GENERALES DE SOLUCIN DE PROBLEMAS.1.- Definir y delimitar el problema. Es necesario conocer perfectamente el problema antes de intentar si quiera resolverlo, Esto Quedando claro el objetivo, conocer los limites de los requerimientos, establecer los parmetros que intervienen siendo completos en los detalles. 2.-Establecer alternativas de solucin y seleccionar la que prometa ser ms viable, mediante un anlisis detallado de beneficios y desventajas, as como los costos tentativos econmicos, de tiempo de solucin, flexibilidad y continuidad de la solucin. 3.- Programar una secuencia de solucin para ello se requiere asignar prioridades seccionando el problema en sus partes constitutivas (dividir la solucin en bloques) y definiendo el orden en que deben realizarse y quien debe realizarlas. 4.-Considerar lo referente a entradas y salidas, definiendo que dispositivos van a estar asociados a la solucin y en que forma van a intercambiar informacin adems del estudio tcnico y de operacin de dichos componentes. 5.-Establecer un plan de servicio que garantice la continuidad del servicio y operacin bajo fallos del sistema no previstos de nuestra propuesta de solucin, mediante manuales tcnicos y procedimientos de operacin y mantenimiento.

INTRODUCCIN A CONTROLADORES PROGRAMABLES PLCSDEFINICIN DEL PLC:

LGICOS

Un PLC es un control computarizado el cual cuenta en su interior con una mini computadora con procesador X86, 80486, Pentium y muchos otros que usan arquitectura Von Neumann en este tipo de arquitectura los datos y la memoria del programa se encuentran en el mismo espacio de direcciones y hace uso de un conjunto de instrucciones tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer). Este microcontrolador tiene la forma minina de una computadora y contiene una cantidad de memoria del sistema y memoria para el usuario, y una cantidad variable de funciones y puertos, contiene un programa o mini sistema operativo que administra el hardware y una interfase que permite al usuario introducir el programa solucin llamado tambin cargador (loader).

El PLC.Una manera de iniciar en el campo de los controladores programables en la consideracin de tener en cuenta conocimientos bsicos de electrnica digital y electricidad bsica, un poco de computacin, y conocimientos previos de controles con relevadores. Los elementos de control lgicos que realizan funciones tales como las usadas en electrnica digital (And, Or, Nand, Nor, Xor, etc) , estos elementos y otros tales como temporizadores, contadores, registros de corrimiento, banderas, etc; son usados para controlar el arranque y paro de motores automatizar procesos de produccin en la industria, construir sistemas de alarmas, sistemas de ahorro de energa, sistemas de neumtica, hidrulica y tantos atrs aplicaciones en las que los elementos mencionados son usados en conjunto para resolver problemas de la vida real. En la mayora de los casos en la industria los proceso de produccin son de variables cambiantes y se requiere sean reajustados constantemente, por tal razn se requiere que las sistemas planteados para realizar tal tarea, sean de caractersticas adaptables, que puedan ser reprogramados de manera simple y rpida pues en la industria el tiempo vale dinero. Cuando se usan controles lgicos de funcin fija, construido con elementos discretos, se convierten en sistemas rgidos que solo sirve para realizar esa tarea y no otra, reacondicionarlos resulta muy complicado y requiere de muchos recursos, por ejemplo tiempo y dinero. Se ve claro que se requiere un control lgico que se ajuste y que pueda reprogramarse sin que represente un cambio circunstancial en los circuitos. Estos requerimientos los cumple un dispositivo conocido en el mercado como PLC mencionado anteriormente y creado para resolver una gran cantidad de problemas de manera fcil rpida, econmica y confiable pues reduce el nmero de componentes del sistema, y aun ms cuando los sistemas son muy complejos. Algunos PLC comerciales son muy variados segn su aplicacin y marca, como: Square-D, Siemens, Festo, Allen-Bradley, etc. Los PLC han evolucionado en el transcurso de 10 aos pues la funciones, memoria, puertos y la interfase de programacin han mejorado mucho. Por ejemplo el PLC de FESTO 202 esta descontinuado, as mismo existen PLC de bajo costo que realizan funciones simple y estn limitadas en hardware, pero contiene interfaces de programacin muy avanzadas y amigables para el programador, como es el

caso del LOGO de Siemens el cual se programa mediante bloques (programacin visual) interconectados lo cual se traduce en una interfase grfica mas avanzada y accesible para el programador (este es tambin llamado relevador inteligente). Es tarea del programador de PLC y el gerente de produccin poder seleccionar el PLC adecuado para satisfacer lo demandado y se tenga una solucin fiable y factible para su sistema de control, por ejemplo cuanto dinero se puede gastar, que funciones se requiere que contenga el PLC el nmero de entradas y salidas, la cantidad de memoria del usuario, si un solo PLC puede realizar todo el proceso y la manera de cargar el programa rpidamente en caso de cadas del sistema, otros posible reajustes del proceso de produccin, fallas como perdidas de energa, ruidos, alarmas etc..

Figura general del PLC. I1 . . InPLC

Entradas

O1 . . On

Salidas

Fig.1 PLC

CONSIDERACIONES BSICAS PARA PROGRAMAR UN PLC.1.- Enunciar claramente el problema, definiendo de manera completa y concisa la labor a realizar, estableciendo las entradas y salidas con las que se va a interaccionar, las restricciones existentes en cuanto a tiempo de ejecucin, precisin, memoria disponible, etc.; e indicar los resultados deseados. 2.- Planear por escrito el algoritmo de solucin que describa textualmente las operaciones a realizar y el orden de las mismas. 3.-Dibujar un diagrama de flujo (opcional) que facilite visualizar las diversas operaciones y sus interdependencias, as como subdividir el problema en secciones pequeas que podamos atacar con mayor facilidad (bloques). 4.-Codificara a diagrama de escalera, traducir la secuencia de operaciones indicadas en el diagrama de flujo en un listado de instrucciones codificadas (objetos de control) separadas en pequeos bloques que nos permitan analizar el programa, esto se logra mediante el uso de un diagrama de escalera. 5.-Convertir y Cargar el programa, el diagrama de escalera se convierte a una lista de instrucciones (lista de mnemnicos) caso de Micro-1, o bien mediante un diagrama de componentes (bloques), segn el modelo y marca del PLC, que se introducen por la interfase local del PLC teclado y pantalla o cargador (Loader) tambin bien mediante una computadora personal puerto serie de la PC al PLC usando un cable especial para el

caso de PLC con programacin visual (diagrama de componentes) como el caso del LOGO de Siemens, es necesario convertir el diagrama de escalera en un diagrama de componentes discretos.. 6.-Correr y verificar el programa, para verificar que opere correctamente y en caso de no ser as, detectar las fallas y corregirlas, de manera local o remota, si se programa mediante la PC, algunos programas el caso del LOGO Confort Ver.2,Ver.4, y WindLDR Ver. 4.2, tiene un programador y simulador para verificar que el programa funcione bien antes de cargarlo al PLC 7.-Documentar el programa con texto al margen que indiquen como opera el programa y facilite entenderlo y usarlo, comentarios e instrucciones para el usuario, diagrama a bloques, diagrama de tiempos, mapa de memoria, manual de uso, gua de usuario, respaldo en disco del cdigo, etc. DIAGRAMA DE ESCALERA, MNEMNICOS Y DE COMPONENTES. Los diagramas de escalera son usados para la representacin general de circuitos de control que facilite su anlisis mediante el uso de contactos N.A y N.C, Temporizadores, Contadores de eventos, Registros de corrimiento y otros elementos de control, mediante conexiones entre elementos que tiene similitud con una escalera, de aqu su nombre. El diagrama de escalera le facilita al programador entender, el funciona del programa, pero no son instrucciones que el PLC directamente ejecute para el caso de Micro-1, por lo cual es necesario codificar, el diagrama de escalera se convierte a lista de mnemnicos la cual el PLC si ejecuta en particular modelo y marca, en el caso del PLC de Allen-Bradley llamado (PICO) si se introduce directamente el diagrama de escalera sin convertir a lista de mnemnicos, esta tarea de conversin es propia del programador, para lo cual deber dedicar tiempo para estudiar la parte tcnica y caractersticas del PLC a usar. Algunos de los elementos que se usan son los siguientes: es la entrada I2 igual a 1 (esta activa?) es la entrada I2 igual a 0 (esta desactivada?) S , R (Set y Reset) activado desactivado I , O (Input, Output) en el PLC. LOD es un mnemnico o instruccin usado para unir cada bloque o inicio de condiciones, en general conexin e interconexin con otro bloque a diferentes niveles indicando despus de LOD el elemento que lo antecede seguido del que lo sucede. OUT este tambin es un mnemnico o instruccin que le asignar la salida el valor lgico de la condicin del bloque si cumple 1 si no 0 La entradas en el Micro-1 son llamadas por nmeros del (0-17). Y las salidas output 200215 con relay interno 400-597. Y en en LOGO las entradas son nombradas I1In y las salidas Q1Qn

figura. 2 la escalera. El diagrama de escalera tiene su nombre por que su sintaxis se asemeja a una escalera, el microcontrolador del PLC ejecuta las instrucciones de esta escalera travesao por travesao de arriba para abajo como bajando una escalera, este puede ser ejecutado n veces, cuando termina de ejecutar el ultimo regresa al primero y as en teora infinitamente. Sintaxis de la lista de mnemnicos:

(LD)

Condicin (s)

Accin (s)

Un diagrama de escalera tiene su equivalente en lista de mnemnicos

fig. 3 Diagrama de escalera

fig. 4 Lista de mnemnicos.

Se observa que cada mnemnico es un lazo de conexin que incluye un elemento.

fig. 5 Diagrama de escalera.

fig. 6 Lista de mnemnicos.

Resulta de gran importancia dejar claro que cada travesao de la escalera es considerado como un bloque esto facilitar la codificacin a lista de mnemnicos y sobre todo en otros ejemplos ms complicados en los que se requiere uniones entre bloques.

fig. 7a) Diagrama de componentes lgicos.

Fig. 7b) Diagrama de escalera.

fig.7c) Lista de mnemnicos.

De los tres diagramas anteriores podemos convertir pues son equivalentes. Es claro que el PLC solo puede procesar o ejecutar la lista de mnemnico (caso del Micro1), si nuestro circuito solucin es un diagrama de componentes lgico (fig. 7a ) podemos convertirlo a lista de mnemnicos (fig. 7b) y cargarla al PLC de manera local o remota. Hablando de una funcin muy importante en los diagramas de escalera que es la funcin LOD, los Lod nos permiten cargar alambrar elementos de control o bloques, la manera correcta de usar es: LOD Por ejemplo: Elemento que lo antecede Elemento que lo sucede

El LOD no lo antecede ningn elemento, pero si lo sucede un Not 1. Mnemnicos: LOD NOT 1 SET 200 SET 201 tambin:

fig 32-a

fig 32-b

La figura 32 a y 32b son equivalentes, al convertir de 1bloque a 2 bloque todo se expresa con LODs de primer nivel. Los primeros LOD fig32-a no son antecedidos por ningn elemento pero si sucedidos por otros I 1 e I NOT 2, pero en el caso del LOD de la fig32-a de segundo nivel tenemos que si lo antecede el elemento CNT 1 y lo sucede un out 200. Mnemnicos: LOD 1 LOD NOT 2 CNT 1 5 LOD CNT 1 OUT 200

lod de primer nivel entrada al reset del contador lod de primer nivel entrada al clock del contador definimos el contador 1 la cuenta la definimos en cinco lod de segundo nivel, en micro-1 (LOD shift CNT 1) Elemento de salida.

Por lo que se observa que la funcin LOD es equivalente a un cable o alambre que sirve para conectar elementos de control o bloques.

EL MNEMNICO AND-LOD Y OR-LOD. Estas son usados para alambrar o interconectar bloques entre si, pero bloques conformados por combinaciones de condiciones de entradas y salidas de elementos. Por ejemplo: si dos bloques estn en serie sugieren una conexin AND, por tanto se usa el mnemnico AND LOD, pero si por el contrario queremos unir dos bloque que estn en paralelo sugieren una conexin OR, le corresponde un OR LOD. EL MNEMONICO OR-LOD:

Diagr. de escalera, uniones de bloques.

Diagrama de componentes lgicos equivalente

Lista de mnemnicos caso Micro-1: -----------------------------------------------

0

LD

0

1 AND 1 Bloque 1 ---------------------------2 LOD 2 3 AND 3 Bloque 2 ---------------------------4 OR SHF LOD