Manual de Usos Plc

Revisado

Pedro Romn de Len

Aprobado

Rubn Flores

TX-TIP-0005

ESPAOL

Manual de Contenido

del Participante

PLC Bsico

2 / 100

Propsito y Objetivos de este Manual

Este manual tiene como propsito entender qu es un PLC, cmo funciona y la

razn que lo hace imprescindible en cualquier proceso que realice una mquina.

Los objetivos de este manual se orientan al cumplimiento de los siguientes puntos:

Es importante comprender las consecuencias que el desconocimiento de los

conceptos y principios explicados en este manual puede ocasionar en el

ambiente, seguridad y salud ocupacional y en la calidad del producto final.

Entender cmo opera un PLC y para qu sirve en una industria.

Detectar fallas en el funcionamiento del controlador.

Manejar un circuito PLC.

3 / 100

Cmo Utilizar este Manual

Este manual le muestra cules son las

partes que componen un circuito de

PLC, el mtodo de programacin y la

forma en que lleva a cabo los controles

necesarios.

En este manual usted va a encontrar grficos

demostrativos de un circuito de PLC, algunos

de los cdigos que utiliza, cmo manejar un

PLC.

CAPTULO 2 18

Controladores Lgicos

Programables

CAPTULO 3 31

Configuracin Bsica

del PLC

CAPTULO 7 84

Instalacin, Puesta a

Punto y Mantenimiento del PLC

CAPTULO 8 89

Interfases de Comunicacin

CAPTULO 1

Conceptos Bsicos 5

CAPTULO 4

Lgica en el PLC

42

CAPTULO 5 56

Codificacin de Seales

CAPTULO 6

Programacin de PLC

56

Cmo Utilizar este Manual 4 / 100

El manual contiene pequeas figuras que se repiten en todos los captulos y que

son una forma de organizacin de la informacin para hacer ms fcil y dinmica la

lectura. Estas figuras se denominan conos.

A continuacin hay una descripcin de la utilizacin de cada icono, es decir en qu oportunidad

aparecen:

GLOSARIO Explica trminos y siglas.

RECUERDE Refuerza un concepto ya

mencionado en el texto del

manual.

ANEXO Profundiza conceptos.

MANTENIMIENTO Resalta procedimientos necesarios

de mantenimiento.

PREGUNTAS Presenta preguntas disparadoras.

ATENCIN Destaca conceptos importantes.

EJEMPLO Ilustra con situaciones reales los

temas tratados.

ACTIVIDAD Seala el comienzo de un ejercicio

que le permitir reforzar lo

aprendido.

EXAMEN FINAL Seala el comienzo de la evaluacin

final.

FIN DE CAPTULO Seala la finalizacin del

captulo.

FIN DE MANUAL Seala la finalizacin del

manual.

PLC Bsico

Los procesos

industriales estn

caracterizados por

los sistemas de

control que

automatizan sus

procesos.

Segn cuales sean

los medios de

trabajo, habr un

criterio para la

seleccin de los

medios de mando.

Conceptos Bsicos

TEMAS DEL CAPTULO 1

1.1 Procesos Industriales

1.2 Seales Discretas y Analgicas

1.3 Automatismos 1.4 Mando y Regulacin

6

7

8 10

1

TX-TIP-0005

Como ejemplo se puede citar la carga de varios componentes para obtener una mezcla

bajo ciertas condiciones de temperatura, presin, humedad, etc.

EJEMPLO

PROCESOS BATCH

Estos pueden ser uno o ms procesos continuos separados por procesos de tipo discreto,

a menudo secuencial, adems de la secuencia de arranque y la de parada.

PROCESOS DISCRETOS

Estos procesos los encontramos en mquinas herramientas automatizadas - por ejemplo

lneas de ensamble - en las cuales se tiene una serie de acciones individuales sucesivas y,

a veces, simultneas. Es decir, hay una cantidad de estados discretos que se suceden

separados por distintos tiempos, siendo en algunos casos la separacin de unos pocos

milisegundos. Permanentemente se producen arranques y paradas de la lnea. Estos

procesos fueron el tradicional dominio de utilizacin de los rels electromagnticos y en

la actualidad de los Controladores Lgicos Programables (PLC).

PROCESOS CONTINUOS

Estos procesos estn caracterizados por parmetros que cambian lentamente. Una vez fijados los

valores de entrada de referencia (set point) stos podrn ser cambiados por el operador, pero los

cambios no sern de gran magnitud. Los arranques y paradas son pocos y espaciados. El estado

estacionario es la norma. Estos procesos son controlados por sistemas de control analgicos.

1.1 Procesos Industriales

1. Conceptos Bsicos 6 / 100

TX-TIP-0005

Qu es una seal analgica?

Son aquellas seales registradas continuamente.

A diferencia de las seales discretas, las seales analgicas estn presentes en diferentes

niveles.

Por lo general son seales de tensin o de corriente de 0-10 V 0-20 mA 4-20 mA.

Qu es una seal analgica discreta?

Son aquellas seales registradas continuamente.

A diferencia de las seales discretas, las seales analgicas estn presentes en diferentes

niveles.

Por lo general son seales de tensin o de corriente de 0-10 V 0-20 mA 4-20 mA.

Por ejemplo, la temperatura es un caso tpico de seal analgica ya que continuamente

cambia en el tiempo en cantidades infinitesimales.

EJEMPLO

1.2 Seales discretas y Analgicas


t t REPRESENTACIN DE UNA SEAL NALOGICA REPRESENTACIN DE UNA SEAL DIGITAL

EJEMPLO

VO

LT

AJE

VO

LT

AJE

TX-TIP-0005

Qu es una seal analgica?

Fases de estudio en la elaboracin de un aut omatismo

Para el desarrollo y elaboracin correcta de un automatismo es necesario conocer previamente

los datos siguientes:

Las especificaciones tcnicas del sistema o proceso a automatizar y su correcta interpretacin.

La parte econmica asignada para no caer en el error de elaborar una buena opcin desde el punto de vista tcnico,

pero no viable econmicamente.

Los materiales, aparatos, etc., existentes en el mercado que se van a utilizar para disear el

automatismo.

En este apartado es importante conocer tambin:

Calidad de la informacin tcnica de los equipos.

Disponibilidad y rapidez en cuanto a recambio y asistencia tcnica.

SEALES DE DETECCIN

AUTOMATISMO

O PARTE DEL

CONTROL

CAPTADORES

MAQUINA O PROCESO OPERATIVO

ACTUADORES

RDENES DE FUNCIONAMIENTO

Todo sistema

automtico, por

simple que sea,

se basa en el

concepto de

lazo y se lo

representa como

en la figura.

Se denomina automatismo al dispositivo fsico que realiza sta funcin controlando su funcionamiento.

La automatizacin de una mquina o proceso

productivo simple tiene como consecuencia la

liberacin fsica y mental del hombre de dicha

labor.

1.3 Automatismos

RECUERDE


TX-TIP-0005

1 ESTUDIO PREVIO

2

ESTUDIO TCNICO ECONMICO

DECISIN FINAL

1 ESTUDIO PREVIO

INICIO

ESPECIFICACIONES

FUNCIONALES

RESOLUCIONES DE LAS OPCIONES

TECNOLGICAMENTE MS EFICACES

ESTUDIO ECONMICO DE LAS OPCIONES

TOMA DE DECISIONES

LGICA CABLEADA LGICA PROGRAMADA

FIN

ESTUDIO DE LOS AUTOMATISMOS

Es importante, antes de acometer cualquier estudio medianamente serio de un automatismo, conocer con el

mayor detalle posible las caractersticas, el funcionamiento, las distintas funciones, etc., de la mquina o

proceso a automatizar. Esto lo obtenemos de las especificaciones funcionales y es la base mnima a partir de

la cual podremos iniciar el siguiente paso: estudiar cuales son los elementos ms indicados para la

construccin del automatismo.

2 ESTUDIO TCNICO ECONMICO Es la parte tcnica de especificaciones del automatismo: relacin de materiales, aparatos, su adaptacin al

sistema y al entorno en el que se haya inscrito, etc. Tambin aqu se ha de valorar la parte operativa del

comportamiento del automatismo en todos sus aspectos como ser mantenimiento, fiabilidad, etc.

3 DESICIN FINAL En la etapa anterior, estudio tcnico-econmico, se han debido estudiar las dos opciones tecnolgicas

posibles: lgica cableada y lgica programada. Los parmetros ms comunes que se deben valorar para una decisin correcta son los siguientes:

Ventajas e inconvenientes que se le asignan a cada opcin en relacin a su fiabilidad, vida media y

mantenimiento.

Posibilidades de ampliacin y de aprovechamiento de lo existente en cada caso.

Posibilidades econmicas y rentabilidad de la inversin realizada en cada opcin.

Ahorro desde el punto de vista de necesidades para su manejo y mantenimiento.


3

TX-TIP-0005

APARATO DE PROGRAMACIN

PLC

MEMORIA DE PROGRAMA

Control por cableado y control por programa

Control por cableado

En esta tcnica, mejor conocida como control convencional, la unin fsica de diferentes

elementos es la que determina la lgica o secuencia segn la cual trabaja el control elementos pueden ser botones pulsadores, relevadores, contadores, etc.

Si se quiere modificar la lgica de control en un sistema de control por cableado, se

necesita hacer cambios en el cableado reorganizando los diversos elementos que participan en el circuito de control, esto es, descablear y recablear para obtener lo que

se desea.

En un sistema sencillo esto puede parecer un problema sin importancia. Pero, cuando

en el control estn involucradas decenas o centenas de seales, hacer modificaciones al

cableado resulta un problema relevante.

Control por Programa

Un problema as se resuelve mediante la tcnica de control por programa donde

correspondiente es independiente de la lgica o secuencia de control deseada.

En el control por programa los contactos de los emisores del proceso y los contactos de

los elementos finales de control se conectan a las terminales de conexin o bornes de un

dispositivo conocido como el PLC.

EMISORES

LAMPARAS Y ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

CONTROL DE PROGRAMA

1.4 Mando y Regulacin


TX-TIP-0005

La lgica o secuencia segn la cual trabaja el control se escribe en forma de programa en la

memoria del PLC con la ayuda de un aparato de programacin. Este programa se compone de

una serie de instrucciones equivalentes a las conexiones serie y paralelo del control

convencional.

La unidad de control del PLC lee las instrucciones almacenadas, interpreta su contenido y se

encarga de su ejecucin. Al hacerlo, el controlador consulta los estados de los emisores o

entradas (botones pulsadores, finales de carrera, fotoceldas, etc.) y produce resultados a las

salidas, tales como conexin o desconexin de bobinas, lmparas, etc.

Sin extendernos demasiado, es necesario tratar el importante avance de la regulacin y el mando

en la industria. Las designaciones concernientes a las tcnicas de regulacin y mando, se

exponen como sigue.

MANDO

REGULACIN

Dispositivo que sirve para gobernar grandes energas empleando otras menores.

Conjunto de rganos que sirven para modificar, a menudo automticamente, la potencia de

una mquina o su funcionamiento.

Control, sin intervencin humana, de la alimentacin de una mquina materia prima.

Conjunto de fenmenos en un ciclo, que no pueden ser desarrollados por el hombre en

forma secuencial y con seguridad.

Segn la norma DIN 19226, mandar o controlar, es el fenmeno engendrado en el interior de

un sistema, durante el cual uno o varios parmetros considerados de entrada, actan sobre

otros considerados de salida, segn leyes propias del sistema. Este fenmeno origina una

accin a travs del rgano de transferencia, como tal o a travs de la cadena de mando.

En la figura se representan las entradas y salidas en un bloque de un sistema de control:

Xe1

Xe2

Xe3

SISTEMA

Xa1

Xa2

1. Al sistema lo simplificamos con un

bloque.

2. Los parmetros de entrada (identificados

con x), introducen las seales de informacin; son tratadas por el sistema,

ENTRADAS SALIDAS

REPRESENTACIN DE UN SISTEMA CON ENTRADAS Y SALIDAS

y luego restituidas bajo la forma de

parmetros de salida.

En caso de querer hacer una variacin a la secuencia de control, no se necesita modificar el

cableado, sino el contenido de la memoria del controlador. La independencia del cableado con

respecto a la secuencia de control es la diferencia y ventaja principal en el uso de PLC para las

tareas de automatizacin.


TX-TIP-0005

La norma se extiende an ms

sobre el trmino de mando.

PERTURBACIN Z1 SISTEMA REGULAR

Mando se utiliza muy a

menudo, no solamente para

designar el acto de controlar,

sino tambin para denominar

el dispositivo global en el

interior del cual se desarrolla

PARMETRO DE

DESARROLLO REGULAR

esta accin.

Segn esta definicin, el

conjunto representado en la

figura, puede tambin

denominarse bajo el trmino

general de mando.

REGULACIN DISPOSITIVO

DE MANDO

PERTURBACIN Z2

PARMETRO DE ENTRADA Xe

MANDO REGULACIN

Es el proceso mediante el cual, el parmetro de salida se toma constantemente en consideracin y se

lo compara con otro valor de referencia (entrada), antes de ser adaptado en funcin del resultado a

otro valor del parmetro de entrada. El desarrollo funcional que resulta entonces es un circuito

cerrado.

La regulacin tiene por

finalidad adaptar el valor del

parmetro a regular, a pesar

de influencias parsitas o

perturbaciones, al valor

predeterminado como

parmetro de referencia.

PARMETRO PERTURBADOR Z1

SISTEMA REGULAR

FLUJO ENERGTICO

PARMETRO DE REGULACIN

DESARROLLO FUNCIONAL

En el caso de la regulacin, los

parmetros disponibles a la

salida del dispositivo,

intervienen igualmente en el

flujo energtico, pero en este

caso el parmetro de entrada del sistema est influenciado

DISPOSITIVO DE REGULACIN

PARMETRO DE REFERENCIA W

PARMETRO PERTURBADOR Z2

por la comparacin con el de

salida.

COMPARACIN DE LA REFERENCIA CON LA SALIDA

(FLUJO ENERGTICO)


TX-TIP-0005

Formas de energa para elementos de trabajo y de mando

Para la tcnica de mando, la posibilidad de poder convertir seales de una forma de energa en

otra, significa que dentro de un automatismo puede operarse con diferentes tipos de energas.

Existe pues la posibilidad de dimensionar un mando segn criterios econmicos y tcnicos, que

resulten ptimos.

La siguiente recopilacin ha de proporcionar una idea general de los medios ms corrientes de

trabajo y de mando, y de sus criterios de eleccin. Sin embargo, no se trata de una enumeracin

completa de todos los factores, sino slo de una exposicin de los puntos ms importantes:

Medios de trabajo

Criterios para la eleccin del sistema

Distincin de Mandos

Electricidad: Corriente elctrica. Hidrulica: Lquidos. Neumtica: Gases.

Fuerza. Recorrido. Tipo de movimiento (lineal, rotativo, etc.). Velocidad. Tamao constructivo. Sensibilidad. Seguridad. Regulacin. Gasto de energa.

Analgico. Digital. Binario.

MANDO

MANDO ANALGICO MANDO DIGITAL MANDO BINARIO

Es un mando que, dentro del tratamiento de las seales, opera predominantemente con seales continuas.

Opera con seales 1 o 0 (es decir si o no; todo o nada), procesando informaciones representadas numricamente, predominantemente.

Predominantemente opera con seales binarias, no siendo sus seales binarias componentes de nformacin representadas numricamente.

Nota: El mando binario transforma seales

binarias de entrada, en sea les binarias de

salida, principalmente con rganos

combinatorios, temporizadores y rganos de

memoria.

EJEMPLO

Los contadores, registros, memorias,

totalizadores son las informaciones a

procesar, normalmente estn representadas

por un cdigo binario.


TX-TIP-0005

Distincin de los mandos segn la forma de representacin de la informacin

Para este caso, se trata de la forma de cmo quedan las seales de un mando, combinadas,

influidas y finalmente procesadas. En la figura se presenta los tipos de mandos segn la forma

de representacin de la informacin.

Distincin de mandos

Sincrnico. Asincrnico. Combinatorio. Secuencial.

Funcin del tiempo. Funcin del proceso.

Es un mando con un desarrollo forzado a pasos, en el cual sucede la progresin, de un paso al siguiente paso programado, en funcin de las condiciones de progresin. La sucesin de los pasos puede estar programada en forma especial (por ejemplo saltos, bucles, ramificaciones). Los pasos del mando corresponden por lo general a los tecnolgicamente condicionados pasos secuenciales.

1. Mando secuencial en funcin del tiempo las condiciones de

progresin dependen nicamente del tiempo.

2. Mando secuencial en funcin del proceso las condiciones de

progresin dependen nicamente de las seales de la

instalacin gobernada (proceso). Tambin es conocido como

mando en funcin del recorrido.

A los efectos de operaciones booleanas, coordina a los estados de las seales de entrada (encendido-apagado por ejemplo), en dete rminados estados de las seales de salida

Es un mando que opera sin seal rtmica , en el que las

modificaciones de seal solo quedan provocadas por

modificaciones de las seales de entrada.

El procesamiento de las seales sucede sincrnicamente

(al mismo tiempo) segn una seal rtmica.


MA

ND

O

SIN

CR

N

ICO

C

OM

BIN

AT

OR

IO

SE

CU

EN

CIA

L

AS

INC

R

NIC

O

FU

NC

IN

DE

L T

IEM

PO

F

UN

CI

N D

EL P

RO

CE

SO

TX-TIP-0005

Si se combinan distintas tcnicas, por ejemplo electricidad/hidrulica, o bien electrnica/hidrulica,

ser necesario intercalar otro bloque. En la figura se representa este bloque justo antes de la salida

de seales.

A este bloque tam

le denomina trans

amplificador de s

La conversin de seales, sea cual sea su denominacin, tiene como funcin convertir las

seales recibidas del campo -entradas y tratamiento de seales - (de la otra tcnica), para el

campo de salidas de seales.

Para el diseo y proyecto de un sistema de mando, a menudo interesa nicamente una parte

de la instalacin total. Existe pues, la posibilidad de extraer una parte del sistema de mando

general y considerarla como sistema de mando parcial e independiente.

MANDO ELCTRICO MANDO

NEUMTICO/ELCTRICO

EJEMPLO:

-MOTOR ROTATIVO

-MOTOR LINEAL

-CONTACTOR

MDULO DE TRABAJO

MDULO DE MANDO

EJEMPLO:

-CILINDRO

-CONTACTOR

CONTACTORES

OFICIALES

PULSADOR, FINAL DE

CARRERA,

PROGRAMADOR,

EMISOR DE SEAL SIN

CONTACTO

MDULO DE

TRATMIENTO

MDULO DE

ENTRADA

VLVULAS DE VAS,

BLOQUEO, CAUDAL,

PRESIN

PULSADOR, FINAL DE

CARRERA,

PROGRAMADOR,

EMISOR DE SEAL

SIN CONTACTO

En la figura se desglosan, a ttulo de ejemplo, los elementos bsicos a travs de los cuales tiene que circular una seal neumtica elctrica, en sus sistemas de mando respectivo.

SALIDA DE SEALES TRATAMIENTO

DE SEALES ENTRADA DE SEALES

Descomposicin de una cadena de mando

Un dispositivo de mando, o bien un mando en general, est representado en muchos casos

como una negra, cerrada, con entradas y salidas que representan el flujo de seales. Se

trabaja as en las distintas reas de la tecnologa: hidrulica, neumtica, electrnica,

elctrica

ENTRADA DE SEALES TRATAMIENTO DE SEALES SALIDA DE SEALES

RECUERDE


CONVERSIN

DE SEALES

bin se

ductor

eales.

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Distincin de los mandos segn la forma de representacin de la informacin

Cmo acta el operador y los sensores de procesos? El procedimiento general es:

1) El operador enva rdenes al sistema de control mediante botoneras, llaves, etc. y recibe informacin

del mismo por medio de luces de sealizacin, instrumentos indicadores, alarmas, etc.

2) El proceso recibe rdenes del controlador a travs de actuadores, contactores, vlvulas

solenoides, actuadores de vlvulas, entre otros elementos, que sirven para activar motores,

vlvulas, cilindros neumticos o hidrulicos, etc.. Adems enva al controlador seales recogidas por

medio de sensores del estado de diversas variables del mismo: velocidad, corriente, presin,

temperatura, proximidad, etc.

3) El controlador enlaza todas estas seales y actuar en una forma predeterminada (por ejemplo de

acuerdo a la forma en que ha sido cableado si es un circuito de control con rels, contactores, etc.).

En el caso que estamos estudiando, el controlador ser un Controlador Lgico Programable o

PLC, que es un dispositivo electrnico que usa memoria programable para almacenar

instrucciones destinadas a implementar funciones especficas tales como lgicas secuenciales,

temporizadores, contadores, funciones aritmticas, etc., que controlar mquinas y procesos.

Las operaciones a realizar por el controlador estn almacenadas en su memoria en forma de

una sucesin de instrucciones.

IMPORTANTE


TX-TIP-0005

ACTIVIDAD 1. Conceptos Bsicos

Usted ha visto los conceptos generales y bsicos para poder

comprender luego cmo es un PLC.

Al finalizar la actividad grupal, complete los casilleros vacos con el nmero

correspondientes y escriba las palabras faltantes arriba de las lneas.

1 Qu entiende por automatizacin de una mquina? Cree que es imprescindible?

2 Por qu cree que es importante conocer cules son los procesos que lleva a cabo la mquina a automatizar?

3 Cul es la ventaja de realizar un control por programa?

4 Para realizar un control por programa se necesitan ciertos sensores, Cules son

algunos de los sensores que se pueden utilizar?

Felici taciones!

Usted ha finalizado el captulo 1.

A continuacin se desarrollar el captulo Controladores Lgicos

Programables.


PLC Bsico

Cuando se habla de

PLC, se habla de un

controlador lgico

programable, el cul

se encarga de

ordenar las acciones

de la mquina,

teniendo en cuenta

que las distintas

variables que rigen el

proceso se

encuentren dentro de

su rango de valores

aceptables.

Lgicos Programables

TEMAS DEL CAPTULO 2

2.1 Principios de Funcionamiento

2.2 Usos del PLC

2.3 PLC y Dispositivos de Control 2.4 Ventajas del PLC

19

21

23 26

2

TX-TIP-0005

2. Controladores Lgicos Programables

19 / 100

Qu es un PLC?

PLC (Programable Logic Controller), significa controlador lgico programable. Su nombre

mismo lo define: es un dispositivo utilizado para controlar y esto se realiza en base a una

lgica determinada . Esta lgica se define a travs de un programa .

Es esta ltima caracterstica la que lo diferencia del resto de los dispositivos, que son

capaces de controlar a travs de la ejecucin de una lgica.

MDULOS DE ENTRADA

SISTEMA DE CONTROL (PLC)

MDULOS DE SALIDA

-SENSORESS -LMITES

-DETECTORES DE APROXIMACIN -FOTOCELDAS

INTERFASE HOMBRE - MQUINA

-ACTUADORES -CONTACTORES -SOLENOIDES -VLVULAS

-ETC.

PROCESO BAJO CONTROL

La figura muestra un diagrama de bloques y la secuencia de informacin para un proceso controlado p or PLC.

2.1 Principios de Funcionamiento

TX-TIP-0005


20 / 100

Un sistema controlado con PLC se puede dividir en ocho partes principales o componentes

bsicos. De acuerdo al diagrama de la figura anterior stas son:

Proceso bajo control: Proceso industrial a controlar.

Entrada/Sensores: Dispositivos de retroalimentacin al PLC. Sensores de temperatura,

presin, proximidad, humedad, vibracin, flujo, limit switches.

Mdulos de entrada: Interfase entre los componentes de entrada y el controlador. Su

funcin es acondicionar la seal de entrada a niveles que el controlador pueda procesar.

Sistema de control o PLC: Formado por mdulos de comunicacin, la unidad central de

proceso (CPU), memoria y fuente de alimentacin.

Programa de aplicacin: Es la lgica que representa el comportamiento del proceso y se

almacena en la memoria del PLC.

Mdulos de salida: Interfase entre el controlador y los componentes de salida. Su funcin es

acondicionar la seal de salida a los niveles para los cuales est diseado el actuador.

Salida/Actuadores: Elementos finales de control. Solenoides, motores, lmparas, vlvulas

proporcionales, etc.

Interfase hombre mquina: Encargado de programar y/o monitorear el controlador y el

proceso, por ejemplo, computadoras industriales, programadores industriales, computadoras

personales, lap-tops, etc.

Existen pequeos PLCs que son slo lgicos. Debido al gran avance tecnolgico y la rpida

expansin en el uso de los Controladores Lgicos Programables, existen muchos fabricantes y

todos estos equipos tienen caractersticas generales semejantes. Es por esto que se torna casi

imposible profundizar los detalles propios de cada uno, tanto a nivel de hardware, como a

nivel de software.

IMPORTANTE

Este sistema de control puede ser:

Lgico.

Analgico.

Mixto.

Lgico Analgico

Mixto

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21 / 100

Qu puede hacer un PLC?

Comando de secuencias a partir de la influencia de cambios tcnicos, procesos y/o secuencias.

Comando en la secuencia correcta de pasos y en el tiempo justo.

Supervisin de sistemas a partir de la medicin de parmetros.

Entrega de avisos que permitan la correccin de sistemas, cuando se producen desviaciones.

EJEMPLO

Los PLCs pueden enlazarse, por ejemplo, a una mquina de control numrico, para manejar

secuencias de orden inferior que no pertenecen al comando propio del sistema de control

numrico.

EJEMPLO

Si una tarea del PLC es controlar el desarrollo secuencial de un circuito electro -hidrulico,

no slo encontramos los componentes propios de ese circuito (electro -vlvulas, cilindros,

etc.), sino tambin habr un procesador de seales.

Un Controlador Lgico es una computadora industrial diseada

especficamente para recibir seales de plpitos de operacin y

dispositivos de campo y, por medio de un programa almacenado,

generar seales de salida para controlar mquinas o procesos.

Esta computadora cuenta con caractersticas especiales en cuanto en el diseo de su unidad central de procesamiento (CPU) y de sus

mdulos de entrada y salida (mdulos I/O). Los PLCs son utilizados

para el control de procesos automticos de produccin

2.2 Uso del PLC

TX-TIP-0005


22 / 100

Forma de operacin del PLC

PROCESOS O MQUINA

MEDICIONES CONTROL

ENTRADAS PARA VARIABLES DE CAMPO

PLC

SALIDAS HACIA DISPOSITIVOS DE CAMPO

FUENTE DE

ALIMENTACIN

BATERIA

MEMORIA DEL PROGRAMA

BUS INTERNO

Los principales componentes del PLC son: Procesador, Fuente de Poder, Memoria, Programador, Base o Rack, los Mdulos de Entrada y los Mdulos de Salida. Estos componentes estn relacionados entre s.

INTERFAZ DE E/S

MEMORIA DE DATOS

TIMER

CONTADORES

UNIDAD CENTRAL

CPU

MEMORIA IMAGEN

E/S

EXPANSIN

E/S ADICIONAL

Y ESPECIALES

SENSORES ACTUADORES

ACTIVIDAD 2 1.

Nombre cada uno de

los bloques componentes

de un PLC, segn el

esquema de la figura.

2. 1

4

3.

2 MEMORIA

5 4. 3

5.

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23 / 100

Es posible reemplazar un PLC?

Si, las funciones que realizan los PLCs podran efectuarse con otros dispositivos de

control, tales como relevadores, computadoras, etc.

PLC y Relevadores

La mayora de los procesos industriales

requieren de que se cumplan ciertas

condiciones de operacin y seguridad para

poder funcionar. Esto se da desde niveles de

operacin que requieran mucho apoyo por parte de un operador, hasta el nivel donde se

tiene un sistema completamente automtico.

La automatizacin de procesos requiere de la

ejecucin de cierta lgica de permisos y de

una secuencia que puede ser controlada usando relevadores y temporizadores

(relevadores de tiempo), hoy se prefiere

utilizar PLCs.

Inicialmente, los PLCs se disearon para

sustituir rels en control secuencial.

Actualmente sigue siendo su aplicacin

principal, pero tienen capacidad para realizar

otras funciones como: control de variables (temperatura, velocidad, etc.)

almacenamiento de datos y comunicacin.

Al utilizar relevadores para controlar la

secuencia de un proceso, la lgica de

operacin se define mediante las conexiones

entre contactos y/o bobinas (alambrado), esto

hace ms difcil las modificaciones o encontrar

una falla (falsos contactos).

En los PLCs la lgica se define en un programa, lo que permite que se pueda modificar fcilmente.

Adems, por medio del sistema de diagnstico se indican las fallas que ocurren en el siste ma.

En lo que respecta a la capacidad de activar directamente a una carga, en ciertos casos es

una limitacin que presentan los PLCs, pues su capacidad de corriente generalmente es de

2A como mximo. Debido a esto, si se requiere activar cargas que demanden corrientes mayores es necesario conectar la salida del PLC a un relevador.

ENTRADA

CPU

REGISTROS CONTROL/TIEMPO

SALIDA

MEMORIA PROGRAMA/DATOS

2.3 PLC y Dispositivos de Control

TX-TIP-0005


24 / 100

PLC y Computadoras

La arquitectura del PLC es bsicamente la misma que la de la computadora , como se muestra en la

figura. Sin embargo, algunas caractersticas importantes distinguen y hacen que el PLC presente en

ciertos casos ventajas sobre la computadora:

MONITOR IMPRESORA

PROGRAMADOR

DRIVE

CPU

MEMORIA

DISCO DURO

FUENTE DE ENERGA

TECLADO

OUTPUT

PROGRAMA

B

BOBINA

El rango de temperatura de operacin de los PLCs se encuentra entre los 0 C y los 55 C (32F y

131F), adems, puede estar expuesto a una humedad relativa de hasta un 95%. Los rangos de

operacin los establece cada fabricante.

Los PLCs cuentan con una programacin

que permite fcilmente disear funciones

lgicas, operaciones, comparaciones, etc.

As, el personal familiarizado con el diseo

y la deteccin de fallas mediante el uso de

diagramas de relevacin, se adapta

rpidamente a esa nueva tecnologa.

Los PLCs cuentan con mdulos donde se

conectan los dispositivos de campo, por

medio de los cuales recibe informacin del

estado del proceso.

Cuando se daan estos mdulos, pueden

ser reemplazados fcilmente, tal como se

muestra en la figura. As, los circuitos de

interfases (entradas / salidas) que son

mdulos y con capacidad de

autodiagnstico, permiten la fcil

deteccin de fallas y su rpida sustitucin.

IMPORTANTE

A diferencia de las computadoras, el PLC

est diseado especficamente para trabajar

en condiciones de ambiente industrial.

Se puede usar en reas donde exista ruido

elctrico, vibracin, temperaturas altas y

humedades relativa s tambin altas, pero sin

condensacin.

Fcil Sustitucin de Mdulos

MARCHA I N

CPU O U

P MEMORY T TRMICO U P T POWER

SUPPLY

U T

PARADA

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25 / 100

Otra diferencia entre los PLCs y las computadoras es que estas ltimas estn diseadas para

realizar funciones complejas de clculo, manipulacin de grandes volmenes de informacin y

ejecucin de varias tareas o programas al mismo tiempo o en tiempo compartido.

En modelos avanzados de PLCs hay instrucciones

que permiten llamar a subrutinas, interrupcin

de tareas y saltos en el programa, entre otras

instrucciones, lo cual permite mayor flexibilidad

en la ejecucin del programa.

Por otra parte, las computadoras se utilizan

como una herramienta auxiliar del PLC por su

gran capacidad, facilidad para el manejo y

anlisis de datos. Tambin para programacin y

monitoreo, como se muestra en la figura.

ACTIVIDAD 3

Indique cules de las siguientes afirmaciones son falsas y cules verdaderas.

VERDADERO FALSO

1 En la Industria no es posible reemplazar un PLC ya que no existen dispositivos que puedan reemplazar su funcin

2 La actividad principal de un PLC es el control de proceso secuencial.

3 Los PLC tienen capacidad de corriente de hasta 2A.

4 El PLC no soporta vibraciones ni humedades relativas altas.

5 La capacidad de clculo del PLC es limitada comparada con una PC.

El PLC, en cambio, tiene una limitada capacidad de clculo y de manipulacin de

informacin, adems ejecuta un programa ordenadamente en forma secuencial.

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26 / 100

2.4

Ventajas

de

los

PLC

Esto, adems de una gran flexibilidad, confiere estas caractersticas:

Menor tiempo de trabajo en las conexiones a realizar aumenta la puesta en marcha y ajuste

del sistema.

Facilidad de realizar cambios durante la operacin del sistema (pudindose cambiar la

lgica completa si fuese necesario).

Independencia con respecto al cableado , ya que la lgica o secuencia de control no

depende de la conexin de elementos (hardware).

Reduccin de espacio . Los diversos elementos (hardware) que intervienen en la lgica por

cableado son sustituidos por software dentro del controlador, los cuales no requieren

gabinetes o tableros como el control convencional.

Facilidad en la prueba y puesta en marcha. La lgica de control se prueba por secciones o

en su totalidad con la ayuda del dispositivo programador y ah mismo se hacen las

modificaciones necesarias.

Rpida deteccin de fallas y averas. Existe un software que facilita la deteccin de fallas,

tanto del programa de control como del controlador.

Independencia de voltajes. Los voltajes de operacin de los emisores pueden ser distintos a

los voltajes de operacin de los elementos finales de control, ya que no estn unidos

mediante conexiones como ocurre en control convencional.

Algunas de las ventajas de los PLCs en comparacin con sistemas automticos y secuenciales

hechos con relevadores son:

La arquitectura de los PLCs es modular . Esto permite una gran flexibilidad debido a que el

sistema se puede expandir o modificar simplemente agregando o cambiando mdulos.

El hecho que la lgica o secuencias en el PLC sean programables . As se ajusta a nuevos

requisitos de la aplicacin o se puede usar en una aplicacin diferente.

En un PLC no existe ninguna conexin fsica entre las entradas y las salidas, la conexin se

realiza a travs del programa.

L MARCHA N

MARCHA

PARADA TRMICO BOBINA TRMICO

I N P U T

PROGRAMA B

O U T P U T

B

BOBINA

MEMORIA

PARADA

Convencional Con PLC

La diferencia fundamental entre un PLC y la lgica cableada, radica en el hecho de que la

lgica cableada del tablero, o los circuitos impresos de un sistema electrnico, son

reemplazados en el PLC por un programa.

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Los PLCs tienen sistemas de diagnstico muy avanzados, esto permite detectar una gran

cantidad de fallas en la CPU, en los mdulos de entrada/salida y, algunas veces, hasta en los

circuitos de conexin a los dispositivos de campo.

El PLC puede realizar otras funciones, por ejemplo: operaciones aritmticas, funciones de

comparacin, operaciones con bits, manejo de datos y control regulatorio. Tambin tiene

capacidad de almacenamiento de datos.

El PLC se puede comunicar con otros dispositivos programables como ser otros PLCs,

computadoras, estaciones de operacin y otros sistemas de control. Por ejemplo, puede recibir

informacin de una computadora que monitorea su operacin y modificar datos, tales como

referencias (set points) y valores preestablecidos en retardos (timmers) o contadores.

La posibilidad de comunicacin entre el PLC y los mdulos remotos de entrada/salida, permiten

que estos ltimos se puedan instalar cerca de los equipos y procesos. Las entradas/salidas remotas se conectan al CPU (Procesador) por medio de un cable coaxial o pares de cables

torcidos, reduciendo considerablemente los costos de cableado.

Como todos los componentes del PLC son electrnicos (estado slido, sin movimiento

ni contactos), las fallas se reducen a un mnimo y el mantenimiento en condiciones de falla

se limita, generalmente, al reemplazo de mdulos.

MANTENIMIENTO

Hay una falla

Se informa al operador por medio de LEDs indicadores o a travs del dispositivo de programacin.

La informacin de diagnstico que comnmente se indica mediante LEDs en la fuente de poder o en la CPU (Procesador) son: el estado de la fuente de poder, el CPU, la batera de respaldo de memoria y el estado de operacin del PLC.

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La capacidad de comunicacin del PLC le permite integrarse a esquemas de comunicacin y

control en una red local o incluso de toda la planta (global). En la figura se muestra un sistema de control global donde forman parte varios PLCs.

En la actualidad la mayora de los equipos de monitoreo y de control cuentan con capacidad de

integrarse dentro de una red, esto permite tener acceso a informacin del proceso y as poder

tomar acciones ms rpidas y oportunas. Los tiempos de instalacin y costos de cableado se

reducen significativamente.

SISTEMA PLC.

SISTEMA PLC.

SISTEMA PLC.

NODO

RED O CANAL DE COMUNICACIN

IMPRESORA

-PROGRAMACIN

-MONITOREO -EDICIN

-RECOLECCIN DE DATOS

-CLCULOS COMPLEJOS -GENERACIN DE REPORTES

COMPUTADORA

PERSONAL

SISTEMA DE CONTROL GLOBAL CON PLC

Esquema de un sistema con PLC que cuenta con interfases o mdulos de entradas / salidas

tanto locales como remotas.

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CPU


29 / 100

Problemas entre el PLC y el proceso

Un problema entre la interaccin del PLC y el proceso se puede encontrar en 4 posibles reas:

La falla de un dispositivo sensor

en el proceso, de las lneas del

sensor hacia el controlador o de la

interfase de entrada, pueden

hacer que el controlador no

reconozca la ocurrencia de un

evento y por lo tanto, no tome acciones correctivas de control.

Seales

De

Entrada

Una falla en el rea de

memoria donde se

almacena el estado del

proceso podra generar

una accin de control

errnea.

Memoria PLC

Seal es

De

Salida

Programa

Una falla en el rea

de memoria que

contiene programa o

un error de diseo del

programa puede hacer

que, an cuando el

controlador reconozca

la ocurrencia del

evento, no tome las

acciones de control

adecuadas.

Una falla en los actuadores del

proceso, en las lneas del

controlador al actuador o de la

interfase de salida puede generar

que una accin correctiva de

control no llegue al proceso

IMPORTANTE

Ante la presencia de un problema en

la interaccin entre el PLC y el

proceso, el primer paso a seguir es

determinar en cul de estas 4 reas

MQUINA #1

1

CONTROL CON

PC DE CAMPO

SISTEMA CON PLC

I/O

MQUINA #2

4

se encuentra el problema. En la

figura se muestran los puntos de

prueba, marcados con los nmeros

del 1 al 4, para determinar el rea

del problema.

2 3

B >

CUATRO PUNTOS DE PRUEBA

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ACTIVIDAD 4. Controladores Lgicos Programables

Usted ha visto los conceptos generales y bsicos para poder

comprender luego cmo es un PLC.

Al finalizar la actividad grupal, complete los casilleros vacos con el nmero

correspondientes y escriba las palabras faltantes arriba de las lneas.

1 Si tuviera que clasificar la dificultad de modificacin de un circuito PLC, usted dira que

Fcil.

Difcil.

No se puede modificar.

2 La conexin entre entradas y salidas se realiza

Cables.

Software.

Microprocesadores.

3 Al instalar un circuito de PLC, el nmero de fallas se

Aumenten pero es ms fcil la solucin.

Es igual, pero es ms fcil el mantenimiento.

Disminuyen y es ms fcil el mantenimiento.

4 Una falla en la seal de entrada puede ocasionar:

Que el controlador no detecte ciertas fallas en el proceso.

Que la mquina no arranque.

Que el PLC no funcione.

Felicitaciones!


A continuacin se desarrollar el captulo configuracin Bsica

del PLC.

PLC Bsico

El conocimiento de

las partes que

componen un PLC

permitir una rpida

deteccin de fallas

de este mismo

Configuracin Bsica del PLC

TEMAS DEL CAPTULO 3

3.1 Mdulos Funcionales 3.2 Partes de un PLC

19 21

3

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3. Configuracin Bsica del PLC

32 / 100

El diagrama de la figura representa la configuracin bsica del Controlador

Lgico Programable (PLC).

Partes de un PLC

Los mdulos de entrada y salida sirven para adaptar las seales

elctricas provenientes de la mquina y que maneja el PLC.

MDULOS DE ENTRADA CPU

MDULOS DE SALIDA

Es el dispositivo

que contiene el

programa.

MEMORIA Es el cerebro del PLC,

encargado de realizar todas

las operaciones lgicas.

UNIDAD DE PROGRAMACIN

Es la que escribe y/o

lee los programas de

la memoria.

3.1 Mdulos Funcionales

Las instrucciones de una determinada secuencia se introducen en la memoria, mientras que los

transmisores, elementos de control y consumidores se conectan directamente al PLC.

La unidad principal del PLC se compone del

microprocesador (CPU), de la memoria de

programa y de los mdulos perifricos (de

entrada y salida). El programa de comando se

escribe en la memoria con la ayuda de un

mdulo de programacin. Este se puede retirar del PLC una vez que se haya finalizado

la programacin.

El programa es ledo y evaluado lnea por

lnea por la unidad de control, en forma

seriada. Este proceso seriado se realiza con

mucha rapidez, de manera que apenas podra

verse en la pantalla de una PC.

Al procesamiento de todas las instrucciones de

la memoria, se le denomina ciclo. Al tiempo

que tarda, se lo denomina tiempo del ciclo.

Transmisores Mdulos de entrada

Registro de datos

Mdulos de salida Elementos de control

El tiempo de ciclo de un PLC, o sea su

velocidad de trabajo, es aproximadamente

7 milisegundos (7 ms) para una capacidad de

memoria de alrededor 1000 instrucciones.

Me

moria d

el

Pro

gra

ma

dor

CP

U

Unid

ad a

ritm

tica

Unid

ad c

on

tro

l

TX-TIP-0005

partes:


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3.2

Partes

de

un

PLC

Existen una gran variedad de PLC, por lo tanto, sus componentes, as como sus capacidades, varan

mucho, sin embargo, se puede considerar que un PLC se encuentra constituido de las siguientes

1 Unidad central de procesamiento

2 Fuente de poder

3 Memoria

4 Mdulos de entradas y salidas

5 Programador

6 Base o Rack

ENTRADA

OTROS EQUIPOS

FUENTE DE PODER (FP)

UNIDAD CENTRAL DE

PROCESAMIENTO (CPU)

MDULO E/S (I/O)

MEMORIA

PROCESADOR DE

COMUNICACIONES

COMPUTADORA PARA

PROGRAMACIN

SALIDAS

OTROS PLCs

7 Procesador de comunicaciones No est explicado

en el script

1 Unidad Central de Procesamiento

MICROPROCESADOR

FUENTE

DE

PODER

UNIDAD ARITMTICA

REGISTROS

CONTROL/TIEMPO

El CPU est formado

por el microprocesador,

la memoria y los circuitos

auxiliares integrados,

como se muestra en el

diagrama de bloques de

la figura.

ENTRADAS PROGRAMA SALIDA M

MEMORIA

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1.1 Microprocesador.

Es un circuito integrado (chip) a gran escala de integracin (LSI) que realiza muchas operaciones

que se pueden agrupar en:

Los circuitos internos de un microprocesador son:

Circuitos de la unidad aritmtica y lgica (ALU) : Es la parte del microprocesador donde se

realizan los clculos y las decisiones lgicas para controlar el PLC.

Circuitos de la unidad de control (UC): Organiza todas las tareas del microprocesador. Por

ejemplo, cuando una instruccin del programa codificada en cdigo binario (ceros y unos)

llega al microprocesador, una pequea memoria ROM instruye a la UC cuales es la secuencia

de seales que tiene que emitir para que se ejecute la instruccin.

Registros: Los registros son memorias en las que se almacenan temporalmente datos,

instrucciones o direcciones mientras necesitan ser utilizados por el microprocesador. Los

registros ms importantes de un microprocesador son los de instrucciones, datos,

direcciones, acumulador, contador de programa, de trabajo y el de bandera o de estado.

Buses: No son circuitos en si, sino zonas conductoras en paralelo que transmiten datos,

direcciones, instrucciones, y seales de control entre las diferentes partes del

microprocesador. Se puede hacer una diferencia entre buses internos y externos.

Los primeros unen entre s las diversas partes del microprocesador, mientras que los

segundos son pistas de circuito impreso que unen chips independientes. Los buses internos y

externos son continuacin unos de los otros.

1.2 Funciones del CPU

En la memoria ROM del sistema, el fabricante ha grabado una serie de programas ejecutables fijos,

Firmware o software del sistema. A estos programas accede el microprocesador para ejecutar las

funciones que correspondan.

Este software es ligeramente variab le en cada PLC, pero en general contiene las siguientes

funciones:

Supervisin y control del tiempo de ciclo (watchdog), tabla de datos, alimentacin, batera, etc.

Autotest en la conexin y durante la ejecucin del programa.

Inicio del ciclo de exploracin de programa y de la configuracin del conjunto.

Generacin del ciclo base de tiempo.

Comunicacin con perifricos y unidad de programacin.

El software de sistema de cualquier PLC consta de una serie de funciones bsicas que se llevan

a cabo en determinados momentos de cada ciclo: en el inicio o conexin, durante el ciclo o

ejecucin del programa y en la desconexin.

Operaciones de tipo lgico Operaciones de tipo

aritmtico

Operaciones de control de la

transferencia de la

informacin dentro del PLC

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1.3 Ciclo Bsico de Trabajo del CPU

El ciclo bsico de trabajo del programa en la CPU es el siguiente:

Antes de

iniciar el ciclo

de ejecucin

Durante el

ciclo de

ejecucin

Al final del

ciclo de

ejecucin

La CPU, a travs del bus de

datos, consulta el estado 0

o 1 de la seal de cada una

de las entradas y las

almacena en los registros

de la memoria de entradas,

esto es, en la zona de

entradas de la memoria de

la tabla de datos. Esta

situacin se mantiene

durante todo el ciclo del

programa.

A continuacin, el procesador accede

y elabora las sucesivas instrucciones

del programa, realizando las

concatenaciones correspondientes de

los operandos. Seguidamente, asigna

el estado de seal a los registros de

las salidas de acuerdo a la

concatenacin anterior, indicando si

dicha salida ha o no de activarse,

situndola en la zona de salida de la

tabla de datos.

Una vez concluida la

ejecucin del programa

asigna los estados de las

seales de salida a las

terminales de salida,

ejecutando el estado 0 o

1 en stas. Esta

asignacin se mantiene

hasta el final del siguiente

ciclo, en el que se

actualizan las mismas.

IMPORTANTE

Como ya habamos dicho, el cerebro o la inteligencia de los controladores

programables est basada en los procesadores o microprocesadores,

formados por circuitos integrados con gran capacidad de clculo y de

control.

La CPU del PLC puede tener ms de un procesador si

fuera necesario aumentar la velocidad de ejecucin

de las operaciones.

El hecho de dividir las operaciones del PLC entre dos

o ms procesadores se denomina mul tiprocesamiento.

La funcin bsica del procesador es leer las entradas

de todos los dispositivos de campo y ejecutar el

programa de control de acuerdo a la lgica

programada. En base a los resultados de introducir el

estado de las entradas y ejecutar el programa,

energizar o desenergizar los dispositivos de salida.

En el PLC, el procesador realiza todas las operaciones lgicas y matemticas, manejo de datos

y rutinas de diagnstico. El procesador gobierna las actividades de todo el sistema,

interpretando y ejecutando una coleccin de programas llamado programa ejecutable. Este

programa se encuentra guardado permanentemente en la memoria de la CPU. Generalmente se

lo considera como parte del mismo CPU y no puede ser accedido ni modificado por el usuario.

EJEMPLO

Un ejemplo de multiprocesamiento

es cuando se tiene un procesador

para realizar las funciones lgicas y

otro para las funciones matemticas

y de manejo de datos.

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1 LECTURA DE

ENTRADAS

Se leen las entradas de los dispositivos de

campo y con esto se actualiza una tabla de

estados de las entradas (memoria).

2 Se ejecuta o resuelve la lgica de acuerdo al programa y en base a sus resultados se

actualiza una tabla de estados de las salidas.

EJECUCIN DEL PROGRAMA

3 Se actualiza el estado de las salidas, lo

cual mantiene o modifica el estado de

indicadores o actuadores del proceso en

campo.


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Debido a la gran rapidez con que operan los PLCs, pareciera que todas estas funciones se

ejecutasen al mismo tiempo. En realidad, las instruccio nes se ejecutan en secuencia (una despus de otra) y al terminar, el ciclo se repite (mientras el PLC est en operacin). Este

ciclo se muestra en la figura.

ACTUALIZACIN DE SALIDAS

La secuencia de funcionamiento de un PLC

se puede describir de la siguiente forma:

CICLO BSICO DE OPERACIN DEL PLC

1.4 Scanning del PLC

Se llama scanning al tiempo que le lleva al PLC leer y actualizar los estados de las entradas, leer

la memoria del usuario, resolver una a una las instrucciones del programa, hasta guardar los

valores de salida en un registro.

Fuente de Poder

La fuente de poder suministra el o los voltajes de

polarizacin regulados (corriente directa) a los

circuitos electrnicos que forman el procesador, la

memoria y los mdulos de entrada/salida del PLC.

La fuente de poder normalmente se alimenta con

120 VCA o 220 VCA y permite variaciones del

suministro de hasta un 20% (varan de acuerdo

a las especificaciones del PLC utilizado).

Cuando el voltaje de alimentacin excede ciertos

lmites preestablecidos, las fuentes de poder

envan un comando de paro al procesador.

La fuente de poder tiene proteccin de lmite

de corriente, esto es, mantiene a su salida

voltajes de corriente regulados en tanto la

corriente que suministra no rebalsa cierto nivel

preestablecido (por ejemplo 6 A en la fuente

de 5 V). S los requerimientos de corriente son

mayores, el voltaje de salida cae y protege en

esta forma la mxima capacidad de potencia

de la fuente. Al disminuir un cierto nivel se

activa un comando de paro al procesador.

Las fuentes de poder se disean para que puedan proporcionar la corriente que necesita el

sistema local completo. En caso de utilizar muchos mdulos, se tiene la opcin de instalar

otra u otras fuentes de poder y de esta forma poder cumplir con los requerimientos de carga

del sistema.

2

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3 Memoria

La memoria es el rea del CPU donde se guardan todas las instrucciones (programas) y datos

para la operacin del PLC. La memoria total del sistema se puede dividir en las siguientes reas:

Memoria ejecutiva. Contiene los programas que dirigen la operacin del PLC y se

consideran parte integral del mismo PLC.

Memoria de aplicacin. Es el rea de la memoria donde se guardan las instrucciones

(programa) y los datos que utiliza el procesador para realizar sus funciones de control.

Memoria del usuario. Almacena el programa de control, registros para almacenar valores

temporales de conteo, preset, tablas de calores, etc. Registros temporales internos para

almacenar estados de entradas / salidas, estados de rels, conteo de rels temporales, etc.

Memoria que almacena el sistema operativo. En esta memoria est el sistema operativo del

programa que gobierna el funcionamiento del procesador y que no es accesible.

La memoria almacena informacin en forma de dgitos binarios (bits) de modo que cada dgito

puede estar en estado de s o no. Los bits se agrupan en palabras (words).

4 Mdulos de entradas y salidas

4.1 Mdulos de entrada

Son los dispositivos mediante los cuales se hace llegar lo que est sucediendo en el proceso a la CPU.

Dependiendo de esto, la CPU resuelve la secuencia del programa y actualiza el estado de los mdulos de

salida.

4.2 Mdulos de salida

Son el medio que permite a la CPU, en base a las entradas y estados de registros en el programa,

mantener o modificar el estado de los diferentes dispositivos del proceso. Pueden ser mdulos de

salida, por ejemplo lmparas indicadoras, arrancadores de motores, solenoides, bombas, vlvulas,

etc.

Los mdulos de entrada y salida se pueden catalogar en:

Mdulos

discretos

o lgicos

Son aquellos que manipulan informacin digital, esto es cerrado

abierto, on-off, 1 0. Entre estos estn, por ejemplo, seales de

interruptores lmite, termostatos, contactos de arrancadores o

relevadores, botones, selectores, llaves lmites, borneras, contactos

de rels de algn panel de control. Pueden tener dos estados:

abierto-cerrado tensin-no tensin. En la figura, se muestra un

ejemplo de mdulo discreto, en este caso una llave lmite, la cual

funciona cuando un objeto pasa sobre la palanca y provoca que se

cierre un interruptor, funcionando como sensor de presencia FIN DE CARRERA

Mdulos analgicos

Son aquellos que reciben o envan seales que pueden adoptar un gran nmero de

niveles diferentes. Entre estos estn rangos de 0 a 5 V, 0 a 10 V, 0 a 15 V,

4 a 20 mA, 0 a 30 mA, 0 a 1 mA, etc. Son mdulos que transforman las seales

analgicas que ingresan al PLC provenientes del proceso, en dgitos binarios para su

procesamiento en el PLC.

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stos los siguientes:


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4.3 Mdulos de entrada/salida especiales

Algunos PLC pueden tener, adems de los mdulos ya descritos de entrada/salida, otros mdulos

destinados a procesar ciertos tipos de entradas como trenes rpidos de pulsos o mdulos

inteligentes que realizan funciones de control de tipo analgico. En este caso la funcin de

control se realiza en el mismo mdulo y la seal resultante es entregada al PLC aliviando a la

CPU de realizar stas tareas con lo que el tiempo de cada ciclo ser menor haciendo adems ms

sencillo el programa del PLC.

Los mdulos de E/S especiales disponibles varan segn el fabricante del PLC, siendo algunos de

Tarje tas de

entrada de

trenes de

pulsos

Tarjetas

reguladoras

de

temperatura

Controles de

posicin PID

Los pulsos son procesados mediante contadores, comparadores, divisores,

compuertas programables, etc. Se usan, por ejemplo, para procesar trenes de

pulsos enviados por generadores de pulsos (encoders) utilizados para medir la velocidad de motores.

Permiten recibir entradas estndar que provienen de termocuplas o

termorresistencias y realizan funciones de control de lazo cerrado.

Proporcional, integral y derivativo. Estos mdulos son para ser utilizados en

instrumentacin de procesos.

Clasificacin de los mdulos de PLC

ENTRADAS

LGICAS

C.D.

C.A.

24 V

5 V

220 V 110 V

PNP NPN PNP NPN

0 A 10 V

ANALGICAS

ALTA VELOCIDAD

VOLTAJE

CORRIENTE

HASTA 50 KHz

-10 A + 10 V 0 A 5 V

4 A 20 mA

MDULOS REL

220 VCD/110 VCA 220 VCA

SALIDAS

LGICAS TRANSISTOR

TRIAC

24 V

5 V

NPN PNP

NPN

PNP

ESPECIALES

ANALGICAS

RELOJ

VOZ

VOLTAJE

CORRIENTE

0 A 10 V -10 A + 10 V

0 A 5 V

4 A 20 mA

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5 Programador

En general existen dos formas de programar o monitorear el programa de un PLC:

Programador Manual Computadora

El programador manual presenta teclas

orientadas a la programaci n y monitoreo de

diagramas escalera. Son de aplicacin especfica, esto es, slo puede ser utilizado

en el PLC para el cual fue diseado.

La programacin con el

programador manual suele

ser larga y tediosa, razn por

la cual en la mayora de los

casos se utiliza para hacer

pequeas modificaciones al

programa monitorear el

estado de entradas, salidas o

registros.

El sistema ms utilizado para programar PLCs

es la computadora personal, y en especial la

computadora porttil, debido a su poco peso y

tamao. En estos casos se instala un programa

que permite establecer comunicacin con el

PLC. Este programa adems presenta facilidades

para la manipulacin de smbolos as como para

el monitoreo de variables y registros. El programa

puede ser o no del mismo fabricante del PLC y

generalmente es de uso restringido (requiere

clave de acceso). Por supuesto, las ventajas de

memoria, capacidad de procesamiento y manejo

de informacin hacen a la computadora, por

mucho, el dispositivo de programacin y

monitoreo de PLCs ms utilizado en la

actualidad.

6 Base o Rack

La base o rack es una estructura sobre la cual se instalan los mdulos del PLC. En general, se

considera que existen tres tipos de bases (racks): base principal o del CPU, base local o de

expansin y base remota. Contiene la CPU, normalmente contiene mdulos de entrada/salida.

Base principal

o del CPU

Base local o

de expansin

Base Remota

En sistemas grandes de PLCs se puede tener slo mdulos de procesamiento, fuente

de poder y de comunicacin.

No tienen CPU, pero generalmente cuentan con su propia fuente de poder. Se

instalan a una distancia mxima de 15m de la base principal y no requieren de

mdulo para comunicacin.

Estas unidades de expansin se comunican a travs de un cable que se conecta

directamente entre la base principal y la base local.

Cuando la base de la CPU no tiene capacidad para aceptar todos los mdulos

necesarios de interfase (entrada/salida) se usan las bases o racks locales o de

expansin.

Se utilizan cuando una buena cantidad de sensores o dispositivos de campo estn

alejados del lugar donde se encuentra la CPU. Con esto, los mdulos de entrada y

salida se pueden colocar cerca de los sensores (reduciendo el problema de

interferencia, ruido o distorsin en seales) y se reduce significativamente los

costos de instalacin y cableado.

Las bases o racks remotos pueden colocarse a distancias considerables de la base

principal (normalmente hasta 1000 pies 304.8 metros). Las bases remotas no

contienen CPU, y debido a la distancia, requieren de un mdulo de comunicacin

que permita intercambiar informacin de entradas/salidas con otro mdulo de

comunicacin existente en la base principal.

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En la figura se muestra un ejemplo de las racks o bases:

BASE PRINCIPAL (CPU)

COMPUTADORA

MDULOS DE COMUNICACIN

BASES LOCALES A

15m MXIMO DE LA

BASE PRINCIPAL

BASES REMOTAS

HASTA 300m DE LA

BASE PRINCIPAL

BASES LOCALES, PRINCIPALES Y REMOTAS

Tamaos de los PLCs

La clasificacin de los PLCs en cuanto a su tamao se realiza en funcin del nmero de sus

entradas/salidas. Son admitidos los tres grupos siguientes:

Gama Baja

Hasta un mximo de 128 entradas/salidas. La memoria de usuario suele alcanzar un

valor mximo de 4,000 instrucciones.

Gama Media

De 128 a 512 entradas/salidas. La memoria de usuario suele alcanzar un mximo de

hasta 16,000 instrucciones.

Gama Alta

Ms de 512 entradas/salidas. Su memoria de usuario puede superar las 100,000

instrucciones.

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ACTIVIDAD 5. Partes de un PLC

Se mostraron los distintos componentes de un PLC.

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

1 En la memoria del PLC se realizan todas las operaciones

lgicas.

2 El PLC realiza el proceso con tal rapidez que es imposible observarlo en una pantalla de computadora

3 Los buses de un microprocesador son los que se encargan de transmitir datos, instrucciones, seales, etc.

entre las distintas partes del mismo.

4 No es posible aumentar la velocidad de ejecucin de operaciones en la CPU del PLC.

5 La nica forma de programar un PLC es utilizando una computadora personal.

6 El tamao del PLC es independiente de la cantidad de entradas y salidas que tenga.

VERDADERO FALSO

Felicitaciones!


A continuacin se desarrollar el captulo configuracin Lgica

en el PLC

PLC Bsico

El PLC, como su

nombre lo indica sigue

una lgica en su

funcionamiento.

La programacin est

basada en operaciones

lgicas y sencillas de

realizar, aun por

personas no expertas

en lenguajes de

programacin.

Lgica en el PLC

TEMAS DEL CAPTULO 4

4.1 Operaciones Lgica s Bsicas 43

4

TX-TIP-0005

Programas en los PLCs

Programas en los PLCs

En la actualidad, el software de programacin suele instalarse en el disco duro de una

computadora porttil, permitiendo con esto la facilidad de su transporte y su uso en diferentes

aplicaciones.

El software de programacin se adquiere y se instala siguiendo el procedimiento indicado por el

fabricante, que generalmente requiere de alguna llave de acceso.

Operaciones bsicas

Operaciones bsicas con blo ques funcionales

Por qu debemos tomar decisiones lgicas?

Al igual que en la vida cotidiana, la operacin de cualquier

maquinaria depende de condiciones de operacin y

seguridad que permiten mantener la produccin sin riesgo

para el personal y para la maquinaria misma; as como

asegurarse que en procesos continuos, se realicen en la

secuencia que aseguren que el producto es manufacturado

en tiempo y calidad.

Todas las combinaciones posibles de las condiciones

pueden ser representadas en una tabla, la cual se

conoce como Tabla de Verdad .

PROGRAMADOR

L N

PROGRAMA

MARCHA E N

T

R

A

D

A

CPU

MEMORIA

S

A

L

I

D

A

B

TRMICO BOBINA FUENTE

DE

ENERGA PARADA

4.1 Operaciones Lgicas Bsicas

4. Lgica en el PLC 43 / 100

EJEMPLO

En la vida cotidiana tomamos

decisiones, como las que se

presentan en el caso de

conducir un auto.

Si el conductor ve durante su

marcha un obstculo o un

semforo en rojo, detiene el

vehculo. Cada una de estas

condiciones son variables a

dos estados, esto es semforo

en rojo o no en rojo, obstculo

presente o no presente.

TX-TIP-0005

Operacin Descripcin Ecuacin Smbolo

Tradicional

Smbolo

ANSI/IEEE

Tabla de verdad

OR

(O o +)

Para que el

resultado sea

verdadero, es

necesario que

cualquier

entrada sea

verdadera.

Y = A + B A

B

A >1 Output

B -

AND

(Y o x)

Para que el

resultado sea

verdadero, es

necesario que todas las

Y = A x B A B

A & Output

B

Input A Input B Output

Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0

entradas sean

verdaderas. 1 1 1

NOT (no)

Para que el

resultado sea

Input Output

NOR (O negada)

resultado sea

verdadero, es

Y = A + B

Input A

Output A

>_ 1

A B Output

0 0 1 Y 0 1 0

invertido de la Input B B 1 0 0

NAND

operacin OR.

Para que el

resultado sea

verdadero, es

Y = A x B

Input A

Output A &

1 1 0

A B Output

0 0 1 Y 0 1 1

(Y negada) invertido de la B Input B 1 0 1

XOR

(O exclusiva)

operacin Y.

Combinacin

de las

operaciones

AND, OR y

Y = A B

Input A

Output A

=1 Y

1 1 0

A B Output

0 0 0 0 1 1

NOT: la salida 1 0 1

ser verdadera

si las entradas

son diferentes.

Input B B 1 1 0

XOR

Combinacin

de las

operaciones AND, OR y

A B Output

A = 0 0 0 Y 0 1 1 (O exclusiva NOT: la salida Y = A B B 1 0 1

invertida) ser verdadera

si las entradas

son diferentes.

1 1 0


Y

A

0

B

0

Output

0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

1, es necesario Y = A Input

Output A 1

Y 0 1

que toda la 1 0

entrada sea 0.

Para que el

TX-TIP-0005

Una con flechas

cada uno de los

smbolos ANSI con la

operacin correspondiente.

ACTIVIDAD 6.

A continuacin se presentarn algunos ejemplos de las operaciones previamente desarrolladas.

Input A Output

OR

(O o +) Input B NAND

(Y negada)

A B CR

CR Output

EJEMPLO


TX-TIP-0005

Contactos

El contacto de rel es el elemento bsico de programacin. Puede referirse a una bobina lgica

(Ox) o a una entrada discreta (1x). Hay 4 tipos de contactos:

Normalmente

Abierto

Normalmente

Cerrado

Transicional

Positivo

Transicional

Negativo

Permite el paso de energa

cuando referidas a l estn en

ON.

Permite el paso de energa

cuando referidas a l estn en

OFF

Permite el paso de energa slo

por un scan, cuando ocurre

una transicin de OFF a ON.

Permite el paso de la energa

slo por un scan, cuando ocurre

una transicin de ON a OFF.

Cortos horizontales y verticales

Los cortos son simplemente lneas rectas de conexin entre contactos y/o bloques de funcin.

Corto Vertical

Normalmente

Cerrado

Conecta contactos o bloques de funcin ubicados

uno encima del otro, en una columna de la red.

Un corto vertical no consume memoria del usuario.

Se utilizan en combinacin con los verticales para

expandir la lgica dentro de la red sin romper el

flujo de energa.

4.2 Contactos, Cortos, Bobinas y

Multivibradores


TX-TIP-0005

Bobinas

Las bobinas se utilizan para activar la lgica dentro del programa del usuario y/o para controlar

una salida discreta. Cuando una bobina no activa una salida se le denomina interna y, en ese

caso, tiene el propsito de seguir la secuencia o lgica.

Las bobinas se pueden representar de dos maneras:

Una bobina tiene un valor de salida discreto representado por un nmero de referencia Ox.

Como los valores de salida son actualizados en la RAM esttica por la CPU del controlador, una

bobina puede usarse internamente en el programa lgico o externamente, a travs del traffic

cop, en un mdulo de salida discreta. Existen 2 tipos de bobinas:

Bobina normal.

Bobina retenida.

Si una bobina retenida ha estado energizada en el momento en que se ha cado la alimentacin

del controlador, tomar ese mismo estado por un scan una vez que la alimentacin haya sido

reestablecida.

Cada red puede contener un mximo de 7 bobinas. Cada nmero de referencia Ox puede

utilizarse como bobina slo una vez, pero puede utilizarse para referenciar a ms de un

contacto.

Puentes verticales y horizontales

Los puentes verticales y horizontales son simplemente conexiones mediante una lnea recta

entre elementos lgicos y/o instrucciones en un diagrama escalera. Estos se muestran en la

figura:

Las bobinas se encienden cuando se

les aplica energa y se apagan

cuando se les retira la energa.


TX-TIP-0005

EJEMPLO

Uso de contactos, bobinas y puentes:

En este caso se tienen cuatro contactos (de diferente tipo cada

uno). stos contactos estn relacionados con entradas discretas.

Adems se tiene una bobina que representa una salida discreta.

Todos los contactos se encuentran unidos a la bobina mediante

puentes verticales y/o horizontales. La bobina se energizar

cuando se cumpla una de las siguientes condiciones: 1. La entrada discreta PB1 se encuentre energizada.

2. La entrada discreta PB2 se encuentre desenergizada.

3. La entrada discreta PB3 registre un cambio de desenergizada

4. La entrada discreta PB4 registre un cambio de energizada a

desenergizada

Capacidad de Habilitacin/Inhabilitacin

A travs del software del panel de programacin (o una PC compatible con IBM), usted puede

inhabilitar (DISABLE) una bobina lgica o una entrada discreta dentro del programa lgico.

Forzado de Discretos en ON y OFF

El software de programacin provee tambin la posibilidad de forzar ON y forzar OFF una

variable discreta. Cuando una bobina o una entrada discreta han sido inhabilitadas, la manera

de cambiar su estado de OFF a ON es con FORCE ON y la nica forma de cambiarlo de ON a

OFF es con FORCE OFF. Cuando una bobina o una entrada discreta estn habilitadas

(ENABLE), no pueden ser forzadas en ON/OFF.

IMPORTANTE

El interruptor Proteccin de Memoria debe estar en OFF antes de inhabilitar (o habilitar) una

bobina o entrada discreta.

La condicin de inhabilitacin provocar que el elemento de campo de la entrada no tenga

control sobre la 1x (bobina discreta) que le fue asignada, y que la lgica no tenga control sobre

el valor inhabilitado de salida Ox (bobina lgica).


TX-TIP-0005

Multivibrador

Un multivibrador es un circuito oscilador capaz de generar una onda cuadrada:

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una funcin secuencial que, al

recibir una excitacin exterior, cambia de estado y se mantiene en l durante un perodo

que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho perodo de

tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original.

El biestable, tambin llamado bscula (flip-flop en ingls), es un multivibrador capaz de

permanecer en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo indefinido.

Esta caracterstica es ampliamente utilizada en electrnica digital para memorizar

informacin. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas.

El astable es un multivibrador que no tiene ningn estado estable, lo que significa que

-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de

ellos un tiempo determinado . La frecuencia de conmutacin depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.

Entre sus mltiples aplicaciones se cuentan la generacin de ondas peridicas (generador

de reloj) y de trenes de impulsos.

Un Schmitt Trigger cambia su estado de salida cuando la tensin en su entrada sobrepasa

determinado nivel. La salida no vuelve a cambiar cuando baja el voltaje de la entrada, sino

que el nivel de tensin que determina el cambio es otro distinto, ms bajo que el primero.

A este efecto se conoce como ciclo de histresis . sta es la principal diferencia con un comparador normal, que es un simple amplificador operacional sin realimentacin, y que

su salida depende nicamente de la entrada mayor.

ACTIVIDAD 7.

Marque la opcin

correcta.

Un contacto normalmente abierto permitir que la

bobina se energice cuando:

l est energizado.

l est desenergizado.

Un trancisional negativo energizar la bobina cuando:

Pas de estar energizado a desenergizado.

Pse de estar desenergizado a energizado.

Una bobina que soluciona la secuencia o lgica es:

Externa.

Interna.

Una entrada discreta o una bobina lgica

Puede ser habilitada o inhabilitada.

No puede ser habilitada o inhabilitada.

Los multivibradores generan ondas

Sinusoidales

Cuadradas


Mu

ltivi

bra

dor

Sch

mitt

Trig

ger

A

stab

le

Bie

sta

ble

M

onoe

stab

le

TX-TIP-0005

El Sistema Hexadecimal

A veces abreviado como hex , es el sistema de

numeracin posicional de base 16, que

emplea por tanto 16 smbolos.

0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 -7 - 8 - 9 - A - B - C - D - E - F

10 11 12 13 14 15

256 16 1 0.0625

16 2 16 1 16 0 16 -1

Binary -Coded -Decimal

Es un sistema numrico usado en sistemas

computacionales y electrnicos para codificar

nmeros enteros positivos y facilitar las

operaciones aritmt icas . Es un cdigo pesado debido a que representa los dgitos con un orden especfico.

Estructura del digito en B.C.D. (Peso)

8 4 2 1

2 3 2 2 2 1 2 0

Nmero binario: 101011

4.3 Sistemas Numricos

El Sistema Binario

Es un sistema de numeracin en el que los

nmeros se representan utilizando solamente

las cifras cero y uno (0 y 1).

EJEMPLO

Los ordenadores trabajan internamente con

dos niveles de voltaje, por lo que su sistema

de numeracin natural es el sistema binario

(encendido 1, apagado 0).


EJEMPLO

EJEMPLO

Documents

Manual de Usos Plc