presentaciones introduccion a los plc

8/18/2019 Presentaciones Introduccion a Los PLC

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PLC

INTRODUCCIÓN

Historia de los PLC

Primer controlador programable:MODICON, a fines de los 60

Objetivo: sustituir la lógica de relé Lógica de relé:

Circuitos lógicos basados en contactores,relés y temporizadores discretos

Utilizada para automatización de procesossecuenciales en ambientes industriales

Historia de los PLC Primer cambio cualitativo con PLCs:

posibilidad de reprogramación de la lógica sincambios drásticos en el cableado delhardware, sustituyendo relés mecánicos porrelés virtuales

Historia de los PLC

Ejemplo: uso de un PLC en elencendido de un motor

circuito de arranque de un motor por lógica

de relé

Historia de los PLC

Cableado del PLC para implementar loanterior:

Historia de los PLC

Observaciones sobre cableado dePLC anterior: PLC se conecta a las entradas y salidas

de la planta El relé intermedio “Relé 1” se sustituye

por software del PLC


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Historia de los PLC

Si se agrega un botón adicional dearranque.- Nuevo cableado con lógica de relé:

Historia de los PLC

- Nuevo cableado del PLC:

Ventajas: cambio de hardware por software

flexibilidad

Historia de los PLC La capacidad de los PLCs se amplía

en la década de los 70: Introducción de comunicaciones: protocolo

MODBUS (en MODICON). Permitedescentralización del sistema

Introducción de entradas y salidasanalógicas. Permite uso más amplio delPLC como recolector de datos y laposibilidad de realizar control

Historia de los PLC

La ampliación de capacidad delos PLCs en los 70 se sustentaen:

Evolución de microprocesadoresy microcontroladores Conversores análogo-digitales

Historia de los PLC

Década de los 80: Programación por lenguajes gráficos desde

ambientes de desarrollo de PCs (realizadahasta los 80 por consolas especiales)

Uso de microntroladores más potentesdentro de la CPU de los PLC (INTEL,Motorola, AMD).

Historia de los PLC

Década de los 90: 386 de INTEL y 68000 de Motorola

Estandarización de protocolos decomunicaciones y lenguaje


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Historia de los PLC

Estándar de lenguajes: 1131-3.- No se utiliza en forma amplia.- Se definen 5 lenguajes.

Historia de los PLC

Hoy día existen fábricas de PLCprácticamente en todos los paísesdesarrollados:- Modicon, Allen Bradley y General Electric en

Estados Unidos- Siemens en Alemania- Telemécanique en Francia- Omrom en Japón

Dentro de un PLC

Un PLC se compone de un CPU, memoriay entradas/salidas.

Diferencias con PC:

- El PLC no tiene interfaz gráfica- El hardware del PLC es de mejor calidad- El sistema operativo del PLC es más robusto

Dentro de un PLC

Las entradas digitales del PLC se conectana las entradas físicas del proceso.- Presentan aislación óptica.

- Normalmente se manejan con baja tensión decontinua.

Dentro de un PLC

Sustituyendo la lógica de relés- Los relés intermedios de la lógica de relé sesustituyen por los relés virtuales del PLC(lenguaje LD).

- Otro elemento de la lógica de relés: el timer.El PLC puede correr cientos de timerssimultáneamente, por software.

Dentro de un PLC

Las salidas digitales del PLC actúandirectamente sobre el mundo. Pueden sertransistores o relés.

Las salidas digitales presentan aislacióngalvánica.


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Dentro de un PLC

El PLC ejecuta cíclicamente un programade usuario.

El período de ejecución se denominatiempo de ciclo del PLC.

Dentro de un PLC

Cada ciclo se divide en tres etapas:1) Actualización de entradas físicas y de

comunicaciones.2) Ejecución del programa.3) Actualización de salidas físicas y de

comunicaciones

Dentro de un PLC

Debido a la división del ciclo:- las salidas no cambian mientras se ejecuta el

programa

- se ignoran los cambios de entradas mientras seejecuta el programa.

Dentro de un PLC

Tiempo de respuesta: tiempo desde que cambia unaentrada hasta que cambia la salida correspondiente.

Peor caso de tiempo de respuesta: dos tiempos deciclo.

Dentro de un PLC

Ancho mínimo de entrada para serreconocida: tiempo de ciclo.

Dentro de un PLC

Configuración del PLC. Dos parámetrosimportantes: Tiempo de ciclo Modo de funcionamiento del PLC en red de

comunicaciones


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Dentro de un PLC

Configuración del tiempo de ciclo Determina el tiempo de respuesta de PLC a

estímulos externos Depende de largo del programa y configuración

comunicaciones

Dentro de un PLC

Configuración del modo de funcionamientodel PLC en la red de comunicaciones: Unidad stand-alone o en red de comunicaciones El PLC puede tener módulos remotos de entrada

salida, o comunicarse con otros PLCs Los módulos remotos se disponen lo más cerca

posible de la toma de señales, resultando enahorro de cableado del orden del costo de losequipos

PLC

TIPOS DE DATOS

La memoria del PLC

Estructura de la memoria:- Memoria no accesible- Memoria de programa de usuario yconfiguración

- Memoria accesible

La memoria del PLC

Memoria accesible:- Memoria E/S- Memoria Lectura/Escritura

Memoria E/S se actualiza con E/S.

Tipos de datos de un PLC

Las localidades de la memoriaaccesible se agrupan formandodatos


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Tipos de datos de un PLC

Hay cuatro tipos de datos- Datos binarios (1 bit)- Palabras (2 bytes)- Palabras dobles (4 bytes)- Flotantes

Variables y constantes

Un dato puede ser variable o constante Constante: valor no se puede modificar en

ejecución de programa Variable: valor se puede modificar en

ejecución de programa

Direcciones de los datos

Un dato del PLC se refiere por sudirección

Direcciones:- Entrada- Salida- Datos internos (memoria

Lectura/Escritura)


Dirección:

[Código letras] [Código números]


Código de letras: distingue el tipode dato y el espacio de la memoria

Primer letra:- I/E: Dirección E- Q/O: Dirección S- M: Dirección dato interno


Segunda letra:- X: bit- B: byte (8 bits)- W: word (16 bits)- D: double word (32 bits)- L: long word (64 bits)


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Direcciones de datos binarios- Internos: M XX.YY - Entradas: I XX.YY - Salidas: O XX.YY


Direcciones de palabras- Internas: MW XX.YY - Entradas Conversores A/D: IW XX.YY - Salidas Conversores D/A: OW XX.YY - Constantes (LAB): KW XX.YY


Direcciones de palabras dobles- Internas: MD XX.YY - Constantes (LAB): KD XX.YY

Mapeo de extensiones yunidades remotas en memoria

Las entradas/salidas de un sistema semapean como datos en memoria de E/Sdel PLC central

Mapeo de extensiones yunidades remotas en memoria

Operación de PLC central y unidades remotas:- Entrada: se transfieren entradas a

zona de memoria (comunicaciones o bus dedatos)

- Ejecución del programa- Salida: se transfiere zona de memoria a

salidas

PLC

LADDER


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Porqué LADDER?

Orígenes históricos Ejemplo 1 lógica de relés: A1 o A2

encienden el motor M

Porqué LADDER?

Cambio conexión paralelo a serierequiere recableado

Porqué LADDER?

Con PLC:

Porqué LADDER?

Ejemplo 2 lógica de relés: encendido demotor con relé intermedio

Porqué LADDER?

Con PLC:

Porqué LADDER?

Objetivos Aumentar la confiabilidad Aumentar la flexibilidad Mantener la facilidad de soporte:

lenguaje de programación fácilmenteentendido por electricistas de planta


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Porqué LADDER?

Programas LD ejemplo 1:

Porqué LADDER?

Programa LD ejemplo 2:

Estructura programa LD Lenguaje gráfico Programa consiste en una secuencia de

escalones (en inglés, rungs) Estructura de escalón:

comienza en barra de alimentación a la izquierda

(positivo de fuente) condiciones y acciones, conectadas por líneas de

conexión termina en una barra de alimentación a la derecha

(negativo de fuente)

Estructura programa LD

Los escalones se ejecutan de arribahacia abajo

Cada escalón se ejecuta de izquierda aderecha

Diferencias entre fabricantes:implementación y nomenclatura de lasinstrucciones

En este curso se utiliza la nomenclaturade los PLCs del laboratorio, en algunosaspectos estándar y fácilmentecomprensible

Diferencias entre fabricantes

Contacto (entrada):

Bobina (salida):

Cada símbolo tiene asociado un bit dela memoria, que se refiere por sudirección o por una etiqueta (en inglés “label”)

Símbolos básicos


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Operaciones Básicas

AND

(Conexión

serie)

OR

(Conexión

Paralelo)

O1 = 1

si

(I1 = 1) y (I2 = 1)

O1 = 1

si

(I1 = 1) o (I2 = 1)

Instrucciones con BITs

Contacto directo: Contacto normalmente abierto Verdadero si bit vale 1

Contacto invertido: Contacto normalmente cerrado Verdadero si bit vale 0


Bobina directa: Análogo a la bobina de un relé Si escalón es 1, escribe 1 en bit asociado Si escalón es 0, escribe 0 en bit asociado

Bobina invertida: Función inversa de Direct coil

Instrucciones con BITs SET (o LATCH):

Instrucción de salida retentiva Si el escalón es 1 escribe 1 en el bit Si el escalón es 0 no hace nada Se utiliza en conjunto con RESET

RESET (o UNLATCH): Si el escalón es 1 escribe 0 en el bit Si el escalón es 0 no hace nada


Ejemplo BOBINA vs SET/RESET:contador de pulsos electromagnéticos Solución con Direct Coil

Instrucciones con BITs Solución con SET:


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Bloques funcionales

Las instrucciones de aquí en adelantese representan gráficamente comobloques funcionales

Bloque funcional: objeto gráfico que serepresenta por un rectángulo, conpuntos de conexión de entradas,conexión de salidas y un identificador

Bloques funcionales El identificador describe función del bloque Ejemplo: bloque funcional que implementa la

función FUN, con dos entradas y dos salidas

Las entradas y salidas son datos. El tipo dedato de cada una depende del bloque.

Contadores Existen tres tipos:

UP- Counters: CTU en PLC de laboratorio DOWN – Counters: Normalmente llamados CTD

(PLC de laboratorio no tiene) UP-DOWN Counters: VRZ en PLC de laboratorio

Rango de cuenta: depende de fabricante. EnPLCs de laboratorio: CTU cuenta desde 0 a 32767 VRZ cuenta desde -32768 a 32767

Contadores

Entrada CU (bit): “Pulso”, se conecta al trende pulsos que se cuentan

Entrada R (bit): “Reset”, escribe 0 enacumulador

Entrada PV (word): límite máximo de cuenta Salida Q (bit): “Done”, indica si acumulador

>= PV CV (word) = acumulador

Contadores: Ejemplo Contadores: Ejemplo

Observación: el contador se incrementa aintervalos de tiempo variables (dependen delpulso I1)


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Timer: instrucción destinada a esperar ciertotiempo antes de una acción

Tres tipos de timers: Timer On Delay (retardo en el encendido): en PLC de

lab, ESV y TON. Luego que escalón pasa a 1 duranteX seg, pasa bit de salida a 1.

Timer Off Delay (retardo en el apagado): en PLC delab, ASV y TOFF. Luego que escalón pasa 0 duranteX seg, pasa bit de salida a 0.

Timers retentivos: no existen en los PLCs de lab.Cuenta el tiempo que el escalón es 1, congelando lacuenta con cambios de 1 a 0 del escalón.

Timers Timers Timer On Delay ESV:

La cuenta del tiempo se mantiene en variable interna “Acumulador”

Entrada T_0 (bit): “Habilitación”, se conecta al pulsoque el timer retarda

Entrada ZD (dword): “Preset”, determina valor delacumulador para el que se ejecuta acción del timer

Salida Q (bit): “Done”, indica la expiración del tiempode retardo

Timers: Ejemplo ESV Timers: Ejemplo Retentivo

La cuenta del timer es independiente dela ejecución del programa (a cargo delsistema operativo)

La cuenta del contador SI depende dela ejecución del programa

Timers Precisión

Errores en la entrada: 1 tiempo de ciclo Errores en la salida: 1 tiempo de ciclo Total: 3 tiempos de ciclo Ejemplo: tiempo de ciclo de 5 mseg lleva a

error de 15 mseg Retardos en el filtrado y en la

electrónica

Timers


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Shift Registers Instrucción que almacena eventos en área de

memoria por desplazamiento o rotación de losbits individuales

En la familia del PLC del laboratorio, sedenomina “SHIFT”

No disponible en el PLC del laboratorio

Shift Registers Bloque funcional asociado a instrucción SHIFT:

Shift Registers Entradas de instrucción SHIFT:

E (W o DW): operando (almacena los eventos) D/W (bit): tipo de dato E ANZ (W): número de posiciones del movimiento LKS (bit): dirección ROT (bit): operación es rotación

ROTC (bit): operación es rotación con CY_E SLOG (bit): operación es desplazamiento SARI (bit): operación es desplazamiento aritmético CY_E (bit): valor inicial de carry flag

Salidas de instrucción SHIFT: Salida CY_A (bit): valor final de carry flag Salida A (W o DW): resultado de la operación

Shift Registers Operaciones ROT/ROTC de SHIFT:

Shift Registers Operación SLOG de SHIFT: JSR

GOTO En PLC de laboratorio, salto condicional al

valor TRUE de un bit, definido por: Jump label: posición donde salta (siempre hacia

adelante) Jump symbol: símbolo asociado a instrucción

JUMP Bit que define el salto

Control de flujo


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Esquema instrucción JUMP PLC lab:

Control de flujo Otras Instrucciones Existen muchas instrucciones en forma

de bloques funcionales (muchas seestudian en otras partes del curso)

Desde el punto de vista del programaLADDER se clasifican en: Instrucciones de entrada: evalúan si el

escalón es verdadero o falso Instrucciones de salida: se ejecutan según

resultado del escalón

Otras Instrucciones

Ejemplos de instrucciones de entrada: Instrucciones de comparación: Igual

(EQU), Mayor (GRT), etc. Verdadero ofalso las entradas tipo W sean iguales, unamayor que la otra, etc.

Otras Instrucciones Ejemplos de instrucciones de salida:

Operaciones aritméticas o lógicas: ADD, AND, MUL, etc. Entradas tipo W y salidatipo W

Operaciones de movimiento de memoria:

permiten copiar áreas de memoria Funciones de control PID Funciones de comunicaciones: permiten

intercambio de mensajes entre PLCs

EjemploSe desea escribir un programa que controle el encendido -

apagado de una bomba.La bomba será encendida si:1) Se pulsa el botón de arranque.2) La protección térmica está deshabilitada.3) Está abierto el botón de emergencia.4) Está abierto el botón de parada.Desde un tiempo T después del encendido, no puede haber ni

sobre corriente ni baja corriente. Expresado de otra forma,desde un tiempo T después del arranque, la corriente Idebe cumplir IMIN < I < IMAX, siendo IMIN e IMAX límitesprefijados.

Ejemplo

El motor de la bomba se apagará si:

1) Se pulsa el botón de parada.

2) Se cierra la protección térmica.

3) Se pulsa el botón de emergencia.

4) Los límites de corriente no son los correctos.


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Conexiones al PLC Ejemplo

ARRANQUEX_APA GADO PARADA TERMIC O ALARM A

S

R

X_APAGADO

X_TRANSITORIO

S

X_TRANSITORIO

S

R

X_TRANSITORIO

X_ENCENDIDO

S

SALIDA_TIMER

X_TRANSITORIO

S

R

X_ENCENDIDO

X_APAGADO

S

PARADA

TERMICO

ALARMA

X_ENCENDIDO

SR

X_ENCENDIDO

X_APAGADO

S

PARADA

TERMICO

ALARMA

ERROR

Ejemplo

Apagado

Transitorio

Encendido

ARRANQUE and(NO PARADA) and(NO ALARMA) and

(NO TERMICO)

ERROR orPARADA orALARMA orTERMICO

PARADA orALARMA orTERMICO

SALIDA_TIMER = 1

Apaga bomba

Enciende bombaEnciende timer

ERROR = (CORRIENTE > MAX) OR (CORRIENTE < MIN)

2

1

34

1

2

3

4

R

X _AP AGA DO B OM BA _O N

S

X_TRANSITORIO BOMBA_ON

Transiciones

Acciones

PLC

EL AC31GRAF

Introducción

PLCs laboratorio: 07KR51 ABB Ambiente de desarrollo: AC31GRAF

Introducción

Permite:- Desarrollar programas para el PLC- Comunicación con PLC

Comunicación:- Cargar configuración en el PLC- Cargar programas en el PLC- Determinar variables y estado del

PLC


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La unidad de programación

La unidad de programación es elproyecto.

Un proyecto consta de uno o másmódulos.

Un módulo puede ser: programa,subrutina o interrupción.

La unidad de programación

La compilación del proyecto resultaen un ejecutable.

El Project Manager

Los proyectos se manejan desde el ProyectManager.

Para abrir: Open Para crear nuevo proyecto: New

Un proyecto puede tener:- Más de un módulo (modular )- Un único módulo (main )

Manejo de proyecto modular Desde Program Management del

proyecto. Permite:

- abrir, crear módulos

- editar listas de variables- compilar módulos- configurar y establecer

comunicación con el PLC

Manejo de proyecto modular

Hay tres tipos de módulos:- Programa- Subrutina- Interrupción: de hardware o de

tiempo

Manejo de proyecto modular Interfaz de comunicación con el

PLC: Control Panel. Permite:- Establecer configuración- Transferir configuración de defecto- Transferir ejecutable del proyecto- Operaciones de control sobre PLC- Transferencia de mensajes de error


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Manejo de proyecto modular

Ejecución del programa se siguedesde la ventana debug

Proyecto de módulo único

Se trabaja desde el editor delmódulo main

Editores de programas

Cada lenguaje de programación tiene su editor Un módulo se edita bajo el editor de su

lenguaje


Los editores del paquete son:- Editor FBD/LD- Editor IL- Editor Quick LD

- Editor SFC


Instrucciones comunes a los editores:- Manejo de archivos- Edición de variables- Compilación de programas- Comunicación y configuración de la

comunicación con el PLC


El Editor LD/FBD:- Barra de herramientas FBD/LD- Comentarios- Labels, saltos- Edición de bloques- Instrucciones de LD- Insertando Timers, Contadores


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PLC

LENGUAJE FBD

El bloque funcional

Bloque funcional: rectángulo conentradas, salidas e identificador.

Estructura de programa FBD Programa FBD: consiste de conexiones entre

bloques funcionales y datos, a través delíneas de conexión.

Se permite conectar la salida de un bloque ala entrada de otro.

El programa se ejecuta de arriba abajo, y deizquierda a derecha.

Figura 1-2

Ejemplo En LD, el programa anterior queda:

Grupos de instrucciones

El 90% de los programas se resuelvecon el 20% de las instrucciones.


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Grupos de instrucciones Clasificación:- Funciones binarias.- Funciones de timer.- Contadores.- Funciones de palabras simples y dobles: comparación,

aritméticas, lógicas.- Funciones de control de programa.- Funciones de control.- Funciones de comunicación.- Funciones de conversión de formato (pack, unpack).- Funciones de alto nivel (multiplexor).- Funciones de acceso a memoria.

Grupos de instrucciones Funciones binarias:

- Entradas salidas de tipo binario- Ejemplos: AND, OR, XOR,

=S (LATCH), =R (UNLATCH)

- Se permite cambiar el número deentradas de ciertos bloques

- Las variables pueden ser negadas


Funciones de Timer y Contadores- Incluyen timers, contadores,

monoestables, etc.


Funciones de palabras simples y dobles:- Funciones de comparación: resultado es un bit.- Funciones aritméticas: el resultado es una

palabra. Incluyen suma, resta, multiplicación y

división.- Funciones lógicas de palabras: en general elresultado es una palabra. Ejemplos:* WAND, WOR, WXOR ejecutan AND, ORXOR bit a bit de las palabras de entrada.

* Shift, Rotate.


Funciones de control de programa.Ejemplos:- Jump: salto condicional. Una buenaestructura FBD lo evita.

- DI y DO: lectura/escritura inmediata deentrada o salida,respectivamente.

Grupos de instrucciones Funciones de control.

- Incluyen control PI, PID, etc.

)(100

)1(/100

xw KP

Z Y T TN

xw KP Y −+−+

−=

+=

TN s KP s F

*

11)(


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Funciones de conversión de datos. Incluyen:- Conversión de palabra a palabra doble- Pack y unpack

Grupos de instrucciones Funciones de comunicaciones La puerta serie del PLC se puede utilizar de

dos maneras:- Mensajes con un PC (RS232 ASCII)- Ambientes industriales (protocolo Modbus)

Las funciones de comunicación incluyen:- Inicio de puerta serie- Comunicación a través de protocolo Modbus

Grupos de instrucciones Funciones de alto nivel: incluyen las

compuertas selectoras AWT y AWTB AWT: asigna palabra de salida a una de dos

palabras de entrada según el valor de un bit deentrada

Grupos de instrucciones Funciones de acceso a memoria: movimientos

de datos entre regiones de memoria. Ejemplo: COPY, copia los datos de una región

de memoria a otra

LD o FBD

Hay dos diferencias entre un programa FBD yuno LD:- La implementación de las funciones lógicas debits

- La concatenación de bloques funcionales: enLD no, en FBD sí.

PLC

LENGUAJE IL


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Estructura de programa en IL Un programa en IL consta de una lista

de instrucciones. Una instrucción comienza al inicio de

una línea. Consta de:1) Un operador,2) Opcionalmente modificadores3) Uno o más operandos, separados por

“,”

Estructura de programa en IL

Se permiten labels y comentarios (entre “(*” y “*)”)

Registro IL (resultado actual)

Toda instrucción involucra al registro IL Si la instrucción es una operación:

- Si hay más de un operando, el registroIL es uno

- El resultado se devuelve en registro IL Lógicamente, hay un registro IL para

cada tipo de datos permitido

Ejemplos de instrucciones IL

Label Operador Operando Comentario

Inicio: LD BOTON (*BOTON ->A"*)ANDN %I62.02 (*!%I62.02 AND *)

(*A -> A*)

ST INIC_MOTOR (*A ->(* INIC_MOTOR*)

Llamados a funciones desde IL

Se llaman mediante una de lassentencia “CAL” o la sentencia “!BA 0”

Ejemplo: llamado a TIMER:

CAL ESV(DISPARO,TIEMPO_DELAY,SALIDA)

Modificadores de operadores

N=Negación booleana del operador C=Ejecución de instrucción

condicional al valor del registro IL


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PLC

SFC

Introducción

El SFC es un lenguaje basado enoperaciones secuenciales

Programa en SFC: secuencia depasos, transiciones y saltos

Introducción Reglas:

Entre dos pasos debe existir al menos unatransición

Entre dos transiciones debe existir al menos unpaso

Debe existir al menos un paso inicial

Secuencia de ejecución en SFC

Consideremos un programa quecomienza como sigue:

Secuencia de ejecución en SFC Ejemplo

La bomba será encendida si:- Se pulsa botón de arranque- Protección térmica deshabilitada- Botón de emergencia abierto- Botón de parada abierto


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Ejemplo

Después de un tiempo T a partir delencendido no puede ni sobre nibaja corriente

Ejemplo

Apagado:- Se pulsa botón de parada- Salta protección térmica- Se pulsa botón de emergencia- Se pasa uno de los límites de

corriente

Ejemplo: Nivel 1 Ejemplo

Elementos nuevos:- Divergencia simple- Salto

Ejemplo

Nivel 2 del Programa:

PASO 1 (*BOMBA APAGADA*):BOMBA_ON(R);

TRANSICIÓN 1:

Ejemplo

PASO 2 (*ARRANQUE*):DISPARO_TIMER;BOMBA_ON(S);

TRANSICIÓN 2 (*ESPERO*):


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Ejemplo

TRANSICIÓN 4: (*CONDICIÓN DEPARADA PRECIPITADA*)

Ejemplo

PASO 3 (*ENCENDIDO*): ACTION (N) :

LD CORRIENTEGE CORRIENTE_MAXST ERRORLD CORRIENTE_MINGE CORRIENTEST ERROR_MINLD ERROR_MINOR ERROR ST ERROR(*ERROR = (CORRIENTE > CORRIENTE_MAX) OR

(CORRIENTE < CORRIENTE_MIN) *)END_ACTION;

Ejemplo

TRANSICIÓN 3 (*CONDICIÓN DEPARADA):

Componentes SFC

Componentes básicos:- pasos- pasos iniciales- transiciones

- saltos a pasos

El Paso

Representación:

El Paso

Nivel 1: comentario y número Estados: Activo y Pasivo (Inactivo) Estado Activo: Desde el disparo de una

transición cualquiera anterior hasta el disparode una transición cualquiera posterior


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El Paso

Consiste de una secuencia de acciones. Hay tres tipos de acciones:

- Boolean: relaciona valor de variable conestado del paso

- Non-Stored: se ejecuta en cada ciclo deejecución mientras el paso está activo

- Pulse: se ejecuta una sola vez durante elestado activo del paso

Sintaxis de las acciones

Acción tipo boolean: var: actividad del paso -> "var"/var;negación de actividad del paso -> "var"var(S); setea “var” al activarse pasovar(R); resetea “var” al activarse paso


Acción tipo P ( pulse ): ACTION (P):

(* Instrucciones IL *)END_ACTION;


Acción tipo N (non-stored ): ACTION (N):

(* Instrucciones IL *)END_ACTION;

El Paso Inicial

Un programa comienza en el paso inicial. El paso inicial se representa:

La transición

Representación:


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La transición

Nivel 1: número y comentario Dos estados posibles: habilitada o inhabilitada Una transición está habilitada si todos los paso

anteriores están en estado activo.

La transición

Nivel 2: secuencia de sentencias con resultadobooleano

Condición de disparo: resultado = TRUE El disparo activa el paso siguiente

La transición

Lenguajes en que se programa:- QUICK LD (un solo rung)- IL (resultado = valor final de registro IL)

Salto

Representación:

Divergencias y convergencias

Las Divergencias / Convergencias puedenser Simples o Dobles

Convergencias/DivergenciasSimples

Divergencia simple: La actividad del pasohabilita todas las transiciones.

Convergencia simple: El disparo de unatransición cualquiera activa el paso.


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Convergencias/DivergenciasDobles

Divergencia doble: el disparo de una transiciónactiva todos los pasos.

Convergencia doble: la transición estáhabilitada si todos los pasos están activos

PLC

HERRAMIENTASDE DIAGNÓSTICO

Introducción

Todo PLC tiene:- Códigos de error.- LEDs indicadores.

Introducción

Los códigos de error permitenidentificar errores de programación yoperación.

LEDs indicadores, en general:

- LED rojo significa problema- LED verde significa correcto- LED parpadeando significa estado

de espera y ocupado

Clasificación de errores

Errores fatales: abandona ejecucióny pasa a estado de falla.

Errores no fatales: continúaejecución; se indican mediante.mensajes o bits de error

Errores de programación oconfiguración.

PLC

COMUNICACIONES


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Introducción

Opciones de transmisión deseñales: Conexión directa en lazos de

corriente (4-20 mA; señal analógica aconversor A/D)

Comunicaciones digitales

Introducción

Principios básicos de la comunicación: Datos se envían por un par de cables, en

forma serial, a una velocidad detransmisión prefijada (baudios)

Los datos se envían de a un byte

Introducción Modelo de comunicación digital serial:

Introducción Operación de comunicación digital serial:

Llave cerrada -> transmite 1 lógico Llave abierta -> transmite 0 lógico Estado de reposo: 1 lógico Transmisión de un byte:

Bit de inicio (0 lógico por medio t iempo de bit) 8 bits de datos (un bit por tiempo de bit) Bit de parada (0 lógico)

Introducción Estados:

Introducción

Ventajas de la comunicación digital: Baja dramáticamente el costo de

cableado No pérdida de precisión analógica


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Introducción

Desventaja de comunicacionesdigitales: no hay estándar.

Existen muchos protocolos:Modbus, Profibus, Interbus, Bitbus,etc.

Introducción

El protocolo más extendido:Modbus.

Los protocolos de comunicacionesdigitales que involucran PLCs sonmaestro-esclavo.

Introducción Introducción

PLC puede actuar en doble funciónde maestro/esclavo. Esto permite:- Utilizar la interfaz gráfica de un PC

para desplegar variables de un PLC- Mejorar la perfomance de la red de

instrumentación.

Redes Físicas

Gran mayoría de redes: RS-485 o RS-422.

Redes multidrop: Maestro envía mensaje a dispositivos;

todos reciben. Sólo el dispositivo referido habilita la

transmisión y envía los datos. Nunca hay más de un transmisor activo.

Redes Físicas

Red Multidrop RS 485:


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Redes Físicas

RS 485 y 422:- Dos hilos flotantes. Resistencias de terminación- Transmisión diferencial: 0.2V define cambio de

estado- Gran inmunidad al ruido- Unión de tierras digitales de transmisión y recepción- Número máximo de dispositivos: 32- Distancia máxima con par trenzado: 1600m- Problema: una falla puede hacer caer la red

Protocolo MODBUS

Se analiza en detalle el MODBUS,uno de los protocolos másdifundidos

Dos versiones: ASCII y RTU(binario). El ASCII no se usaporque lleva el doble de tiempo

Protocolo maestro esclavo Se transmiten mensajes de error y

timeout de respuesta

Protocolo MODBUS

Mensaje genérico enviado por elmaestro:

Protocolo MODBUS

Funciones:- leer n bits (función 01)- leer n palabras (función 03)- escribir un bit (función 05)

- escribir una palabra (función 06)- escribir n bits (función 0F)- escribir n palabras (función 10)

Protocolo MODBUS

Texto de mensaje. Consiste de: Dirección de Lectura o Escritura (2

bytes) Número de direcciones de Lectura o

Escritura a partir de la dirección inicial En caso de escritura, los datos

escritos.

Protocolo MODBUS

Ejemplo: Lectura de N palabras (03)del esclavo NS. El maestro envía:

Los 2 bytes ADH AHL indican la direccióninicial de lectura


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Protocolo MODBUS

Respuesta del esclavo:

Protocolo MODBUS

Si el esclavo o maestro recibe unmensaje erróneo, transmite unmensaje de error.

La comunicación MODBUS delesclavo del PLC es independiente dela ejecución del programa; dependesólo del sistema operativo.

Protocolo MODBUS

Requisitos para lectura o escriturade variables del PLC:- Conocer direcciones a las que se

accede- Fijar en PLC el número de esclavo

Protocolo MODBUS

Las funciones MODBUS sonorientadas a bits o palabras, por loque en otro caso hay que hacerconversiones necesarias.

Aplicación de MODBUS: lectura oescritura de registros de uncontrolador.

PLC

INTRODUCCIÓN ATCP/IP

Introducción a redes TCP/IP

Objetivo: en base a un ejemplo- Explicar conceptos básicos de

arquitectura de capas- Explicar funciones de las distintas

capas de TCP/IP


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Ejemplo TCP/IP: Planteo Red de comunicaciones: conjunto de nodos

conectados por enlaces físicos Esquema de comunicaciones: la red se

compone de nodos clientes y servidores Nodo servidor: escucha la red en forma

permanente Nodo cliente: encargado de inicio de

comunicación con servidor Un nodo puede ser cliente y servidor

simultáneamente

Ejemplo TCP/IP: Planteo Se presentan elementos que intervienen en

las comunicaciones con transporte TCP/IP

Protocolo de aplicación Cliente se comunica con servidor a través de

protocolo cliente – servidor: mensajes ycodificación

Protocolo de ejemplo. Transmisión depalabras. Mensajes (se codifican con una

palabra): WRITE_DATA (01) (CL → SV) RCPT_READY (02) (SV → CL) READ_DATA (03) (CL → SV) DATA (04) (CL → SV , SV → CL ) END_TRANSFER (05) (CL → SV, SV → CL)

Protocolo de aplicación

CLIENTE SERVIDOR WRITE_DATA

RCPT_READY

DATAEND_TRANSFER

Ejemplo de comunicación:

El caso de LAN 10BaseT

Nodos se conectan a través de LANEthernet 10BaseT

Descripción de Ethernet 10BaseT:- Consiste de nodos y hubs- Conexiones: 5 cables terminados en RJ-45- Un hub tiene varias bocas; repetidor por

difusión


Ejemplo Ethernet:


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33


Medio Ethernet: protocolo IEEE 802.3- medio de difusión- colisiones; detección y retransmisión- cada nodo se identifica de forma única

Límites de tamaño 10BaseT:- Largo máximo de segmento: 100 m- Número máximo de segmentos: 5

El caso de LAN 10BaseT Implementación de protocolo de

aplicación sobre LAN:- Programa servidor- Bloques funcionales asociados acliente de protocolo de aplicación

- Bloques funcionales asociados aprotocolo Ethernet


Cliente protocolo de aplicación


Bloques Ethernet:


Bloques Ethernet:(utilizado por servidor paraescuchar la red)


¿Por qué implementamos dospartes y no una? Debido a que lainterfaz Ethernet es independiente de la aplicación


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34

Análisis del código WRITE


RCPT_READY

DATAEND_TRANSFER

WRITEENABLELAN_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

Análisis de código WRITECLIENTE SERVIDOR

WRITE_DATAWRITEENABLE

LAN_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

TR_WRITEDATA=S

LAN_TR TR_WRITEDATA

LAN_ADDR

ADDR_WRITEDATA

%1 = BUFFERSIZE

ENABLE

TR_WRITEDATA_END

TR_WRITEDATA=R TR_WRITEDATA_END

Código:


RCPT_READY WRITEENABLE

LAN_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

RCV_RCPTDATA=S

LAN_RCVRCV_RCPTDATA

LAN_ADDR

TEMP_BUFFER

%1

TR_WRITEDATA_END

RCPTDATA_END

RCV_RCPTDATA=R

RCPTDATA_END

Código:


DATAWRITEENABLE

LAN_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

TEMP_BUFFER

COPY BUFFER_SIZE

LOCAL_BUFFER

TEMP_BUFFER+3

MENS_DATA

Código:1) Construyo mensaje [DATA][BUFFER_SIZE][REMOTE_BUFFER][DATOS]

en TEMP_BUFFER

TEMP_BUFFER+1BUFFER_SIZE

TEMP_BUFFER+2REMOTE_BUFFER


DATAWRITEENABLE

LAN_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

TR_DATA=S

LAN_TR TR_DATA

LAN_ADDR

TEMP_BUFFER

BUFFER_SIZE+3

RCPTDATA_END

TR_DATA_END

TR_DATA=R

TR_DATA_END

2) Envío mensaje en TEMP_BUFFER


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El caso de LAN 10BaseT El caso de LAN 10BaseT

0001Encabezado

Ethernet

Cola Ethernet

LAN_LISTEN

PROGRAMA CLIENTE WRITE PROGRAMA SERVIDOR

0001

BUFR_ADR

BUFR_ADR

LAN_TR

01BUFR_ADR

0001

WRITE_DATA 00


La forma en que se transmite elmensaje a través de Ethernet estransparente a programas cliente yservidor

Esta arquitectura se conoce como “arquitectura de capas”


Cada nodo es una pila de N capas La capa i (i = 1...N) se comunica con la

capa i del otro extremo, utilizandoservicios de capa (i-1), accedidos a

través de interfaz


En nuestro caso hay tres capas: Capa de aplicación Capa Ethernet Capa física

Interfaz Aplicación-Ethernet: LAN_TR,LAN_RCV, LAN_LISTEN

Red más complicada: IP

Se analiza ahora la red de la figura:


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36


Objetivo: transmitir un mensaje desdenodo cliente PLC1 a nodo servidor PLCA

Problema: PLCA no tiene direcciónEthernet

Solución: protocolo que definadirecciones de forma independiente dela red; protocolo IP

Red más complicada: IP Dirección IP: única a lo largo de toda la red.

Consta de 32 bits agrupados por octetos ¿Cómo llega un paquete a destino a través de

IP? Se definen tablas de ruteo en cada nodo. Entrada genérica de tabla de ruteo: “Para

llegar a IP X1.X2.X3.X4, transmitir a IP Y1.Y2.Y3.Y4”.

Red más complicada: IP Resolución de la comunicación en la red

nueva requiere que programa cliente yservidor accedan a interfaz IP y no a interfazLAN

Protocolo IP aparece en capa intermedia

entre LAN y la capa de aplicación. Utiliza losservicios de Ethernet y transmisión por puertoserie.


Los protocolos de transmisión porpuerto serie y Ethernet constituyen unacapa inferior a la capa IP

Se enumeran las modificaciones

necesarias respecto del caso detransmisión a través de LAN


Modificaciones en READ y WRITE:sustituyen LAN_RCV/TR por RCV/TR_IP

Modificaciones en programa servidor:LAN_RCV/TR por RCV/TR_IP,LAN_LISTEN por LISTEN_IP.


Bloque RCV_IP


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37


Bloque TR_IP


Bloque LISTEN_IP


Bloques funcionales asociados a puertoserie: RX_232 y TX_232



RCPT_READY

DATAEND_TRANSFER

WRITEENABLEIP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY



IP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

TR_WRITEDATA=S

TR_IPTR_WRITEDATA

IP_ADDR

ADDR_WRITEDATA

%1 = BUFFERSIZE

ENABLE

TR_WRITEDATA_END

TR_WRITEDATA=R

TR_WRITEDATA_END

Código:



IP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

RCV_RCPTDATA=S

RCV_IPRCV_RCPTDATA

IP_ADDR

TEMP_BUFFER

%1

TR_WRITEDATA_END

RCPTDATA_END

RCV_RCPTDATA=R

RCPTDATA_END

Código:


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38

Bloque TR_IP

Implementación bloque TR_IP Construyo paquete IP a partir de BUFFER

Encuentro en tabla de ruteo nodo vecino paraalcanzar IP_DEST = N1

Si N1 en LAN, LAN_TR a dirección LAN de N1, conpaquete en buffer

Si N1 en puerto serie, TX_232

Ruteo IP ¿Qué sucede con el mecanismo de ruteo? Necesariamente recae sobre el sistema

operativo El sistema operativo de cada dispositivo

ejecuta LISTEN a cada puerto decomunicaciones

Ejemplo de implementación de etapa deactualización de entradas de un PLC conpuertos serie y Ethernet

Ruteo IP Red más complicada: IP

CLIENTE SERVIDOR

LAN_TR(PC2)

PLC1 PC2 PLCA

TR IP(IP_PLCA,01)LISTEN _IP

RX_232

LAN ENLACE SERIE

WRITE_DATA = 01

IP_PLCA IP_PLC1 01

SI DEST PLCATR A PC2

SI DEST PLCATR A PLCA

IP_PLCA IP_PLC1 01IP_PLCA IP_PLC1 01

01

LAN_LISTEN TX_232


CAPA DE APLICACIÓN

CAPA IP

CAPA DE ENLACE DE DATOS

CAPA FÍSICA

Estructura de capas:


CAPA FÍSICA

APL

IP

ENL

Capa de aplicación se comunica extremo aextremo; las demás con el “vecino”

APL

IP

ENL

IP

ENL

PC1

PC2

A


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39

Fragmentación Los mensajes tipo “DATA” tienen tamaño

variable. Este hecho determina la necesidad de

fragmentación de mensajes. Causa: tamaño limitado de buffers,

restricciones impuestas por los encabezados(largo paquete IP < 64kB)

Fragmentación de una capa transparente a lacapa de arriba

Fragmentación

IP

ENL

IP

ENLD1E1 D2E2 D1E1 D2E2

PAQ IPPAQ IP

Fragmentación

La fragmentación requiere decambios en la implementación delDaemon de ruteo IP: buffer paraalmacenar fragmentos intermedios

en tanto no se haya completadomensaje

Mensajes perdidos: TCP

¿Qué sucede si se pierde un mensaje?Depende de la capa

Capa de enlace: orientada a conexión;en general hay reenvío

Capa IP: servicio de mejor esfuerzo. Análogo al correo. En general, nodo IPno recibe notificación.


Ejemplo: paquete IP perdido

PC1

HUB

PC2 C

M2

M21 M22

A

M1 M3

M22

BM21

M21

M1 M3?

¡Congestión!

Mensajes perdidos: TCP Resultado del ejemplo: C recibe sólo

mensajes 1 y 3. ¿Cómo se resuelve ésta situación

errónea? Cambio protocolo deaplicación, incorporando esquema denumeración con reconocimiento

Esquema de reconocimiento: mensaje “recibí mensaje número N”


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Recepción de mensaje “recibí mensajenúmero N” implica transmisión correctadesde último reconocido hasta el N

CLIENTE SERVIDOR M1

M3M2

ACK1

Timeout ACK2!!!M2 ACK3

M3->buffer

M4


El nuevo esquema es independiente dela aplicación. Por tanto, separo estasfunciones extremo a extremo y definouna nueva capa: TCP.


Conclusión: aparece una nueva capa,entre la aplicación y la IP, llamada TCP,que se comunica extremo a extremo.

Distinción aplicaciones en CL

¿Qué sucede si dos aplicaciones enun nodo cliente envían mensajes aun mismo nodo servidor?

Distingo las aplicaciones generandoun canal de comunicaciones paracada una


Al iniciar comunicación la aplicaciónejecuta función TCP “iniciar canalde comunicaciones a IP”

Se genera comunicación entre TCPde origen y destino. El módulo TCPde origen reserva un númeroespecial a comunicación entreaplicaciones: puerto.


Ejemplo:CLIENTE A SERVIDOR

TCP NODO 1

RED

Inicio Ch a N2Solicitud de reserva

Canal establecido puerto 1

P1

CLIENTE B

P2 Inicio Ch a N2

TCP NODO 2

LISTEN Nuevo Ch: P1/IP_A


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Distinción aplicaciones SERV

Esquema de capas definitivo:

CAPA DE APLICACIÓN

CAPA IP

CAPA DE ENLACE DE DATOS

CAPA FÍSICA

CAPA TCP


¿Cómo se distinguen dosaplicaciones servidoras en el mismonodo? Asignando un número acada una: puerto

El puerto se asigna cuando laaplicación servidora comienza aescuchar la red


Cuando una aplicación cliente secomunica con una aplicación en unnodo servidor, se comunica al IPdel nodo y al puerto de la

aplicación

Acceso a puerto de APL SERV

¿Cómo hace la aplicación clientepara saber en qué puerto escuchala aplicación servidora?

El puerto tiene que estar convenido

de antemano El canal queda determinado por:

Puerto origen, IP origen, Puertodestino, IP destino.

Aplicación sobre TCP

Se enumeran las modificacionesnecesarias para la transmisión sobreTCP/IP


Modificaciones en cliente: READ yWRITE:- Inician conexión a servidor ejecutando

CONNECT- Sustituyen RCV_IP por RCV_TCP- Sustituyen TR_IP por TR_TCP


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Modificaciones en servidor:- Sustituye LISTEN_IP por LISTEN_TCP- Sustituye RCV_IP por RCV_TCP- Sustituye TR_IP por TR_TCP


Se agregan bloques funcionalesasociados a TCP: CONNECT,LISTEN_TCP, RCV_TCP, TR_TCP.


CONNECT y LISTEN_TCP:


TR_TCP y RCV_TCP:TR_TCPENABLE

BUFFER_ADDR

READY

REMOTE_PORT

BUFFER_SIZE

LOCAL_PORT

IP_ADDR

ENABLE

BUFFER_ADDR

READY

REMOTE_PORT

BUFFER_SIZE

LOCAL_PORTNUM_DATA

BUFFER_OWIP_ADDR

RCV_TCP



RCPT_READY

DATAEND_TRANSFER

WRITEENABLEIP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

Análisis de código WRITEWRITEENABLE

IP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

INIT_CONNECTION=S

CONNECTINIT_CONNECTION

REMOTE_PORT

IP_ADDR

ENABLE

CONNECT_END

INIT_CONNECTION=R

CONNECT_END

Código: Inicio conexión a servidor

LOCAL_PORT


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43



IP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

TR_WRITEDATA=S

TR_TCPTR_WRITEDATA

IP_ADDR

ADDR_WRITEDATA

CONNECT_END

TR_WRITEDATA_END

TR_WRITEDATA=R TR_WRITEDATA_END

Código:

REMOTE_PORT

%1 = BUFFERSIZE

LOCAL_PORT



IP_ADDR

LOCAL_BUFFER

BUFFER_SIZE

REMOTE_BUFFER READY

RCV_RCPTDATA=S

RCV_TCPRCV_RCPTDATA

REMOTE_PORT

IP_ADDR

LOCAL_PORT

TR_WRITEDATA_END

RCPTDATA_END

RCV_RCPTDATA=R RCPTDATA_END

Código:

TEMP_BUFFER

%1


Los bloques asociados a TCP acceden alos bloques IP

PLC

MODBUS/TCP

Protocolo MODBUS/TCP

TCP/IP es el protocolo de transportemás extendido en Internet

Ethernet: estándar de facto en redesempresariales.

Costo de Ethernet ha bajado mucho


Utilización de TCP/IP a nivel deplanta permite integrar redempresarial con red de planta

Tendencia: TCP/IP estándar deredes industriales


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44


Marzo de 1999: MODBUS/TCP, 1.0.Shneider Electric (MODICON).

Combina: TCP/IP, Ethernet yMODBUS.


Diferencias con MODBUS:- Protocolo cliente - servidor- Diferencias en la trama de datos:

encabezado distinto (Unit Id por Slave Ad; se incluye largo del mensaje) y nohay CRC.


Protocolo cliente - servidor:- El cliente establece una conexión alpuerto 502 del servidor.

- Una estación MODBUS/TCP puede ser

simultáneamente cliente y servidor


Trama de datos:

ENCABEZADOMODBUS/TCP

CÓDIGO DEFUNCIÓN

DATOS


Encabezado MODBUS/TCP:CAMPO LARGO DESCRIPCIÓN CLIENTE SERVIDOR

Identificadorde transacción

2B Identificatransacción

Iniciado porcliente

Copiado porservidor

Identificadorde protocolo

2B ProtocoloMODBUS = 0

Iniciado porcliente

Copiado porservidor

Largo 2B Número de bytesque siguen

Iniciado porcliente (pedido)

Iniciado porservidor(respuesta)

Identificadorde unidad

1B Identifica esclavoRTU remoto

Iniciado porcliente

Copiado por elservidor


Tipos de datos de MODBUS/TCP:bits y palabras (16 bits)


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45


Ejemplo de red MODBUS/TCP:


Análisis de ejemplo de red MODBUS/TCP:- A, B, D: MODBUS/TCP. Tanto clientecomo servidor.- E y F: esclavos MODBUS/RTU. Sedistinguen por id. de unidad

- C: maestro MODBUS/RTU.

PLC

SISTEMAS SCADA

Objetivo

El objetivo de un sistema SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)es el control y supervisión de una planta

Ejemplos de plantas: red de distribución de

energía eléctrica, red de saneamiento,proceso industrial

Componentes Un sistema SCADA consta de 5 grupos

de componentes:

- La instrumentación de campo- Las estaciones remotas- La red de comunicaciones- La estación central de supervisión- El software que se ejecuta en la estacióncentral de supervisión

La instrumentación de campo

La instrumentación de campo consta desensores y actuadores distribuidos en laplanta Sensor: convierte magnitud física (caudal,

velocidad, voltaje) en magnitud eléctrica leídapor estación remota

Actuador: dispositivo que actúa sobre equiposde la planta


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46

La estación remota La instrumentación de campo se conecta a la

estación remota Se instala en las vecidades de equipos

supervisados o controlados Puede ser:

PLC RTU (Remote Terminal Unit) Sistema de módulos comunicándose en un plano

distinto que el sistema SCADA

La red de comunicaciones La red de comunicaciones es el medio para

transferir información desde la estación remota.Ejemplos: Enlace cableado: utilizado normalmente en fábricas;

no es práctico en sistemas que cubren grandes áreasgeográficas

Enlace telefónico: utilizado en sistemas que cubrengrandes áreas geográficas (línea dedicada o discada)

Enlace de telefonía celular y de radio: utilizados enpuntos no accesibles líneas telefónicas

La estación de supervisión Estación de supervisión es la unidad maestra del

sistema SCADA Dos funciones principales:

Recibir información de las estaciones remotas ygenerar acciones según eventos detectados

Interfaz hombre – máquina, del sistema al operador(MMI - Man Machine Interface) Las estaciones centrales de supervisión pueden

estar dispuestas en red, para intercambio deinformación de distintos sistemas SCADA

Conexión de los componentes

Ejemplo Software de unidad central Se denomina igual que el sistema: “sistema

SCADA” o SCADA Realiza muchas tareas Las tareas se organizan verticalmente en capas,

de modo que cada capa brinda servicios a lacapa por encima

El acceso de la capa A a los servicios de la capaB se realiza por la interfaz entre ambas


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La arquitectura del softwaredel SCADA Software de unidad central

Comentarios a figura de arquitecura: Cada capa realiza varias funciones Flechas verticales: interfaces entre capas

adyacentes Flechas horizontales: interfaces entre

funciones de una misma capa Flechas bidireccionales: acceso de lectura

escritura

Software de unidad central

Plataforma de adquisición de datos: manejo de entrada salida de datos de la

planta utiliza servicio la capa física, que es la red de

comunicaciones

Software de unidad central Plataforma de datos

Manipulación de datos: transformación de datosadquiridos de la interfaz con plataforma deadquisición a formato interpretable por aplicacionesde la plataforma de datos y de la capa MMI

Almacenamiento de datos: muestreo y

almacenamiento de datos en arhcivos de histórico Control: aplicación automática de algoritmos de

control del proceso Alarma: reconocimiento y reporte inmediato de

eventos predefinidos

Software de unidad central MMI: interfaz al usuario. Funciones:

Monitorización: despliegue de datos entiempo real

Control de supervisión: permite al operador lamodificación de parámetros de la plantadesde la estación central

Reporte de datos: exportación de archivos dehistórico a archivos en formatos útiles paraanálisis posterior

Operación del software SCADA


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Adquisición de datos: tarea I/O driver Plataforma de datos, exceptuando

almacenamiento: SAC (Scan, Alarm,Control)

Interfaz I/O driver - SAC: DriverImage Table

Interfaz SAC – MMI: Base de datos


Adquisición de datos: Hardware: interfaz al bus de campo (por ej.

puerto serie o tarjeta instalada en zócalo deestación central)

Software I/O Driver: se comunica con unidadremota por protocolo de comunicaciones


Driver Image Table: se puede pensar como un conjunto de

casilleros, que definen imágenes de lasmemorias de las estaciones remotas

Cada casillero se denomina “poll record”, ycontiene un único dato o datos contiguos enmemoria de estación remota

Se actualiza cíclicamente (poll time)

Operación del software SCADA El SAC tiene las siguientes funciones:

- Lee los datos del Driver Image Table (interfaz con laplataforma de adquisición de datos).- Traduce los datos a formato de la base de datos- Compara los datos con límites de alarma, y generamensajes de alarma.

- Ejecuta la lógica de control- Detección de excepciones- Cumple con los pedidos de escritura de datos en el

Driver Image Table (datos a ser transmitidos a launidad remota). Estos pedidos corresponden a lastareas de la misma capa y de capas superiores


Base de datos: Representación del proceso Se crea uniendo bloques de lógica de control

de proceso Bloques primarios Bloques secundarios

La interfaz entre las capas Programación Sistemas en Red Conexión con los Sistemas de Información

de la planta

Otros Temas


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PLC

LENGUAJE ST

Introducción ST (Structured Text) es el quinto lenguaje

definido en norma IEC 1131-3. Lenguaje de texto de alto nivel, con sintaxis

similar a la de Pascal Lenguaje pequeño: 40 palabras reservadas y

10 tipos de sentencias. Existen menos implementaciones de ST

respecto de LD; casi todas basadas en IEC1131-3.

Estructura de programa

Un programa ST consiste en unconjunto de sentencias

Cada sentencia contieneexpresiones válidas ST

Operadores de expresiones

Una expresión resulta en un únicovalor. Se compone de operadores yoperandos


Operadores: Paréntesis: “()” Invocación a función: identificador(args) Exponente: ** Aritméticos: +, -, / , *, MOD Comparación: , =, =, Booleanos: NOT, AND, OR, XOR


Ejemplo operadores booleanos:Var1:=(Var1 AND Var2) OR Var3

Ejecución: (1) (VAR1 AND VAR2) (2) OR de resultado de (1) con Var3 (3) Asignación de resultado en (2) a Var1


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Sentencias Se definen los siguientes tipos:

Comentario Asignación Invocación a bloque funcional Retorno Selección Iteración

Sentencias: Comentarios Comentarios: se sitúan entre símbolos (* y

*). Ejemplo:

(* Este es un comentario *)

Sentencias: Asignación Asignación: transferencia del valor de

expresión válida a una variable. Ejemplos:A:= B;

C:= C+1;

VAR := 7;

VAR:= VAR * 10;

Y:= COS(X) + 12;

Sentencias: Bloque funcional Invocación a bloque funcional: tiene dos

partes definición de instancia del bloque funcional en

sección de definición de variables nombre de instancia de bloque seguido de l ista de

asignaciones de entrada entre paréntesis Una salida de un bloque funcional se refiere

por dirección en formatonombre_bloque_funcional.nombre_salida

Sentencias: Bloque funcional Ejemplo de invocación a instancia de Bloque

Funcional: Nombre de instancia: FUN Entradas: IN1, IN2, IN3 Salidas: OUT1, OUT2, OUT3FUN(IN1:=1, IN2:=B, IN3:= %IW2.3);

FOO := FUN.OUT1;

BAR := FUN.OUT2;

Sentencias: Retorno Sentencia Return: termina una función o un

programa ST. Por ejemplo, la función queincluye esta sentencia termina si A>B:

IF A>B THEN

RETURN;

END_IF;


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Sentencias de selección Existen dos tipos de sentencias de selección:

IF .. THEN .. ELSE .. END_IF CASE .. OF

Sentencias de selección

Sentencia IF: ejecución de instruccionesde acuerdo al valor de una expresiónbooleana (TRUE o FALSE). Sintaxis:IF THEN

ELSEIF THEN

...

ELSEIF THEN

ELSE

END_IF;

Sentencias de selección Ejemplo sentencia IF:

IF A=3 THEN

B:=7;

END_IF


Sentencia CASE: ejecución condicionadaal valor de una variable. Sintaxis:CASE OF

:

:

:

...

:

ELSE

END_CASE;


Ejemplo sentencia CASE:CASE INT1 OF

1: BOOL1 := TRUE;

BOOL3 := FALSE;

2: BOOL2 := FALSE;

BOOL3 := TRUE;

ELSE

BOOL6 := NOT BOOL1;

BOOL7 := BOOL1 OR BOOL2;

END_CASE

Sentencias de iteración Existen 3 tipos de sentencias de iteración:

FOR .. DO WHILE .. DO REPEAT .. UNTIL

La sentencia EXIT finaliza la ejecución de unaiteración


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Sentencias de iteración

El bucle FOR se utiliza para programarprocesos que se repiten. Sintaxis:INT_Var: INT;

FOR INT_Var:= TO

{BY }

DO

END_FOR;

Sentencias de iteración Ejecución bucle FOR:

se ejecutan mientras que elcontador INT_VAR no es mayor que

Condición de finalización se verifica antes que laejecución de

Cada vez que se ejecutan instrucciones, seincrementa el valor de la variable INT_VAR en elvalor de .

Sentencias de iteración Ejemplo FOR. Si el valor inicial de VAR1 es 1,

el valor al finalizar la ejecución del bucle FORes 32:

FOR Contador:=1 TO 5 BY 1 DO

Var1:=Var1*2;

END_FOR;

Sentencias de iteración Ejemplo FOR/EXIT: si el valor inicial de VAR1

es 1, el valor al finalizar la ejecución del bucleFOR es 8:

FOR Contador:=1 TO 5 BY 1 DO

Var1:=Var1*2;

IF Var1 > 5 THEN

EXIT;

END_IF

END_FOR;

Sentencias de iteración Evitando bucles infinitos FOR: el

VALOR_FINAL debe pertenecer al rango delcontador.

Sentencias de iteración En el bucle WHILE, la condición de

terminación puede ser cualquier condiciónbooleana. El bucle termina si la condición determinación resulta FALSE. Sintaxis:

WHILE

END_WHILE;


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Sentencias de iteración Ejecución bucle WHILE:

se ejecutan cíclicamentemientras que devuelveTRUE

En cada iteración, seevalúa antes de la ejecución de instrucciones.

Observación: Nunca se ejecuta si< Expresión booleana > devuelve FALSE en laprimer iteración.

Sentencias de iteración Evitando bucles infinitos WHILE: si

nunca toma valorFALSE, las se repitenindefinidamente, resultando en un bucleinfinito.

Para eliminar la posibilidad de bucles infinitos,se puede utilizar un contador auxiliar:WHILE Contador0 DO

Var1 := Var1*2;

Contador := Contador – 1;

END_WHILE

Sentencias de iteración El bucle REPEAT: se diferencia de WHILE en

que la verificación de condición de salida esposterior a la ejecución del bucle, y noanterior

Sintaxis:

REPEAT

UNTIL

END_REPEAT;

Sentencias de iteración Ejecución bucle REPEAT:

se ejecutan cíclicamentemientras que devuelveTRUE

En cada iteración, seevalúa antes de la ejecución de instrucciones.

Observación: se ejecutanuna sola vez si esTRUE en la primer evaluación

Observación:El bucle REPEAT siempre seejecuta al menos una vez.

Sentencias de iteración Evitando bucles infinitos REPEAT: si

nunca toma valorFALSE, las se repitenindefinidamente, resultando en un bucleinfinito.

Para eliminar la posibilidad de bucles infinitos,se puede utilizar un contador auxiliar:REPEAT

Var1 := Var1*2;

Contador := Contador – 1;

UNTIL Contador


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EjemploEl motor de la bomba se apagará si:

1) Se pulsa el botón de parada.

2) Se cierra la protección térmica.

3) Se pulsa el botón de emergencia.

4) Los límites de corriente no son los correctos.

Ejemplo en ST - 1(* Inicialización *)

IF (NOT CICLOINI_FLAG)

THEN

ESTADO_APAGADO := TRUE;

ESTADO_TRANSITORIO := FALSE;

ESTADO_ENCENDIDO := FALSE;

CICLOINI_FLAG := TRUE;

END_IF;

Ejemplo en ST - 2TIMER1 (E := ESTADO_TRANSITORIO, T := DELAY );

TIMEOUT_TIMER1 := TIMER1.A;

IF (ESTADO_APAGADO AND ARRANQUE) THEN

ESTADO_TRANSITORIO := TRUE;

BOMBA_ON := TRUE;

ESTADO_APAGADO := FALSE;

ELSIF (ESTADO_APAGADO AND (NOT ARRANQUE)) THEN

BOMBA_ON := FALSE;

Ejemplo en ST - 3ELSIF (ESTADO_TRANSITORIO AND (TERMICO OR ALARMA

OR PARADA)) THEN


BOMBA_ON := FALSE;

ESTADO_APAGADO := TRUE;

ELSIF (ESTADO_TRANSITORIO AND TIMEOUT_TIMER1)

THEN


ESTADO_ENCENDIDO := TRUE;

Ejemplo en ST - 4ELSIF (ESTADO_ENCENDIDO AND (TERMICO OR ALARMA OR

PARADA OR (CORRIENTE > CORRIENTE_MAX)

OR(CORRIENTE


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Ejemplo en ST - 6(* Continuación de declaración de variables *)

TIMER1: ESV;

ESTADO_APAGADO AT %MX0.0: BOOL;

ESTADO_TRANSITORIO AT %MX0.1: BOOL;

ESTADO_ENCENDIDO AT %MX0.2: BOOL;

TIMEOUT_TIMER1 AT %MX0.3: BOOL;

CORRIENTE_MAX AT %MW3001.0: INT := 120;

(* KW00,00 .. KW31,15 -> %MW3000.00 .. %MW3031.15 *)

CORRIENTE_MIN AT %MW3001.1: INT := 50;

END_VAR

Ejemplo en ST - 7Declaración de variables globales:

VAR_GLOBAL

ARRANQUE AT %IX62.0 : BOOL;

PARADA AT %IX62.1 : BOOL;

ALARMA AT %IX62.2 : BOOL;

TERMICO AT %IX62.3 : BOOL;

(* ... *)

BOMBA_ON AT %QX62.2 : BOOL;

CORRIENTE AT %IW1062.1 : INT;

(* ... *)

CICLOINI_FLAG AT %MX255.15 : BOOL;

END_VAR

Sentencias de iteración Restricciones lenguaje ST para series 40..50:

Rango limitado de operadores Rango limitado de tipos de datos No existen las s iguientes instrucciones: CASE,

FOR, WHILE, REPEAT, EXIT.

ST Series 40..50 en manual Entradas relevantes en el manual AC1131. En

pestaña “Contenido” Restricciones:

“907 AC1131 – peculiarities and restrictions for S40..50” “Data types and variables for S40..50” “Operators and blocks for S40..50”

Aspectos de programación de series S40..50: “System Technology of basic units series S40..50”. En

pestaña contenido. En particular, en el tópico "Operandsof the basic units S40..50“ se describe el espacio dememoria.

PLC

ARQUITECTURA DELPLC SEGÚN IEC 1131-1

Introducción Arquitectura hasta ahora consiste en

ejecución cíclica de programa, con tres fases: Lectura de entradas Ejecución de programa Actualización de salidas

La ejecución del programa puede alterarsesólo por una interrupción


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Introducción Por avance continuo del hardware, la IEC-

1131 define arquitectura más avanzada quela considerada hasta el momento

La arquitectura se basa en la programación jerárquica, con 4 niveles:

Configuración Recursos Tareas Programas

Introducción Configuración define:

recursos datos compartidos por los recursos datos accesibles desde exterior del PLC

Recurso define: tareas datos compartidos por todos los programas datos de recurso accesibles desde exterior del PLC programas que ejecutan las tareas del recurso

Introducción

Tarea define: Programas asociados a la tarea Condición de disparo Prioridad

Los programas se organizan sobreunidades POU (Program OrganizationalUnit)

La Tarea Tarea tiene asociado al menos un programa Los programas asociados a una tarea se

ejecutan cada vez que se dispara la tarea Condición de disparo puede ser:

Intervalo periódico de tiempo expresado en mseg(tarea tiene un ciclo asociado, análogo al del PLC)

Evento

La Tarea Cada tarea tiene asignada una prioridad

(número 1 a n), de modo que: 1 indica prioridad máxima; tarea de

prioridad 1 no puede ser interrumpida porotra tarea

Tarea de prioridad n+1 puede serinterrumpida por tarea de prioridad n

Tareas de igual prioridad se ejecutansecuencialmente

La Tarea Ejemplo: declaración de tareas lab 2 (se

observa la simplificación de la programación):

Task Configuration:

TAREA1(PRIORITY:=1,INTERVAL:=T#100ms)

PWM

TAREA2(PRIORITY:=2,INTERVAL:=T#1sec);

CONTROL


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Las POU

Hay tres tipos de POU (ProgramOrganizational Unit): Programa propiamente dicho Bloques funcionales Funciones o procedimientos

Las POU

Programas: Se ejecutan al dispararse una tarea Un programa puede llamar a funciones e

instancias de templates de bloquesfuncionales

Un programa no puede llamar a otroprograma

Las POU

Funciones: Aceptan múltiples parámetros de entrada Salida única Por ej., la función “FuncionEjemplo”

devuelve una variable tipo WORD:

FUNCTION FuncionEjemplo: WORD

Las POU

Bloques funcionales: Se definen sobre la base de “templates” de

bloques Template de bloque: programa que define

el bloque Para utilizar un template de bloque, la

tarea declara una instancia del template

Las POU Diferencia entre bloque funcional y

función: Número de salidas:

Función permite sólo una salida Bloque funcional permite más de una

Variables permanentes (conservan valorentre ejecuciones):

Función no Bloque funcional sí

Variables En lo que va del curso cada variable se asocia

a una dirección de memoria fija Una variable puede ser:

Global: se define al nivel de configuración, derecurso; las variables globales de un recurso sonaccesibles desde todo POU del recurso

Local: variable automática, local al POU

En el ejemplo de 2 tareas, la única variableglobal necesaria es la salida del control


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Variables Variables globales incluyen las variables con

dirección de memoria asignada, accesiblesdesde fuera del PLC: variables representadasde forma directa

Variables Declaración genérica de variable:

NombreVar [AT %DirecciónVar] :TipoDeDato [::= ValorInicial];

AT %DirecciónVar se usa para variablesrepresentadas de forma directa

Variables DirecciónVar:

[Código letras] [Código números]

Variables Código de letras: distingue el tipo de dato Primer letra:

- I/E: Dirección E- Q/O: Dirección S- M: Dirección dato interno

Variables Segunda letra:

- X: bit- B: byte (8 bits)- W: word (16 bits)- D: double word (32 bits)- L: long word (64 bits)

Variables Tipo de dato: uno de los tipos de dato

reconocido por IEC 1131-3: INT: entero con signo de 16 bits (prefijo S, D, L

cambia tamaño) BOOL: Bit BYTE, WORD, DWORD, LWORD REAL, LREAL: punto flotante (32 bit, 64 bit) TIME, DATE, TIME_OF_DAY, DATE_AND_TIME STRING Tipo de datos derivado (STRUCT, ARRAY)


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Variables Ejemplos tipos derivados por el usuario:

TYPE my_array ARRAY [1..3] OF INT;END_TYPE

TYPE my_structSTRUCT

speed : INTposition : my_array

END_STRUCTEND_TYPE

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