Software para Aplicaciones Industriales

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1 UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES INSTITUTO DE POSTGRADO EN ELECTRONICA Y TELECOMUNICIONES - IPET ESPECIALIZACION EN INFORMATICA INDUSTRIAL SOFTWARE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES I ING. OSCAR A. ROJAS POPAYÁN 2002

2 PRESENTACION La enorme transformación que ha sufrido el control industrial en las últimas décadas, a causa de la aparición de nuevas tecnologías en los campos de la Electrónica, Informática y Telecomunicaciones, que han constituido un constante motor de cambio en el desarrollo y sofisticación de los sistemas automáticos de control provocando profundos cambios en la concepción y diseño de los procesos y en sus métodos de control. Se puede afirmar que los avances tecnológicos de las últimas décadas en el área de la Automatización Industrial, han superado a los progresos que se habían conseguido a lo largo de siglos de la industria mundial. Estos cambios son tan profundos y suceden con tal rapidez que es necesario un constante replanteamiento en los métodos de diseño empleados, a medida que se encuentran disponibles nuevos equipos y se amplían las posibilidades de interconexión entre ellos. A nivel mundial, la disponibilidad de los CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC, Programmable Logic Controllers), con una configuración adaptable a cualquier necesidad y tamaño de instalación hace que haya quedado descartado el empleo de otras técnicas de automatización y se encuentren presentes actualmente en forma masiva en prácticamente todos los sectores industriales. Debido a la diversidad de aplicaciones y sobre todo la gran cantidad y variedad de fabricantes de PLC s y los diferentes modelos que ellos presentan, es importante criterios importantes a tener en cuenta en la selección de un equipo de determinado fabricante, así a manera de ejemplo se presentan las características más importantes de las familias de PLC s del fabricante ALLEN BRADLEY por ser una firma muy popular a nivel mundial y que posee altas y variadas prestaciones funcionales. Adicionalmente, La complejidad del sistema de control alcanzable con los PLC s, hace que sea imprescindible el empleo de métodos sistemáticos, frente al método casi intuitivo que

3 se ha venido empleando en los diseños de sistemas automáticos de control y el desarrollo de proyectos de Automatización. Por ello, es relevante adoptar un método sistemático de diseño mediante GRAficos Funcionales de Control de Etapas y Transiciones (GRAFCET), que permiten una gran sencillez en el proyecto y explotación de las funciones y posibilidades que ponen a nuestra disposición los PLC s frente a los sistemas clásicos empleados anteriormente. Otro aspecto importante en el área de la Automatización industrial son los sistemas de Control Supervisorio y de Adquisición de Datos (SCADA), los cuales interactuan con los PLC s dentro de un proceso complejo para facilitar el trabajo del hombre, minimizar su intervención y por tanto los errores, así como aumentar la productividad, eliminar los riesgos y peligros de accidente para los operarios y modernizar la empresa. Los sistemas SCADA se soportan en una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables,etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro de la empresa: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc. El curso de Software para Aplicaciones Industriales tiene como objetivo adquirir el conocimiento técnico del entorno moderno de trabajo de los Controladores Lógicos Programables (PLC s), al manejarse con propiedad las nuevas tecnologías en aplicaciones en automatización industrial bajo el enfoque flexible que exige la industria moderna. OSCAR A. ROJAS A.

4 INDICE GENERAL I. INTRODUCCIÓN HISTORIA DE LOS PLC S ANTECEDENTES DEFINICIÓN DE PLC PARTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE SECCIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS EL PROCESADOR 19 ARCHIVO DE IMÁGENES DE ENTRADA. 19 ARCHIVO DE IMÁGENES DE SALIDA. 20 UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL. 21 MEMORIA DEL PROGRAMA DE USUARIO. 22 CICLO DE BARRIDO COMPLETO. 27 MEMORIA DE DATOS VARIABLES CAMPOS DE APLICACIÓN DEL PLC APLICACIONES GENERALES DEL PLC VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL PLC PC Vs PLC RESUMEN. 38 II. CARACTERÍSTICAS HW DEL PLC CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PLC CRITERIOS FUNCIONALES CRITERIOS TECNOLÓGICOS CRITERIOS OPERACIONALES CRITERIOS ECONÓMICOS PLC S DE ALLEN BRADLEY SERIE PLC SERIE PLC SERIE PLC5 50

5 SERIE SLC CONTROL LOGIX FAMILIA SLC FAMILIA MICROLOGIX FAMILIA MICROLOGIX CONTROLADOR COMPACTO SLC CONTROLADOR MODULAR SLC EL PROCESADOR EL CHASIS LOS MODULOS DE I/O MODULOS DE I/O DISCRETAS MODULOS DE I/O ESPECIALES INSTRUCCIONES PARA CONFIGURACIÓN DEL SLC MODULOS DE INTERFACE PARA COMUNICACIÓN MODULO INTERFACE 1747_KE DH_485/RS_232C ACOPLADOR DE ENLACE AISLADO 1747_AIC MODULO 1770_KF3 DH TARJETA DE INTERFACE 1748-KR CONVERTIDOR DE INTERFACE 1747-PIC MODULOS DE INTERFACE DE OPERADOR MODULO DE OPERADOR REDIPANEL PANTALLAS DE MENSAJES DATALINER MODULO DE ACCEO A TABLA DE DATOS INTERFACE DE OPERADOR BOLETÍN 2707 DTAM PLUS INTERFACE 2707 DTAM MICRO BOLETIN DE E/S 1784_TM TERMINALES DE OPERADOR 2711 PANELVIEW OPCIONES DE PROGRAMACIÓN SOFTWARE 1747_PA2E HHT 1747-PT SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN RSLOGIX

6 III. CARACTERÍSTICAS HW DEL PLC ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA ARCHIVOS DE PROGRAMA ARCHIVOS DE DATOS ESTRUCTURA DE DIRECCIONAMIENTO ESTADOS DE OPERACIÓN PROGRAMACIÓN DE DIAGRAMA EN ESCALERA INSTRUCCIONES DE LA FAMILIA SLC INSTRUCCIONES TIPO RELE TEMPORIZADOS Y CONTADORES FUNCIONES DE COMPARACION FUNCIONES LOGICAS Y ARITMÉTICAS CONTROL DE PROGRAMA Y DE DIAGNÓSTICO FUNCIONES DE DESPLAZAMIENTO Y SECUENCIADORES FUNCIONES DE MANEJO DE DATOS ANALOGICOS INSTRUCCIONES DE MENSAJE DIRECCIONAMIENTO INDEXADO INSTRUCCIÓN PID INTERRUPCIONES DE TIEMPO SELECCIONABLES 117 IV. GRAFCET COMPONENTES COMBINACIONALES Y SECUENCIALES RESUMEN HISTORICO DISEÑO BASADO EN GRAFCET ELEMENTOS DE BASE DEL GRAFCET LAS ETAPAS LAS LINEAS DE EVOLUCION LAS TRANSICIONES LOS REENVIOS LOS MENSAJES DE INTERPRETACIÓN. 127

7 4.5. REGLAS DE EVOLUCION DEL GRAFCET EJEMPLO DE DISEÑO ª FASE: GRAFCET FUNCIONAL ª FASE: GRAFCET CON SENSORES Y ACTUADORES ª FASE: DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL 133 A. LADDER SECUENCIAL. 133 B. LADDER COMBINACIONAL ESTRUCTURAS BASICAS DEL GRAFCET SECUENCIA LINEAL DIVERGENCIA Y CONVERGENCIA EN O DIVERGENCIA Y CONVERGENCIA EN Y DIAGRAMAS DE FLUJO Y DIAGRAMAS GRAFCET WHILE DO O SALTO HACIA DELANTE REPEAT UNTIL O SALTO HACIA ATRÁS ESTRUCTURA FOR NEXT 149 V. REDES INDUSTRIALES DEFINICIONES NODO CAPA FÍSICA PROTOCOLO INICIADOR CONTESTADOR ENLACE DE DATOS TURNO O TESTIGO RED MULTIMAESTRO ACOPLADOR DE ENLACE AISLADO CLASIFICACIÓN DE LAS REDES INDUSTRIALES NIVEL DE ENTRADA/SALIDA NIVEL DE CONTROL NIVEL DE GESTIÓN 152

8 5.3. TIPOS DE REDES DE ALLEN-BRADLEY RED DEVICENET RED DH RED RIO RED DH RED CONTROLNET RED ETHERNET 158 VI. RSVIEW EXPLORANDO RSVIEW CREACIÓN DE UN PROYECTO ABRIR UN PROYECTO VENTANA PRINCIPAL PROJECT MANAGER COMUNICACIÓN CON PLC S CONFIGURACIÓN DE CANALES CONFIGURACIÓN DE NODOS CLASES DE SCAN CREACIÓN DE ETIQUETAS TIPOS DE ETIQUETAS FUENTES DE DATOS EDITOR DE BASES DE DATOS DE ETIQUETAS ETIQUETAS DERIVADAS CONFIGURACIÓN DE ALARMAS ALARMAS PARA ETIQUETAS ANALOGICAS ALARMAS PARA ETIQUETAS ANALOGICAS SEVERIDAD DE LAS ALARMAS MENSAJES DE ALARMAS REGISTRO HISTÓRICO DE DATOS CONFIGURACIÓN DEL REGISTRO HISTÓRICO DE ALARMAS 6.5. CONFIGURACIÓN DE REGISTROS HISTÓRICOS 173

9 6.6. CONFIGURACIÓN DE REGISTROS DE ACTIVIDADES CONFIGURACIÓN DE EVENTOS CREACIÓN DE PANTALLAS GRÁFICAS CONTROL SOBRE OBJETOS GRÁFICOS CONTROL DE VISIBILIDAD CONTROL DE COLOR CONTROL DE LLENADO CONTROL DE POSICIÓN HORIZONTAL CONTROL DE POSICIÓN VERTICAL CONTROL DE ANCHURA CONTROL DE ROTACIÓN CONTROL DE TOQUE CONTROL DE DESLIZAMIENTO HORIZONTAL CONTROL DE DESLIZAMIENTO VERTICAL CONTROL DE VERBO OLE CONFIGURACIÓN DE TENDENCIAS CREACIÓN DE EXPRESIONES 197 VII. BIBLIOGRAFIA. 198

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