práctica 3 (2014) plc

SISTEMAS SECUENCIALES ASNCRONOS CON UN ESTADO DE MEMORIA CON EL PLC S7-200 PRCTICA 3

MC Saturnino Soria Tello

LABORATORIO DE AUTOMATIZACIN FIME, UANL 2014

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Alumno: ___________________________

Matrcula: _________________

Hora: ______________

Fecha: _____________

LABORATORIO DE AUTOMATIZACIN

PRCTICA 3

SISTEMAS SECUENCIALES ASNCRONOS CON UN ESTADO DE

MEMORIA CON EL PLC S7-200




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PRCTICA 3

SISTEMAS SECUENCIALES ASNCRONOS CON UN ESTADO DE MEMORIA CON EL PLC S7-200

3.1 OBJETIVO El alumno identificar las caractersticas de operacin de un sistema secuencial asncrono,

solucionar problemas con el mtodo Un Estado de Memoria, entender los lmites de aplicacin, aplicar el mtodo a una tabla de valores lgicos para obtener las ecuaciones lgicas

que representan el funcionamiento de las salidas discretas, podr transferir las ecuaciones

obtenidas a un diagrama de lgica de contactos para el PLC S7-200 de Siemens, entender las

funciones discretas bsicas del PLC, podr transferir y monitorear el funcionamiento de un

programa con el mismo PLC, tambin entender los trminos en ingls de Sink y Source

aplicados a las entradas de corriente directa en un PLC y podr aplicarlo a un diagrama de

conexiones para el PLC S7-200.

3.2 MTODO UN ESTADO DE MEMORIA

Es un mtodo analtico utilizado en la solucin de sistemas automticos del tipo secuencial

asncrono y consiste en memorizar un cambio de estado, la manera como lo realiza es

sustituyendo valores lgicos en algunos estados por una variable discreta que es la propia funcin

de salida, esto indica que como resultado algunos estados tienen la propia funcin de salida, para

aplicar el mtodo se siguen los siguientes pasos:

(1) Se obtiene la tabla natural del proceso del sistema. (2) Se localizan los estados con conflicto en valor lgico, esto indica que mismos

valores de entrada tienen valores diferentes en la salida [1].

(3) Una vez localizados los estados y los valores lgicos Diferentes, se identifica si es aplicable el mtodo, para esto se verifica que el valor lgico de la funcin de salida es

idntico al estado inmediato anterior.

(4) Si es afirmativa la respuesta se sustituye le valor lgico por la variable discreta de salida

(5)

LIMITES DE APLICACIN: (1) Este mtodo aplica solo a sistemas de lgica programada de contactos basados en el

PLC en su ecuacin resultante, si se minimiza la ecuacin se podr utilizar en un

sistema basado en relevadores electromecnicos.

(2) Al contar con un estado de memoria su aplicacin es limitada a sistemas con muy pocos estados.

3.2.1 TABLA NATURAL DEL PROCESO

Es la representacin del funcionamiento de un sistema por los valores lgicos que tienen las

entradas y salidas en cada estado, se muestran todos los estados que tiene el sistema.

La tabla natural del proceso se inicia con el estado inicial, pasando por los estados intermedios,

llegando al estado final y terminando la tabla con el estado inicial del segundo ciclo, los estados

iniciales tanto del primer ciclo como del segundo ciclo y ciclos posteriores, las entradas y salidas

deben de tener los mismos valores lgicos, si esto se cumple, se asegura que el sistema es




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secuencial y que se estn considerando todos los estados o pasos del sistema que se este

analizando.

La construccin de la tabla de estados es a base de los valores lgicos de las variables discretas de

entrada y salida. El tamao de la tabla es proporcional al nmero de pasos de la secuencia, la

figura 3.1 muestra una tabla natural del proceso de un sistema secuencial.

Figura 3.1.- Tabla Natural del Proceso de un sistema secuencial

De esta tabla se obtiene una ecuacin lgica que representa el funcionamiento de la variable de

salida llamada VS1 y que se pueda representar en un diagrama de lgica de contactos.

3.2.2 LOCALIZACIN DE ESTADOS CON CONFLICTO EN VALOR LGICO Aplicando la definicin de un sistema secuencial, los estados 1 y 3 son los que hacen al sistema

secuencial. Los estados en una tabla natural del proceso son cada uno de los pasos de un sistema

asncrono en lazo y es representado en la tabla de natural del proceso por una combinacin de

valores lgicos de las variables de entrada y variables de salida, cada estado se tiene un resultado

de la variable o variables de salida en respuesta a los valores de lgicos de las entradas y al estado

del sistema.

Es imposible obtener una ecuacin para VS1 de manera directa, es necesario aplicar un mtodo

de ayuda para resolver el problema, y como solo se necesita memorizar un estado aplicar el

mtodo Un estado de memoria es suficiente, enseguida se describe este mtodo.

3.2.3 APLICACIN DEL METODO

Con la tabla natural del proceso ya desarrollada y con el sistema identificado como secuencial, el

siguiente paso es aplicar el mtodo Un estado de memoria, se analiza la tabla de valores lgicos para aplicar la metodologa, se toman como punto de inicio a los estados 1 y 3, se realiza el

siguiente razonamiento analizando los estados lgicos de la funcin de salida. El valor lgico que

tiene la funcin de salida en el estado 3 es idntico al estado anterior, si la respuesta es s entonces

el valor lgico puede ser cambiado por la misma variable discreta de salida. Sucede lo mismo con

el estado 1, y se analiza el primer estado del segundo ciclo donde se ve que cumple con el

requisito del mtodo. Aplicando el mtodo se obtiene como resultado la tabla mostrada en la

figura 3.2.

Figura 3.2.- Tabla Natural del Proceso de un sistema secuencial




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3.2.4 ECUACIN DEL SISTEMA Al no existir estados con conflicto en valores lgicos se procede a obtener una ecuacin

lgica para cada una de las funciones de salida, de la tabla mostrada en la figura 3.2 se obtiene la

siguiente ecuacin de VS1

[Ec.1] 121211 VSVEVEVEVESV

3.2.5 DIAGRAMA DE LOGICA DE CONTACTOS CON EL PLC SIEMENS La ecuacin es transferida a un diagrama de lgica de contactos mostrado en la figura 3.3. La

ecuacin tiene dos entradas y una salida.

Figura 3.3.- Ecuacin VS1 transferida a un diagrama de lgica de contactos

Como la nomenclatura manejada hasta el momento no es la utilizada por el PLC Siemens, es

necesario realizar una transferencia de nomenclatura. Consiste en identificar la conexin fsica de

las entradas y salidas, se sugiere la siguiente nomenclatura.

VE1 = I0.0

VE2 = I0.1

VS1 = Q0.0

3.2.6 IMPLEMENTACIN FSICA La implementacin se realiza con el PLC Siemens, el sistema cuenta con dos entradas y una

salida dando como resultado el diagrama de conexiones elctricas mostrado en la figura 4. Con la

implementacin fsica se termina de solucionar el problema.

Figura 3.4.- Diagrama de conexiones elctricas con el PLC Siemens




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3.3 TIPOS DE ENTRADA EN UN PLC

Las entradas en un PLC pueden ser de VCD o VCA. En las entradas de VCD existen mdulos de

entradas especiales de alta velocidad para admitir seales provenientes de encoders. De los dos

tipos de entradas las ms comunes hoy en da son las de VCD, debido a que los circuitos de

control de cualquier equipo o proceso son de este tipo de voltaje a un nivel de 24 VCD.

Los mdulos de entradas de VCD tienen inherente la seleccin del tipo de interrupcin que se va

a realizar y solo son dos, interrumpir el positivo de la fuente o el negativo de la fuente de voltaje,

esto deriva la seleccin de uno de los dos tipos de entradas las cuales son clasificadas como Sink

y Source, trminos en ingls que determinan el tipo de entrada en el PLC y al dispositivo de

entrada encargado de mandar la seal elctrica al PLC. Existen dispositivos indiferentes e

inherentes a la polaridad.

Para que exista flujo de corriente debe de existir un acoplamiento de un dispositivo Sink y uno

Source. Esto se resume en las siguientes dos configuraciones. PLC Dispositivo

(1) Sink Source

(2) Source Sink

3.3.1 ENTRADAS DEL PLC TIPO SINK

Tambin llamadas tipo consumidor. Son entradas de un PLC configuradas para recibir seales

positivas del dispositivo conectado a la entrada del PLC. Para que exista diferencia de potencial

entre el comn del mdulo y la entrada del PLC, el comn debe de conectarse al negativo de la

fuente y en el borne de la entrada debe de recibir el positivo de la fuente, esta seleccin es el

inciso 2 de las dos posibles configuraciones.

Los sensores que interrumpen el positivo de la fuente son llamados Sensores tipo PNP, sensores

tipo Source y sensores de Seal Positiva.

3.3.2 ENTRADAS DEL PLC TIPO SOURCE

Son entradas llamadas tipo fuente y son configuradas para recibir una seal negativa del

dispositivo conectado en la entrada. Para que exista diferencia de potencial entre el comn del

mdulo y la entrada del PLC, el comn debe de conectarse al positivo de la fuente y en el borne

de la entrada debe de recibir el negativo de la fuente, esta seleccin es el inciso 1 de las dos

posibles configuraciones.

Los sensores que interrumpen el negativo de la fuente son llamados Sensores tipo NPN, sensores

tipo Sink y sensores de Seal Negativa.

3.4 TIPOS DE SALIDA EN UN PLC

Las salidas en un PLC pueden ser del tipo relevador, tipo transistor o tipo TRIAC, la primera

puede conducir voltaje de corriente directa o corriente alterna, la segunda solo voltaje de corriente

directa y la tercera solo voltaje de corriente alterna.

Por su versatilidad en el uso de tipos de voltaje, el tipo de salida ms comn es el tipo relevador,

pero su desventaja es que tiene una pobre respuesta a la frecuencia, no es apta para aplicarla a

salidas que requieran de alta velocidad (high speed output).

La figura 3.5 muestra las salidas de un PLC Siemens, observe que los relevadores

electromecnicos utilizados como salida del PLC Siemens son pticamente acoplados con el CPU

del PLC.




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Figura 3.5.- Salidas tipo relevador para el PLC Siemens

3.5 INSTRUCCIONES BSICAS EN EL PLC SIEMENS

Al desarrollar un proyecto de lgica programada, se debe de utilizar la nomenclatura establecida

por la propia marca de PLC, estas difieren entre marcas. Como ejemplo, si el proyecto se va a

realizar con el PLC Siemens, es necesario conocer las direcciones de las entradas, salidas,

memorias, temporizadores y contadores, a continuacin se muestran los smbolos y las

direcciones que tiene cada funcin.

ENTRADAS Y CONTACTOS DE MEMORIAS INTERNAS




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SALIDAS Y MEMORIAS COMO SALIDAS INTERNAS

TEMPORIZADORES

CONTADORES




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3.6 TRABAJO PRCTICO

Como parte de la interpretacin de la conexin elctrica entre las entradas de un PLC y los

componentes de entrada de un sistema basado en PLC, realice las conexiones elctricas

apropiadas entre los dispositivos de entrada, la fuente de alimentacin de CD y el mdulo de

entradas del PLC.

3.6.1 EJEMPLO TERICO 1

La figura 3.6 muestra un mdulo de entradas de PLC configurado como Sink, las seis entradas

deben de conectarse apropiadamente para aplicar una seal al PLC. Considere a los sensores S1 y

S2 los cuales tienen las conexiones como sigue

Terminal 1 = Positivo de la fuente

Terminal 2 = Negativo de la fuente

Terminal 3 = Salida del sensor

Ejemplo 2

Figura 3.6.- Conexiones entre el PLC configurado como Sink y entradas Source

3.6.2 EJEMPLO TERICO 2

La figura 3.7 muestra un mdulo de entradas de PLC configurado como Source, las seis entradas

deben de conectarse apropiadamente para aplicar una seal al PLC. Considere a los sensores S1 y

S2 los cuales tienen las mismas conexiones que los sensores del ejemplo terico 1

Figura 3.7.- Conexiones entre el PLC configurado como Source y entradas Sink

1

2

1

2 S1 S2

1

2

1

2

S1 S2




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3.7 EJEMPLOS PRCTICOS

En seguida se presentan dos situaciones prcticas a resolver.

MATERIAL REQUERIDO

-Computadora con el programa MicroWIN para el PLC Siemens y FluidSim de Festo

-PLC Siemens

-Fuente de voltaje de 24VCD

-Interface para PLC Siemens

-Bloque de botones de paro y arranque

-Cables

-Desarmadores tipo relojero plano y estrella

-Pinzas de corte

-2 Motores de CA

-Una torreta

-Tres botones del tipo activar para empujar

3.7.1 EJEMPLO PRCTICO 1

El esquemtico de la figura 3.8 muestra a un sistema elctrico, compuesto por tres botones del

tipo empujar para activar, los dos botones del paro y arranque del sistema y dos motores

elctricos y un foco indicador de encendido del sistema.

Figura 3.8.- Esquemtico del ejemplo prctico 1

La secuencia a desarrollar se muestra en las tablas de estado de la figura 3.9

Figura 3.9.- Tablas que muestran la secuencia del ejemplo prctico 1




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3.7.1.1 Aplicando el mtodo un estado de memoria obtenga la ecuacin de cada una de las salidas

ON = ___________________________________

M1 = _____________________________________

M2 = _____________________________________

3.7.1.2 Transfiera el grupo de ecuaciones a un diagrama de lgica de contactos con el FluidSim y

compruebe el funcionamiento con la simulacin.

3.7.1.3 Transfiera el grupo de ecuaciones obtenidas a un diagrama de lgica programada para el

PLC S7-200. Recuerde realizar la tabla de smbolos.




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3.7.2 EJEMPLO PRCTICO 2

El esquemtico de la figura 3.10 muestra a un sistema de bandas transportadoras, el sistema tiene

6 entradas, de los cuales 4 son sensores y dos botones que conforman el sistema de paro y

arranque.

Figura 3.10.- Esquemtico del ejemplo prctico 2

3.7.2.1 Complete la tabla de valores lgico de la figura 3.11, considerando que el trabajo a

realizar es trasladar el producto hasta el fin de la banda transportadora 3, considerando que

existen estados donde los sensores no detectan al producto.

Figura 3.11.- Tablas de valores lgicos que muestran el funcionamiento del ejemplo prctico 2

3.7.2.2 Aplicando el mtodo un estado de memoria, obtenga la ecuacin de cada una de las

salidas

ON = ___________________________________

B2 = ___________________________________

B3 = ___________________________________




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3.7.2.3 Transfiera las ecuaciones a un diagrama de lgica de contactos y compruebe el

funcionamiento simulando el circuito con el FluidSim

3.7.2.4 Obtenga el diagrama con lgica programada para el PLC Siemens S7-200, recuerde

realizar la tabla de smbolos.

Bibliografa

Captulo 3 y 4 del libro Sistemas Automticos Industriales de Eventos Discretos Autor: Saturnino Soria Tello

Editorial: Alfaomega

Canal de Youtube labautofime

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