AUTOMATAS? AUTOMATAS? Qué son? Qué son? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Cómo se eligen? Que limitaciones tiene? Qué es publicar una variable?

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1 Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Que limitaciones tiene? Qué es publicar una variable? Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene? Autómata programable Definición IEC 63 Actuadores Esquema de un controlado por un PLC sensores Un autómata programable (AP) es un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, AP para implantar Automata unas Programable soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones API aritméticas Automata con el Programable fin de controlar Industrial mediante entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos de máquinas PLC o s. Programmer Logic Controller PLC Programmer Logic Controller salidas Acciones que se realizan sobre el PLC Información suministrada por el entradas

2 Ejemplo simple de automatización con PLC (I) Actuadores sensores Se quiere controlar un sistema de riego, que consta de dos pozos (P y ), dos bombas (B y B2) y un deposito. Mediante las bombas B y B2 se controla el nivel del deposito. El deposito tiene dos boyas ( y ) para indicar el nivel. Cada pozo lleva instalado un sensor de nivel (n y ) para saber si hay agua suficiente. Si no hay agua suficiente en el pozo, la bomba correspondiente no debe funcionar. B B B B2 Acciones que se realizan sobre el n P B B B B2 Información suministrada por el P Instalación de bombeo n salidas PLC entradas Actuadores sensores Actuadores sensores B B B B2 B B B B2 Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el salidas PLC entradas salidas B B2 n entradas informaciones de los detectores de nivel PLC

3 Actuadores sensores Actuadores sensores B B B B2 B B B B2 Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el salidas B B2 PLC n entradas Tratamiento de datos. Autómata salidas Mando de potencia B B2 PLC n entradas Actuadores sensores Actuadores sensores B B B B2 B B B B2 Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el Acciones que se realizan sobre el n P Información suministrada por el salidas Mando de potencia B B2 n entradas salidas Mando de potencia B B2 n entradas PLC PLC

4 Estructura externa Estructura Compacta Alimentación CPU Memoria RAM - Programa - Datos Interfase de entradas Memoria E2PROM Puerto de comunicaciones Estructura Modular Interfase de SALIDAS Estructura Compacta Estructura modular: Bloques principales AUTOMATAS? Modulo Alimentación Modulo de SALIDAS CPU Qué son? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene? Modulo de entradas

5 Funcionamiento del autómata RUN Funcionamiento del autómata: Leer variables de entrada? Leer Variables de entradas Procesa programa Actualiza dispositivos de Salidas Chequeo automata Procesa comunicaciones Las entradas son señales eléctricas Ciclo simple de funcionamiento Ciclo de SCAN Interrupciones: Por eventos Por tiempo Comunicaciones: Bus de campo abierto Bus de campo cerrado Funcionamiento del autómata: Leer variables de entrada? Funcionamiento del autómata: Leer variables de entrada? 22 V 22 V Bornero de Entradas Autómata 22 V 22 V Bornero de Salidas

6 Modelo de Memoria del Autómata La memoria está organizada en forma de matriz *Cada fila tiene asociada una dirección que se corresponde con el ordinal de la fila *Cada Columna esta dividida en bits. Método para acceder a la memoria Bit M f.c M3.2 Byte MB f MB5 Word MW f MW8 Double Word MD f MD bits Memoria de 6x8 MD2 MW8 MB5 M3.2 Son las variables del programa Dat Salida Nombres de las Memorias del Autómata Descripción Entrada Memoria de variables (para almacenar valores) Marcas (para almacenar bits de estados) Entrada analógica Salida analógica Temporizador Contador Contador rápido Marcas especiales Siemens E A V M AE AA T Z HC SM Internacional I Q V M AI AQ T C HC SM Funcionamiento del autómata: Leer variables de entrada? Funcionamiento del autómata: que es un programa de un autómata? 22 V Bornero de Entradas Leer Variables de entradas 22 V Bornero de Entradas Leer Variables de entradas Autómata Autómata 22 V Bornero de Salidas Matriz de entradas 22 V Bornero de Salidas Procesa programa Fila Matriz I Programa del autómata: serie de instrucciones que describen las operaciones que tiene lugar entre las variables del

7 Matriz de entradas Funcionamiento del autómata: actualizar dispositivos de salida? Leer Variables de entradas Matriz M: Marcas Matriz I: Imputs Matriz W: Registros Procesa programa Matriz T: Temporizadores La CPU solo entiende de ristras de s y s Actualiza dispositivos de Salidas Matriz de salidas Matriz Q: output Tamaño de las matrices: aspecto fundamental Autómata Bornero de Entradas Bornero de Salidas Fila Matriz Q Matriz de salidas Actualizar salidas Funcionamiento del autómata: procesa programa? Leer Variables de entradas Chequeo automata Interrupciones: Ciclo simple de funcionamiento Por eventos Por tiempo Procesa programa Procesa comunicaciones Ciclo de SCAN Comunicaciones: RUN Actualiza dispositivos de Salidas Bus de campo abierto Bus de campo cerrado Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene?

8 Como se pueden Programar? Como se pueden Programar? Software Hardware Autómata Mercado Internacional del PLC Siemens 26 % Schneider-Autom. 8 % Allen-Bradley 7 % GE Fanuc 8 % Mitsubishi % Otros 2 % Comunicación serie RS-232/RS-485 Últimamente USB, Ethernet Cada Autómata (Hardware) un Software diferente Como se pueden Programar? Islas de automatización dependientes del fabricante Como se pueden Programar? IEC 63-3 Lenguajes de Programación / Programación de control industrial ALLEN-BRADLEY OMRON Standard IEC 3: cinco partes - Visión general, definiciones SI - 2 Hardware SI - 3 Lenguajes de programación SI - 4 Guías de uso - 5 Comunicaciones: Especificaciones SI = Standard Internacional SIEMENS

9 Como se pueden Programar? IEC 63-3 Lenguajes de Programación / Programación de control industrial Como se pueden Programar? IEC 3-3 Lenguajes de Programación / Programación de control industrial el soporte para personas de diferentes lugares El interface entre el programador y el sistema de control Organización básica de un programa: IEC 63-3 PROGRAMA: Serie de instrucciones que describen las operaciones que tienen lugar entre variables del Segmentos: El programa se divide en bloques de instrucciones o segmentos relativamente independientes Segmento Segmento 2 Segmento 3 Segmento n I. I.2 Q / () Estos segmentos se pueden programar en cuatros lenguajes diferentes Instruction List LD ANDN ST A B C Lenguaje IL Function Block Diagram AND A C B IEC 63-3 Cómo se escriben las instrucciones o segmentos? Segmento Segmento 2 Segmento 3 Segmento n Lenguaje FBD Structured Text C:= A AND NOT B Lenguaje ST Ladder Diagram A B C - -- / ( ) Lenguaje LD

10 IEC 63-3 Ladder Diagram (LD) Instruction List (IL) IEC 63-3 Standarizado Basado en el estilo de programación standard de Norte América Modelo basado en la utilización del acumulador Basado en el estilo alemán Anweisungsliste, AWL Una operación tal como almacenar un valor en el registro del acumulador esta permitido por línea A B C / () LD ANDN ST A B C Structured Text (ST) Lenguaje de alto nivel, block structured Sintaxis parecida al PASCAL Estructuras complejas y recursivas son posibles Ejemplo: Iteraciones, bucles (REPEAT-UNTIL; WHILE-DO) Condicionales (IF-THEN-ELSE; CASE) Funciones (SQRT(), SIN()) C:= A AND NOT B IEC 63-3 Function Block Diagram (FBD) Lenguajes gráfico, ampliamente usado en Europa Permite elementos de programas que aparecen como bloques a ser cableados" juntos en un formato análogo a un circuito eléctrico. Usado principalmente en aplicaciones químicas AND A C B IEC 63-3 Industria Química

11 IEC 63-3 Ejemplo simple de automatización con PLC (I) Se quiere controlar un sistema de riego, que consta de dos pozos (P y ), dos bombas (B y B2) y un deposito. Mediante las bombas B y B2 se controla el nivel del deposito. El deposito tiene dos boyas ( y ) para indicar el nivel. Cada pozo lleva instalado un sensor de nivel (n y ) para saber si hay agua suficiente. Si no hay agua suficiente en el pozo, la bomba correspondiente no debe funcionar. Ejemplo simple de automatización con PLC (II) Pasos para el diseño de la automatización: IEC Comprobar la especificación (entender como debe funcionar la planta). 2. Lista de entradas y salidas (lógica positiva o negativa). 3. Diseño de las ecuaciones lógicas. 4. Implantación de las ecuaciones anteriores mediante el PLC. B B B B2 El sistema debe de funcionar de la siguiente manera:. Si el nivel del deposito supera la boya, las bombas están paradas. P 2. Si el nivel del deposito está entre la boya y la, funciona la bomba B, si hay agua suficiente en el pozo. Si no hay agua en el pozo pero la hay en el 2, funciona la bomba B2. n 3. Si el nivel del deposito esta por debajo de la boya, se activa la bomba B2, además de la B si es posible. Ejemplo simple de automatización con PLC (III) 2.- Lista de entradas y salidas: IEC 63-3 IEC 63-3 Ejemplo simple de automatización con PLC (IV) 4.- Implantación de las ecuaciones anteriores en el PLC Entrada Lógica Etiqueta Dirección Nivel Pozo P EN I. Nivel Pozo 2 Nivel Superior Deposito P P EN2 E I. I.2 I.2 I. Q. Nivel Inferior Deposito P E I.3 Salidas Bomba Pozo P SB Q. Bomba Pozo 2 P SB2 Q. 3.- Diseño de Ecuaciones lógicas:. SB =EN E (primero las condiciones de parada) 2. SB2 = EN2 (ED E EN)

12 ATS5 ATS5 ATS5 ATS5 Programación en diagrama de contactos: Segmento : control bomba I. I.2 Q / () I.2 E I. EN2 I. EN IEC 63-3 Segmento : control bomba EN E SB / () Q. B2 Q. B Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene? La posición de memoria se actualiza con la entrada al inicio del ciclo La salida se actualiza con la posición de memoria al final del ciclo (o al inicio del siguiente) STZ Iluminación invernadero P n B B Qué es publicar las variables? Red de comunicación Filtros m max B B2 Depósitos /pozo Centro de transformación Ejemplo Variables: Nº de horas de func. Nº de arranques Los datos deben ser accesibles Leer Variables de entradas Matriz de entradas Qué es publicar las variables? Matriz M: Marcas Procesa programa Matriz W: Registros Actualiza dispositivos de Salidas Matriz de salidas Los datos deben ser accesibles Ejem: Nº de horas de f. Nº de arranques

13 ATS5 ATS5 ATS5 ATS5 Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene? Factores fundamentales en las aplicaciones de automatización: STZ Distribución de E/S Distribución de Inteligencia Distancias a cubrir Bus de campo abierto m max Motores BT Filtros Calderin Centro de transformación Cuáles son los requisitos de la aplicación? Requisitos de entradas y salidas (analógicos y digitales). Requisitos eléctricos para las entradas, salidas y alimentación eléctrica del sistema. Requisitos de funciones avanzadas (Memoria y operaciones matemáticas). Velocidad de la operación. Interfaces del operador y comunicación. Entorno: Polvo? Vibración? Humedad? Complejidad y costo: Número de E/S método para caracterizar a los PLC Es necesario o suficiente la aplicación de un PLC? VER COSTOS Y COMPLEJIDAD DEL SISTEMA MICRO PEQUEÑO MEANO GRANDE

14 Complejidad y costo: Número de E/S método para caracterizar a los PLC Ejemplo: er paso.- Elegimos una marca da autómatas 24 SIEMENS: La Familia SIMATIC S S7-4 Autómatas de gama alta 32 MICRO PEQUEÑO MEANO GRANDE S7-3 S7-2 Autómatas de gama media Autómatas de gama baja: microautómatas Ejemplo: 2º Paso.- Elegimos una gama según características Ejemplo: Salidas Memory Card Selector de Modo Potenciómetro La Familia de Micro-PLCs SIMATIC S7-2 SIEMENS SIMATIC S7-2 SF RUN STOP I. I. I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7 Q. Q. Q.2 Q.3 Q.4 Q.5 CPU 22 Conexión PPI Entradas Indicadores de Estado Indicadores de estado para /DO integradas S7-2: Diseño de la CPU Estructura compacta

15 SF RUN STOP SF RUN STOP SF RUN STOP SF RUN STOP SF RUN STO P CPU 22 CPU 222 CPU 224 S F R U N S T O P CPU 24 CPU 224 CPU 24 CPU 25 CPU 26 Ejemplo: Ejemplo: CPU 22 CPU 222 CPU 224. La CPU Compacta de Altas Prestaciones SIEMENS SIMATIC S7-2 SF RUN STOP I. I. I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7 I. I. I.2 I.3 I.4 I.5 Q. Q. Q.2 Q.3 Q.4 Q.5 Q.6 Q.7 Q. Q. CPU 24 La Familia de Micro-PLCs I. I. I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7 EM 22 8 x DC24V CPU 226 Altas Prestaciones en Comunicaciones SIMATIC S7-2 Posibilidades de ampliación CPU 226 XM, con doble memoria Ejemplo: 3 er Paso.- Elegimos un autómata según necesidades de E/S y características Características de las CPUs de la Familia SIMATIC S/2 (microautomatas) E/S integradas Máx. nº E/S con EMs Máx. nº de canales Canales Analógicos CPU 22 6 / 4 DO - - CPU / 6 DO 4 / / 4 / CPU / DO 94 / / 4 / 35 CPU /6 DO 28 / / 4 / XM 24 /6 DO 28 / / 4 / 35 Mem. de programa/datos4 KB / 2 KB Tiempo de ejec/instruc.,37 µs 4 KB / 2 KB,37 µs 8 KB / 5 KB,37 µs 8 KB / 5 KB,37 µs 6 KB/ KB,37 µs Marc./Contad./Temp. Contadores rápidos Reloj en tiempo real Salidas de impulsos Puertos de comun. Potenciómetros anal. 256/256/256 4 x 3 khz optional 2 x 2 khz x RS /256/256 4 x 3 khz optional 2 x 2 khz x RS /256/256 6 x 3 khz Integrado 2 x 2 khz x RS /256/256 6 x 3 khz Integrado 2 x 2 khz 2 x RS /256/256 6 x 3 khz Integrado 2 x 2 khz 2 x RS Familia SIMATIC S7-2 CPU 22 CPU 22 CPU 222 CPU 24 CPU 224 CPU 25 CPU 26 CPU 226 Posibilidades de ampliación? ED Integ. 6 ED 8 ED 8 ED 4 ED 4 ED 4 ED 24 ED 24 SD SD Integ. 4 SD 6 SD 6 SD SD SD SD 6 SD 6 SD Max. nº canales ED/SD no ampliable 78 ED/SD 6 EA ó 4 SA 46 ED/SD 6 EA u./o. 4 SA 2 ED/SD 2 EA ó 4 SA 28 ED/SD 28 EA ó 4 SA 2 ED/SD 2 EA ó 4 SA 28 ED/SD 2 EA ó 4 SA 248 ED/SD 28 EA ó 4 SA

16 Posibilidades de ampliación? Caracteristicas electricas de los Módulos de ampliación: Ejemplo: Tipo Nº canales para Serie CPU 2X Para Serie CPU 22X Módulo de entradas digitales 8-canales DC 24 V, lógica positiva DC 24 V, lógica negativa AC 24 V AC 2 V Módulo de salidas digitales 8-canales DC 24 V Relé Módulo de E/S digitales 8-canales (4 DE/4 DA) AC 24 V hasta 23 V Entr. DC 24 V; Sal. DC 24 V Entr. DC 24 V; Sal. Relé Entr. AC 2 V; Sal. AC 24 hasta DC 24 V lógica positiva y negativa DC 24 V Relé 23 V Módulo de E/S digitales 6-canales Entr. DC 24 V; Sal. DC 24 V (8 ED/8 SD) Entr. DC 24 V; Sal. Relé Módulo de E/S digitales 32-canales Entr. DC 24 V; Sal. DC 24 V (6ED/6SD) Entr. DC 24 V; Sal. Relé Mód. de entradas analógicas 3-canales 3 EA 3 EA Mód. de salidas analógicas 2-canales 2 SA 2 SA Mód. de E/S analógicas 4-canales 3 EA/ SA 3 EA/ SA Entr. DC 24 V, Sal. DC 24 V Entr. DC 24 V, Sal. Relé *) Entr. DC 24 V, Sal.. DC 24 V Entr. DC 24 V, Sal. Relé Entr. DC 24 V, Sal. DC 24 V Entr. DC 24 V, Sal. Relé *) S7-2: Diseño de la CPU 222 Ejemplo: SIMATIC S7-2: Comunicación Freeport Alternativa: protocolo RS 485 o RS 232 RS 485 Cable PPI RS 232 Factores fundamentales en las aplicaciones de automatización: RS-485 Capacidad de telediagnóstico y telecontrol Los PLC deben de.. Módem RS 485 Dispositivo con RS 485 Accionamiento (p.e. Protocolo USS) Otros PLCs Impresora Lector de código de barras Visualización Otros PLCs Módem La monitorizacion del se hace desde el SCADA sobre el PC. Local I/O Local I/O Local I/O

17 MOCON MOCON Integración de los autómatas en los sistemas de comunicación actuales Integración de los autómatas en los sistemas de comunicación actuales programación Comunicación Nivel 2 Ethernet TCP-IP Control de instalaciones remotas Entradas/Salidas distribuidas Con otras redes ya instaladas Dispositivos inteligentes Pantallas HMI Supervisión Con otros autómatas Distribución de las funciones PROFIBUS Bus X Red Automatas FipIO Interbus S CAN Profibus DP Modbus Plus REd automatas 2 ASi Modbus UNITE NO se concibe automatizar sin comunicar. Continuos cambios tecnológicos Variados sistemas físicos y protocolos Torre de babel Internet Frontal Red propia IP = Integración de los autómatas en los sistemas de comunicación actuales Ethernet bajo TCP/IP: Conexión a las redes de datos IP = Gateway Gateway Gateway Subred celula IP = IP = Ethernet TCP / IP Supervisor IP = M = FF FF FF Ethernet TCP / IP Consola de programación o Supervisor IP = M = FF FF FF Automatas SERVIDORES WEB, el acceso a la información es más fácil y global. Welcome to to MEGAWidgets, Inc. Inc. / Factory / Floor m Agrupacion 26 Estado Hidrantes: Binvenido a... Valvula : ON Valvula 4: ON Valvula 2: OFF Valvula 3: ON Por favor entra tu busqueda: MEGA-WIDGETS Valvula 5: ON PLANT DATA INFORMATION SYSTEM Agrupacion 26 Hidrantes INC Comarca IP = M = FF FF G = Red IP globalmente administrada: Conexión bajo red fábrica IP = M = FF FF G = direccionamiento IP obligatorio Dirección

18 Qué son? AUTOMATAS? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? Que limitaciones tiene? n P Que limitaciones tiene? B B B B2 - No son inteligentes no se pueden dejar sin vigilancia - Hay que validar el sistema: Hay que programar lo que puede ocurrir y lo que no debe ocurrir. Hay que buscar buenos programadores o especificar bien el sistema. Qué son? Cómo funcionan? Cómo puedo programarlos? Qué es publicar una variable? AUTOMATAS? Que limitaciones tiene?

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