f Introduccion a PLC ~ Ingenieria a nivel industrial

Visita mi canal de youtube

domingo, 25 de septiembre de 2016

Introduccion a PLC

HISTORIA DE LOS PLC’s  
En 1969 la División Hydramatic de la General Motors instaló el primer PLC para reemplazar los sistemas inflexibles cableados usados entonces en sus líneas de producción.  

Ya en 1971, los PLCs se extendían a otras industrias y, en los ochentas, ya los componentes electrónicos permitieron un conjunto de operaciones en 16 bits,- comparados con los 4 de los 70s -, en un pequeño volumen, lo que los popularizó en todo el mundo.  

En los 90s, aparecieron los microprocesadores de 32 bits con posibilidad de operaciones matemáticas complejas, y de comunicaciones entre PLCs de diferentes marcas y PCs, los que abrieron la posibilidad de fábricas completamente automatizadas y con comunicación a la Gerencia en "tiempo real".   

Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades: 
 • Espacio reducido. 
 • Procesos de producción periódicamente cambiantes. 
 • Procesos secuenciales.
  • Maquinaria de procesos variables. 
 • Instalaciones de procesos complejos y amplios. 
 • Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.  

Aplicaciones generales:  
• Maniobra de máquinas.  
• Maniobra de instalaciones.  
• Señalización y control.   

Entre las ventajas tenemos: 
 • Menor tiempo de elaboración de proyectos. 
 • Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes. 
 • Mínimo espacio de ocupación. 
 • Menor costo de mano de obra.  
• Mantenimiento económico.
• Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo autómata.  
• Menor tiempo de puesta en funcionamiento. 
 • Si el autómata queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras máquinas o sistemas de producción.   

Y entre los inconvenientes:
  • Adiestramiento de técnicos. 
 • Costo.

Un PLC o Autómata Programable posee las herramientas necesarias, tanto de software como de hardware, para controlar dispositivos externos, recibir señales de sensores y tomar decisiones de acuerdo a un programa que el usuario elabore según el esquema del proceso a controlar 



Arquitectura de un Autómata Programable 


                                                  Bloques principales del PLC



Indicadores y selectores de modo de operación de la CPU 


Selección del modo de operación  
RUN: En esta posición, el PLC empieza a ejecutar el programa   

STOP: Esta posición detiene el proceso que se esté ejecutando.   

PROGRAM: En esta posición, el PLC permite ser programado desde algún dispositivo externo  

Funciones de las Indicaciones Lumínicas  

PWR: Muestra el estado de la fuente de alimentación.  

RUN: Indica que la CPU del PLC se encuentra en modo RUN  

CPU: La CPU hace diagnóstico de su estado de funcionamiento en forma automática.  

ERR: Señal que hubo un error durante la ejecución del programa. El error puede ser de programa o de funcionamiento del hardware del PLC.  

BATT: Indica el estado actual de la batería de respaldo de la fuente de alimentación.   
I/O: Esta luz sirve para indicar el estado de los módulos de entrada y salida.   

DIAG: Los autómatas pueden tener un sistema de diagnóstico propio.   

TXD: Es el indicador de transmisión de datos por los puertos de comunicaciones.  

RDX: Es el indicador de recepción de datos por los puertos de comunicaciones. 

Fuente de alimentación   
A partir de una tensión exterior proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos del autómata, además posee una batería para mantener el programa y algunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión exterior.




Módulos de E/S analógicos    

Módulos Especiales  
* BCD Entradas y Salidas 
* Entradas de Termocuplas 
* Entradas de Termorresistencias (PT-100) 
* Salidas a Display § Memoria de Datos  

Módulos Inteligentes  
* Control de Motores a pasos 
* Control PID § Comunicación 
* Lector Óptico § Generación de frecuencias
* Contadores de pulsos rápidos 
* Medidores de frecuencias y/o ancho de pulsos
* Remotos   

SISTEMAS SECUENCIALES 

 1 SISTEMAS SECUENCIALES 
Muchos automatismos industriales están basados en secuencias, esto es, una serie de acciones que han de realizarse una tras otra en un orden predefinido, en función de una serie de eventos.  
Así, por ejemplo, una máquina que haga un orificio en una pieza, llevará a cabo una secuencia consistente en cargar la pieza, sujetarla, arrancar el motor que hace girar la broca, bajar la broca, subir la broca, detener el motor, liberar la pieza y evacuarla. Se trata de una serie de acciones que han de realizarse siguiendo esa secuencia, y en base a unos eventos, que son generados por ejemplo por los sensores (en este caso pueden ser finales de carrera), o bien por tiempo (la broca sube cuando lleve 5 segundos abajo). 

Cuando son sistemas muy sencillos puede hacerse de forma literal, mediante el uso de biestables SR, pero a medida que el sistema se complica, es necesario buscar una metodología que permita describir estos automatismos y nos ayude a programarlo. 

DESCARGA SIMULADORES DE PLC HACIENDO CLICK AQUI.

2 GRAFCET 
Una de las soluciones más aceptadas es el GRAFCET. El GRAFCET surge de la AFCET y la ADEPA, que son dos comisiones de especialistas en automatización francesas, y hoy en día se emplea casi universalmente. El GRAFCET es simplemente una forma de describir los procesos secuenciales para posteriormente diseñar el automatismo que los gobierne. Es independiente de la realización tecnológica, por lo que puede utilizarse para el diseño de automatismos basados en PLC, pero también para automatismos neumáticos, hidráulicos, de lógica cableada….  El resultado del método GRAFCET es un diagrama funcional que describe gráficamente el proceso, y a partir del diagrama funcional, es posible generar el código STEP-7 de una forma casi mecánica. Existen paquetes de software opcionales que se añaden a STEP-7 y permiten programar directamente en GRAFCET. No obstante, aquí veremos la forma de realizar el diagrama de GRAFCET y posteriormente su forma de implementarlo en STEP-7 o en cualquier otro lenguaje. 

2.1 ELEMENTOS DE UN GRAFCET 

Un GRAFCET se compone de tres elementos: etapas, transiciones y sus uniones.   




2.1.1 Etapa 
Una etapa se corresponde con un funcionamiento invariante del automatismo. Volviendo al ejemplo anterior, una etapa puede ser “cargar pieza” o bien  “bajar taladro”. Las diferentes etapas llevan asociadas acciones. Las etapas se representan con un cuadrado con un número que las identifica. La etapa inicial (en la que se encuentra el sistema en el arranque) se representa con un cuadrado doble. Cuando se analiza un proceso que está funcionando utilizando un GRAFCET, se suelen marcar las etapas activas con un punto1.  
Las etapas llevan asociadas acciones, que se describen en rectángulos unidos a cada etapa. Estas acciones se describen de un modo más simbólico o más literal, en función del tipo de GRAFCET que se esté haciendo. 

2.1.2 Transiciones 
Una transición indica la posibilidad de cambiar de una etapa a otra. Cuando se produce el franqueo de una transición, se pasa de una etapa a otra, lo que significa que se desactivan las etapas precedentes y se activan las siguientes.  
Una transición tiene dos estados posibles: Validada y no validada. Una transición está validada si todas sus etapas inmediatamente precedentes están activas. Las transiciones llevan asociadas una condición lógica llamada receptividad, que puede ser función de entradas y salidas, de las etapas activas, de funciones de contaje o de tiempo… etc. A veces, la receptividad es una constante TRUE (esto es, siempre se cumple).  
Una transición es franqueable cuando está validada y se cumple la receptividad. Las transiciones se representan por una pequeña línea perpendicular a las uniones. 
  

2.1.3 Uniones Orientadas 
Las uniones son las líneas que unen las etapas con las transiciones y viceversa. Por convenio son siempre verticales y la dirección de evolución es de arriba hacia abajo, aunque excepcionalmente pueden ser horizontales y oblicuas cuando aporten más claridad al diagrama. Cuando la evolución de la secuencia no se ajuste a la dirección del convenio (en vertical hacia abajo), se indicará con unas pequeñas flechas. Estas flechas pueden colocarse también siempre que aporten más claridad al diagrama.  

2.2 Reglas de Evolución 
2.2.1 Situación Inicial En el GRAFCET o en su documentación adjunta ha de indicarse claramente el estado inicial del sistemas. 

2.2.2 Franqueo de una transición 
Cuando una transición está validada y se cumple su receptividad, la transición es franqueable y ha de ser obligatoriamente franqueada. 

2.2.3 Evolución de etapas 
El franqueo de una transición implica necesariamente la activación simultánea de todas las etapas inmediatamente posteriores y la desactivación simultánea de todas las etapas inmediatamente anteriores 

2.2.4 Evolución simultánea 
Si dos transiciones son franqueables simultáneamente, son simultáneamente franqueadas. 

2.2.5 Prioridad a la activación 
Si en la evolución del GRAFCET una etapa ha de ser activada y desactivada al mismo tiempo, queda activa. 

2.3 Estructuras Frecuentes 

2.3.1 Divergencia y Convergencia en O 



Estando activa la etapa 5, se pasará a una sola de las etapas siguientes (6, 7 u 8) en función de que se cumplan las receptividades de a, b o c respectivamente. La primera que se cumpla determinará la etapa siguiente.  

Si la etapa 24 está activa, ha de cumplirse la receptividad de m para pasar a la 55. Si en cambio la etapa activa es la 33, no se pasará a la 55 hasta que no se cumpla la receptividad de n. Se puede pasar a la 55 por cualquiera  de las dos ramas, si se activa la etapa y se franquea la transición correspondiente. 

2.3.2 Divergencia y convergencia en Y 


 En este caso, estando activa la etapa 5, cuando se cumpla la receptividad de a, entonces se activarán simultáneamente las etapas 6, 7 y 8. En el caso de la convergencia, para que la transición e esté validada, es necesario que tanto la etapa 24 como la 33 estén ambas activas. Sólo en ese caso, al cumplirse la receptividad de e, se franqueará la transición y se activará la etapa 55. 

2.3.3 Salto de Etapas

Esta estructura puede evolucionar desde la etapa 6 a la 9 directamente si se cumple la receptividad m, y por medio de las etapas 7 y 8 si la primera receptividad en cumplirse es r. 

2.3.4 Reutilización de secuencias
 Se puede utilizar una secuencia como “sub-secuencia” de otra mayor. 



En este ejemplo, al franquearse la transición fa1 se entra en la etapa 2, que tiene como acción asociada la ejecución de S5. S5 está inicialmente en reposo (etapa 10), pero la activación de la etapa 2 (X2) la hace evolucionar a la etapa 11. Cuando llegue a la 14 (X14) se cumplirá la receptividad para que la cadena principal pase a la etapa 3, lo que devolverá a S5 al estado inicial (10). Esto mismo ocurrirá en la etapa 4 de la cadena principal. De esta forma, la subsecuencia S5 es reutilizada en dos puntos de la secuencia principal.  

3 TIPOS DE GRAFCET
 Podemos distinguir varios niveles de GRAFCET en función de su grado de abstracción. 

3.1 Nivel 
1. Descripción Funcional
 En este nivel no se tiene en cuenta la tecnología empleada para desarrollar el sistema. Simplemente se describe qué es lo que tiene que hacer. 


3.2 Nivel 
2. Descripción Tecnológica
 Una vez decidida la tecnología a emplear, y definidos los sensores y actuadores, se puede realizar un GRAFCET con un menor grado de abstracción, en el que se muestran claramente las especificaciones técnicas y operativas. En este caso ya sabemos que se va utilizar un sistema de cilindros hidráulicos o neumáticos de doble efecto accionados por válvulas, que el taladro tiene accionamiento eléctrico,  unos finales de carrera y un pulsador


3.3 Nivel 
3. Descripción Operativa
 Ahora ya no sólo hacemos referencia a los accionamientos y sensores que utilizaremos, sino a la propia tecnología del control y de la automatización. 


En este caso ya se hace referencia a direcciones de PLC, y se indican las salidas que efectuarán las acciones así como las entradas que se corresponden con las transiciones


Diagrama de contactos (Ladder) 
Es un lenguaje gráfico, derivado del lenguaje de relés. Mediante símbolos representa contactos, bobinas, etc. Su principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según el estándar IEC y son empleados por todos los fabricantes. Los símbolos básicos son: 


En estos diagramas la línea vertical a la izquierda representa un conductor con tensión, y la línea vertical a la derecha representa tierra. 

Por ejemplo:


Con este tipo de diagramas se describe normalmente la operación eléctrica de distintos tipos de máquinas, y puede utilizarse para sintetizar un sistema de control y, con las herramientas de software adecuadas, realizar la programación del PLC. 
Se debe recordar que mientras que en el diagrama eléctrico todas las acciones ocurren simultáneamente, en el programa se realizan en forma secuencial, siguiendo el orden en el que los "escalones" fueron escritos, y que a diferencia de los relés y contactos reales (cuyo número está determinado por la implementación física de estos elementos), en el PLC se puede considerar que existen infinitos contactos auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar o interno, etc. 


Los contactos 
Los elementos a evaluar para decidir si activar o no las salidas en determinado "escalón", son variables lógicas o binarias, que pueden tomar solo dos estados: 1 ó 0, Estos estados que provienen de entradas al PLC o relés internos del mismo. 
En la programación Escalera (Ladder), estas variables se representan por contactos, que justamente pueden estar en solo dos estados: abierto o cerrado. 
Los contactos se representan con la letra "E"  y dos números que indicaran el modulo al cual pertenecen y la bornera al la cual están asociados 
Ejemplo: E0.1 Ł  Entrada del Modulo "0" borne "1" 



Las salidas de un programa Ladder son equivalentes a las cargas (bobinas de relés, lámparas, etc.) en un circuito eléctrico. 
Se las identifica con la letra "S", "A" u otra letra, dependiendo de los fabricantes, y dos números que indicaran el modulo al cual pertenecen y la bornera al la cual están asociados 
Ejemplo: S0.1 Ł Salida del Modulo "0" borne "1" 


Relés Internos o Marcas  
Como salidas en el programa del PLC se toma no solo a las salidas que el equipo posee físicamente hacia el exterior, sino también las que se conocen como "Relés Internos o Marcas". Los relés internos son simplemente variables lógicas que se pueden usar, por ejemplo, para memorizar estados o como acumuladores de resultados que utilizaran posteriormente en el programa.
Se las identifica con la letra "M" y un número  el cual servirá para asociarla a algún evento


Por ejemplo: 

El estado de la salida M50 depende directamente de la  entrada E0.0, pero esta salida no esta conectada a un borne del modulo de salidas, es una marca interna del programa. Mientras que el estado de la salida S1.2 es resultado de la activación del contacto M50 

Las marcas remanentes son aquellas que en el caso de haber un fallo de tensión, cuando se restablece recuerdan su estado anterior, o sea, si estaban a 1 se pondrán a 1 solas (las salidas NO son remanentes). 

Las funciones lógicas más complejas como: 
Temporizadores Contadores Registros de desplazamiento etc. Se representan en formato de bloques. 
Estos no están normalizados, aunque guardan una gran similitud entre sí para distintos fabricantes. Resultan mucho más expresivos que si se utiliza para el mismo fin el lenguaje en lista de instrucciones. 
Sobre estos bloques se define: 
La base de los tiempos y el tiempo final en el caso de temporizadores 
El módulo de contaje y condiciones de paro y reset en el caso de contadores. 
Existen también bloques funcionales complejos que permiten la manipulación de datos y las operaciones con variables digitales de varios bits.  


La presencia de estos bloques de ejecución dependiente de una o más condiciones binarias, multiplica la potencia de programación sin dejar de mantener las ventajas de la representación gráfica del programa. Así, pueden programarse situaciones de automatización compleja que involucren variables digitales, registros, transferencias, comparaciones, señales analógicas, etc. 
 Por supuesto, no todos los Autómatas, aun del mismo fabricante, pueden manejar todas las posibilidades de programación con contactos: solo las gamas más altas acceden a la totalidad de extensiones del lenguaje.  


Los temporizadores 
Como lo indica su nombre, cada vez que alcanzan cierto valor de tiempo activan un contacto interno. Dicho valor de tiempo, denominado PRESET o meta, debe ser declarado por el usuario. Luego de haberse indicado el tiempo de meta, se le debe indicar con cuales condiciones debe empezar a temporizar, o sea a contar el tiempo. Para ello, los temporizadores tienen una entrada denominada START o inicio, a la cual deben llegar los contactos o entradas que sirven como condición de arranque. Dichas condiciones, igual que cualquier otro renglón de Ladder, pueden contener varios contactos en serie, en paralelo, normalmente abiertos o normalmente cerrados. 



Las operaciones de tiempo permiten programar los temporizadores internos del autómata. Existen diversos tipos de temporizadores y para utilizarlos se deben ajustar una serie de parámetros: 

Arranque del temporizador: conjunto de contactos que activan el temporizador, conectados como se desee.  

Carga del tiempo: la forma habitual  es mediante una constante de tiempo, pero pueden haber otros ajustes, p.e. leyendo las entradas, un valor de una base de datos, etc.
Esta carga del valor se debe realizar con la instrucción L que lo almacena en una zona de memoria llamada acumulador (AKKU1) para luego transferirlo al temporizador. 




Temporizador SE: retardo a la conexión manteniendo la entrada set a 1. La entrada reset desconecta el temporizador. 




Temporizador SS: retardo a la conexión activado por impulso en set. Sólo se desconectará la salida  por  la entrada reset.   



Temporizador SI: mientras mantenemos conectada la señal set, la salida estará activa durante KT.


Temporizador SV: mantiene la salida activa durante KT independientemente del tiempo de la señal set esté activa.

Los contadores 
Definidos como posiciones de memoria que almacenan un valor numérico, mismo que se incrementa o decrementa según la configuración dada a dicho contador. 
Como los temporizadores, un contador debe tener un valor prefijado como meta o PRESET, el cual es un número que el usuario programa para que dicho contador sea activo o inactivo según el valor alcanzado.  
Por ejemplo, si el contador tiene un preset de 15 y el valor del conteo va en 14, se dice que el contador se encuentra inactivo, sin que por ello se quiera decir que no esté contando. Pero al siguiente pulso, cuando el valor llegue a 15, se dice que el contador es activo porque ha llegado al valor de preset. 


Nos permitirán contar  y/o descontar impulsos que enviemos al contacto que lo activa (p.e. número de botes, sacos, piezas, etc.) entre 0 y 999. 

 Los parámetros son: 
     Z0... MAX – número de contador
     ZV – incrementa el valor del contador (no supera el valor 999). 
     ZR – decrementa el valor del contador (no decrementa por debajo de 0). 
     S  - carga el valor inicial en el contador. 
     KZ xxx – valor inicial. 
     R  - resetea el valor del contador. 
La salida del contador estará  a “1” siempre que el valor del contador sea diferente de “0”.  



  

Ejemplos:
Conectar una salida al accionar el pulsador de marcha 3 veces y pararla al pulsar el de paro 2 veces.




DESCARGA ¡¡ GRATIS !! —–> LIBROS DE
ELECTRONICA
 –>ENTRA AQUI PARA VER


DESCARGA SIMULADORES DE PLC HACIENDO CLICK AQUI.



Videos de programación basica de Plc parte 1:




Videos de programación basica de Plc parte 2:








1 comentario: