AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Transcripción

1 Departamento de Ingenieria de Sistemas y Automática AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 1

2 AUTOMATIZACION INDUSTRIAL 2

3 AUTOMATIZACION INDUSTRIAL 3

4 AUTOMATAS PROGRAMABLES Surgen de la necesidad de controlar automáticamente procesos industriales El control de un proceso requiere medir y actuar sobre el mismo (Sensores y actuadores) Los primeros autómatas se construyen con elementos electromecánicos (Relés). Evolución de la integración de transistores. Años 70 Aparición de los controladores electrónicos Combinacionales. Sin unidad de control Ej: Interruptor asociado a un punto de luz Secuenciales Con unidad de control Ej: Pulsador asociado a un punto de luz 4

5 AUTOMATAS PROGRAMABLES Programmable Logic Controller (PLC) Dispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso Contienen los siguientes elementos : CPU Comunicaciones Tarjetas I/O Alimentación 5

6 AUTOMATAS PROGRAMABLES A RAM ROM bus I CPU O A: Alimentación y Bateria 6

7 Autómatas programables versus Ordenador AUTOMATAS INDUSTRIALES ORDENADORES ARQUITECTURAS COMPARABLES PROGRAMABLES USOS INDUSTRIALES USOS PERSONALES Y DE SERVICIOS PERSONAL NO INFORMÁTICO PERSONAL INFORMÁTICO TRABAJO EN TIEMPO REAL NO IMPRESCINDIBLE ROBUSTOS POR NECESIDAD NO IMPRESCINDIBLE 7

8 INTERFACE : ENTRADA / SALIDA Motor: En marcha o parado Depósito: Con líquido o vacio Válvula: Abierta o cerrada 8

9 INTERFACE : ENTRADA / SALIDA Detector de nivel mínimo: cuando el nivel desciende del valor mínimo se activa / o desactiva la señal del sensor Circuito cerrado Circuito abierto 9

10 INTERFACE : ENTRADA / SALIDA Termostato: Cuando la temperatura supera un límite se activa/desactiva el sensor Presostato Proceso TS PS 10

11 INTERFACE : ENTRADA / SALIDA Emisor Detector de presencia Receptor Final de carrera 11

12 INTERFACE : ENTRADA / SALIDA Relé o contactor Dispositivo que permite implementar acciones lógicas y actuar sobre elementos físicos ~ Carga S1 S2 bobina SI (S1= cerrado y S2= cerrado) ENTONCES carga activada 12

13 AUTOMATA PROGRAMABLE: FUNCIONAMIENTO Captadores Finales de carrera Detectores Máquina O Proceso a controlar Accionadores Motores Válvulas AUTOMATA PROGRAMABLE Interfaces de Potencia (contactores. Electroválvulas) Pupitre de control Pulsadores Conmutadores Teclado Aparato de programación Visualización Lámparas Pantallas 13

14 AUTOMATA PROGRAMABLE: FUNCIONAMIENTO Captadores Finales de carrera Detectores Máquina O Proceso a controlar Accionadores Motores Válvulas AUTOMATA Interfaces de Interfases de entrada Fuente de alimentación Procesador Memoria Interfases de salida Potencia (contactores. Electroválvulas) Pupitre de control Pulsadores Conmutadores Teclado Aparato de programación Visualización Lámparas Pantallas 14

15 CICLO DE TRABAJO Memoria de programa Memoria Imagen de las entradas CPU Memoria Imagen de las salidas Tarjetas de entrada Memoria de datos Tarjetas de salida Sensores del Proceso Actuadores del Proceso 15

16 AUTOMATAS PROGRAMABLES Autómata programable : Conjunto de módulos hardware que permite adaptar su funcionamiento a nuestras necesidades via software. Lenguaje de programación (AWL para Step 7). Incluye un potente juego de instrucciones trabajando con variables booleanas (binarias), temporizadores, contadores, etc.. Entorno de programación (Administrador SIMATIC S7). Permite crear, transferir y probar el software desarrollado. Entorno de simulación (Software PLCsim). Permite probar el software sin disponer del autómata. 16

17 PROGRAMACION PC ó consola Programación mediante software de configuración Transferencia al PLC mediante conexión RS-232 o red Distintas formas de ejecución del programa: cíclica, a una hora, por evento, etc Posibilidad de supervisión/ depuración desde el PC 17

18 AUTOMATA CONECTADO A UN PC 18

19 PROGRAMACION ORDENADOR AUTOMATA PROGRAMABLE ADMINISTRADOR SIMATIC PROGRAMA AWL SISTEMA OPERATIVO SIMULADOR PLC SIM ENTRADAS SALIDAS 19

20 TRANSFERENCIA DE SOFTWARE ORDENADOR AUTOMATA PROGRAMABLE ADMINISTRADOR SIMATIC SISTEMA OPERATIVO PROGRAMA SOFTWARE AWL ALIMENTACION PROGRAMA AWL SISTEMA OPERATIVO CPU E/S HARDWARE ENTRADAS SALIDAS 20

21 CONTROL PROCESO INDUSTRIAL ORDENADOR AUTOMATA PROGRAMABLE ADMINISTRADOR SIMATIC SISTEMA OPERATIVO PROGRAMA SOFTWARE AWL ALIMENTACION PROGRAMA AWL CPU E/S HARDWARE ENTRADAS SALIDAS PROCESO INDUSTRIAL 21

22 Programación autómata : Metodología OB100 Inicialización Única ejecución OB1 Cálculos previos Activado de Transiciones Borrado lugar antiguo Marcado nuevo lugar Actuación salidas FC10 FC1 FC2 FC3 FC4 Repetición cíclica del autómata 22

23 El Montacargas (I) Automatizar un montacargas que se desplaza entre dos pisos. El sistema arranca al pulsar M y se posiciona en la planta baja. Permanece 10 segundos en cada planta. Señales de entrada o Pulsador M o Sensor planta baja o Sensor planta primera Señales de salida o Subir o Bajar 23

24 El Montacargas (II) Palta MOTOR Subir Salidas Bajar Entradas AUTOMATA PROGRAMABLE PROGRAMA AWL Pbaja Montacargas 24

25 Diseño de la Red de Petri (I) * 0 M 1 Bajar Lugares 6 T= 0 seg Transiciones Pbaja Entradas 5 T=10seg 2 T=10seg Salidas Palta 4 T= 0seg 3 Temporizadores Subir 25

26 M Palta 6 Subir M T=10seg M M 5.6 M 5.5 M 5.4 M 0.4 T= 0 seg M T= 0seg M 5.3 Diseño de la Red de Petri (II) M 0.2 M Bajar M 0.1 M 5.1 Pbaja T=10seg M 5.2 M 0.3 Lugares Transiciones Entradas Salidas Temporizadores 26

27 Evolución SINCRONA de una Red de Petri Distribución en bloques Bloque de inicialización OB100 Bloque de proceso OB1 o Cálculos previos FC10 o Cálculo de transiciones FC1 o Borrado de lugares FC2 o Marcado de lugares FC3 o Activación de salidas FC4 27

28 Programación en lenguaje AWL (I) ENTRADAS M E 0.0 Pbaja E 0.1 Palta E 0.2 SALIDAS BAJAR A 4.0 SUBIR A 4.1 INICIALIZACION OB100 SET S M 0.0 R M 0.1 R M 0.2 R M 0.3 R M 0.4 R M 0.5 R M 0.6 R T 1 BE PROGRAMA PRINCIPAL OB1 UC FC10 UC FC1 UC FC2 UC FC3 UC FC4 BE 28

29 Programación en lenguaje AWL (II) CALCULO DE BORRADO DE MARCADO DE ACTIVACION CALCULOS PREVIOS TRANSICIONES FC1 LUGARES FC2 LUGARES FC3 DE SALIDAS FC4 FC10 U M 0.0 U E 0.0 = M 5.0 U M 5.0 R M 0.0 U M 5.0 S M 0.1 U M 0.1 S A 4.0 BE U M 0.1 U E 0.1 U M 5.1 R M 0.1 U M 5.1 S M 0.2 SV T 1 U M 0.2 L W#16#210 = M 5.1 U M 0.2 U M 5.2 R M 0.2 U M 5.2 S M 0.3 SV T 1 R A 4.0 = M 5.2 U M 0.3 U M 5.3 R M 0.3 U M 5.3 S M 0.4 U M 0.4 S A 4.1 UN T 1 = M 5.3 U M 5.4 R M 0.4 U M 5.4 S M 0.5 SV T 1 U M 0.5 L W#16#210 U M 0.4 U E 0.2 = M 5.4 U M 5.5 R M 0.5 U M 5.5 S M 0.6 SV T 1 R A 4.1 U M 0.5 = M 5.5 U M 5.6 R M 0.6 BE U M 5.6 S M 0.1 BE BE U M 0.6 UN T 1 = M 5.6 BE 29

30 Ejemplo X2 S2 S1 P1 M ~ X1 La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de producto Relé inverso 30

31 Ejemplo A M B Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas 1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga Descarga 31

32 32

33 AUTOMATAS PROGRAMABLES Modular Arquitectura similar a un computador Programable Necesidad de módulos de conexión con el proceso industrial Dígitales y/o Analógicos Funcionamiento cíclico Memorización de entradas y salidas Posee un sistema de vigilancia del tiempo de ciclo Interconectables en red 33

34 Introduccion a los autómatas FIN DEL TEMA 34