Grupo de Robótica y Simulación

Transcripción

1 Tutoríal de PLC Orientación Potencia Autor: Cristian Rigano

2 Contenido Tutoríal 1 Editor KOP (Esquema de contactos) 1 Funciones del PLC 2 Normal Abierto y Normal Cerrado 2 Bobinas 2 Ejemplo 1 2 Ejemplo 2 2 Bobina con Set 3 Bobina con Reset 3 Ejemplo 3 3 Temporizadores 3 Temporizador de retardo a la conexión (TON) 4 Ejemplo 4 4 Temporizador de retardo a la conexión memorizado(tonr) 5 Ejemplo 5 5 Tabla 6 Contactos Especiales 6 Detector de flanco 6 Contacto NOT 7 Operaciones de comparación 7 Contadores 7 Ejemplo 6 7

3 Tutoríal Este software de programación permite elegir entre diferentes editores para crear programas de control. Por ejemplo, puede ser que Ud. prefiera crear programas en un entorno de programación gráfico, en tanto que otra persona opta por utilizar un editor textual, similar al lenguaje ensamblador. Diremos que el software posee tres clases de editores: Lista de instrucciones (AWL) Esquema de contactos (KOP) Diagrama de funciones (FUP) En este apunte solamente nos encargaremos del editor de Esquema de contactos (KOP) por su fácil interpretación y utilización. Editor KOP (Esquema de contactos) Este editor permite crear programas con componentes similares a los elementos de un esquema de circuitos. Es probablemente el lenguaje preferido de programadores y encargados del mantenimiento, adecuándose también en gran medida para los programadores principiantes. Los programas KOP hacen que la CPU emule la circulación de corriente eléctrica desde una fuente de alimentación, a través de una serie de condiciones lógicas de entrada que, a su vez, habilitan condiciones lógicas de salida. Las operaciones se representan mediante símbolos gráficos que incluyen tres formas básicas. Contactos Representan condiciones lógicas de "entrada" similares a interruptores, botones, condiciones, etc. Bobinas Representan condiciones lógicas de "salida" similares a lámparas, arrancadores de motor, relés, etc. Cuadros Representan operaciones adicionales tales como temporizadores, contadores u operaciones aritméticas.

4 Funciones del PLC Describiremos en forma sintética algunas de las funciones del PLC que servirán mas tarde en la realización de los ejercicios propuestos. Normal Abierto y Normal Cerrado Un normal abierto permitirá la circulación de la corriente cuando su valor lógico es igual a"1". Un normal cerrado permitirá la circulación de la corriente cuando su valor lógico es igual a"0". Bobinas Las bobinas sirven por lo general para activar las salidas(q) y marcas(m). Las salidas en nuestro caso pueden enumerarse desde Q0.0 hasta Q0.5. En la programación del PLC las marcas se comportan exactamente como las bobinas de salida Q pero no poseen contacto eléctrico de salida. Se utilizan como bits internos. Permiten memorizar un estado. Cumplen una función similar que los relés de maniobra. Ejemplo 1: A través de la entrada I0.0 se debe activar la salida Q0.0 La barra vertical que se encuentra del lado izquierdo simula el positivo de una fuente. Cuando se activa la entrada I0.0, la corriente empezara a circular activando la salida Q0.0. Esta se mantendrá en esa condición mientras que la entrada mantenga su valor lógico igual a "1". Supongamos que ahora queremos tener activada la salida Q0.0 sin que la entrada I0.0 se mantenga siempre activa. Este problema se resuelve a través de una autoalimentación, que es colocar un normal abierto de Q0.0 en paralelo a I0.0. Lo recién expuesto se ve mejor a través de un ejemplo. Ejemplo 2: Se necesita realizar un arranque de un motor en forma directa. Vamos a considerar que la entrada I0.0 es el pulsador de arranque, I0.1 es el pulsador de parada y I0.2 es un auxiliar del relé térmico. La salida Q0.0 será la encargada de alimentar el contactor que pondrá en marcha al motor. Cuando se pulsa I0.0 se establece una corriente que activara la salida Q0.0. Al tomar la salida un valor lógico igual a "1",el normal abierto de Q0.0 se cierra permitiendo que la salida siga activa después que I0.0 tenga valor lógico igual a "0". Para detener el motor bastara con activar el pulsador I0.1(valor lógico igual a "1") con lo que la corriente se interrumpirá y Q0.0 tomara valor lógico igual a "0" con lo que se perderá la autoalimentación. Lo mismo pasara cuando el motor tenga un problema de sobrecarga ya que al activarse la entrada I0.2 se interrumpirá la autoalimentación.

5 Bobina con Set Su funcionamiento es muy sencillo. Consiste en activar salidas o marcas a través de un pulso. Una vez activada la salida o marca no se necesita la autoalimentación (mantiene el valor lógico "1" por si sola). Bobina con Reset Consiste en desactivar salidas o marcas que fueron activadas por el Set. Esto se logra a través de un pulso. Ejemplo 3: A través de las funciones Set y Reset resolver la problemática del Ejemplo 2. Cuando se pulsa la entrada I0.0, queda activada la salida Q0.0 gracias al Set. El motor se pone en funcionamiento. Si uno quisiera parar el motor bastaría con poner en valor lógico igual a "1" al pulsador I0.1, con lo cual se activaría el Reset. Una vez hecho esto la salida Q0.0 tomara un valor lógico igual a "0", desenergizando entonces el contactor. Temporizadores El funcionamiento radica principalmente en contar intervalos de tiempo. El máximo valor que puede trabajar el PLC es de intervalos. El PLC posee tres clases diferentes de intervalos: Intervalos de 1 milisegundo: Si quiero temporizar por 1 segundo debo poner en el temporizador el valor de Me permite temporizar hasta 32,767 segundos. Intervalos de 10 milisegundos: Si quiero temporizar por 2 segundos debo poner en el temporizador el valor de 200. Me permite temporizar hasta 327,67 segundos. Intervalos de 100 milisegundos: Si quiero temporizar por 500 milisegundos debo poner en el temporizador el valor de 5. Me permite temporizar hasta 3276,7 segundos. Observación: Una regla práctica para saber el valor que tengo que poner en el temporizador del PLC, consiste en tomar el valor que yo quiero temporizar y dividirlo por la base de tiempo. Valor a Temporizar Base de Tiempo

6 Ejemplo 4: Realizar el esquema lógico de un arranque Estrella-Triángulo con una temporizacion de dos segundos. Vamos a considerar que la entrada I0.0 es el pulsador de arranque, I0.1 es el pulsador de parada y I0.2 es un auxiliar del relé térmico. La salida Q0.0 será la encargada de alimentar el contactor común, la salida Q0.1 al contactor de la Estrella y la salida Q0.2 al contactor de Triángulo. Tomaremos el temporizador T32 que tiene una base de tiempo de 1 milisegundo. Para determinar el valor que debemos poner en el terminal PT aplicaremos una regla práctica. Valor a Temporizar Base de Tiempo 2 seg 1miliseg seg seg Cuando se pulsa la entrada I0.0, queda activada la salida Q0.0 gracias al Set. Los normales abiertos de Q0.0 se cierran y producen dos efectos: a) Se activa la salida Q0.1 que es la encargada de realizar la Estrella. b) El temporizador empieza el conteo El tiempo transcurre y el temporizador alcanza el valor de preselección (PT), activando entonces el bit de temporización. El normal cerrado del temporizador se abre desconectando la salida Q0.1 y el normal abierto se cierra alimentando la salida Q0.2(queda activada por Set) que es la encargada de hacer el Triángulo. El normal cerrado de Q0.2 que esta en serie con la bobina Q0.1 y el normal cerrado de Q0.1 que esta en serie con la bobina Q0.2 son enclavamientos Temporizador de retardo a la conexión (TON) Este bloque empieza a contar cuando la entrada de habilitación(in) tiene valor logico igual a "1". Si el valor del conteo es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activa el bit de temporización(t). El valor actual del temporizador de retardo a la conexión se borra cuando la entrada de habilitación está en cero. En el Caso A el temporizador alcanza activarse. Se mantiene en este estado mientras que el terminal IN tenga valor logico igual a "1". En el Caso B el temporizador nunca se activa porque la entrada IN no estuvo conectada el tiempo suficiente para alcanzar el valor de preselección (PT).

7 cruzados, cuya función es no permitir que la salida Q0.2 este activada cuando Q0.1 esta activada o viceversa. El normal cerrado de Q0.2 se abre, con lo cual se interrumpe el conteo del temporizador. Esto se hace para que temporizador no siga contando después de producirse el cambio. Si uno quisiera parar el motor bastaría con poner en valor lógico igual a "1" al pulsador I0.1, con lo cual se activaría los Reset de las dos salidas. Temporizador de retardo a la conexión memorizado(tonr) Este bloque empieza a contar cuando la entrada de habilitación(in) tiene valor logico igual a "1". Si el valor del conteo es mayor o igual al valor de preselección (PT), se activa el bit de temporización(t). La diferencia entre este temporizador y el anterior radica que en el TONR el conteo no se borra cuando la entrada IN tiene valor logico igual a "0". Para borrar el valor de conteo se utiliza una bobina de Reset.El temporizador continúa contando tras haber alcanzado el valor de preselección. Analizaremos ahora el Caso C. Cuando la entrada IN toma valor logico igual a "1", el temporizador empieza a contar los intervalos de tiempos. En cierto instante la entrada toma valor cero, deteniendo entonces el conteo. Esta condición no afecta a este tipo de temporizador ya que el tiempo transcurrido no se borra. La entrada IN vuelve a tomar valor uno, con lo cual se sigue el conteo. Cuando este es igual al valor de preseleccion (PT) se activa el bit de temporización(t). El temporizador continuara contando los intervalos hasta que la entrada tome valor cero. El bit de temporización(t) se mantendra en valor logico igual a "1" siempre y cuando no este activado el Reset. Cuando este se activa automáticamente se borra el valor de conteo y se desactiva el bit de temporización(t). Ejemplo 5: En una Industria hay un proceso de manufacturacion, en el cual se necesita mezclar un componente durante un tiempo de dos minutos. En el proceso se realiza un control de calidad, por lo cual se toman muestras del material que luego serán analizadas en un laboratorio. Las tomas de las muestras se realizan en cualquier instante durante los dos minutos. Cuando se detiene el proceso para las tomas de muestras, no se debe perder el tiempo de mezclado hasta ese momento. La suma de estos tiempos de mezclado tiene que ser igual al tiempo prefijado. Vamos a considerar que la entrada I0.0 es el pulsador de arranque, I0.1 es el pulsador de parada. La salida Q0.0 será la encargada de

8 alimentar el contactor que pondrá en marcha al motor de la mezcladora. Tomaremos el temporizador T5 que tiene una base de tiempo de 100 milisegundos. Para determinar el valor que debemos poner en el terminal PT aplicaremos la regla práctica. Valor a Temporizar Base de Tiempo 2 min 100 miliseg 1, seg seg Cuando se presiona la entrada I0.0 se activa la salida Q0.0, poniendo en marcha al motor de la mezcladora. En determinado instante se necesita tomar una muestra, por lo cual se para el motor a través la entrada I0.1. El tiempo de mezclado esta ese momento se guarda en el temporizador T5. Terminada la toma de muestra, se arranca nuevamente el motor. El temporizador sigue contando porque el normal abierto de Q0.0 se cierra. Si se desea tomar mas muestras se repite el procedimiento ante mencionado. Cuando el temporizador T5 alcanza el valor de preseleccion (PT) se activa el bit de temporización. Entonces el normal abierto de T5 se cierra activando el Reset de Q0.0, parando entonces el motor. Una vez que motor paro, el normal cerrado de Q0.0 permite la circulación de la corriente a través de la bobina de Reset de T5 produciendo la desactivación del temporizador. Tabla La siguiente tabla nos permite ver los distintos tipos de temporizadores con sus respectivas características. TIPO DE TEMPORIZADOR TON TONR BASE DE TIEMPO VALOR MÁXIMO DE TEMPORIZACION Nº DE TEMPORIZADOR 1 mseg 32,767 seg T32, T96 10 mseg 327,67 seg T33-T36, T97-T mseg 3276,7 seg T37-T63, T101-T255 1 mseg 32,767 seg T0, T64 10 mseg 327,67seg T1-T4, T65-T mseg 3276,7 seg T5-T31, T69-T95 Contactos Especiales Detector de flanco Este puede dividirse en dos grupos: Detector de flanco ascendente o positivo: Permite la circulación de la corriente cada vez que se produce un cambio de 0 a 1. Detector de flanco descendente o negativo: Permite la circulación de la corriente cada vez que se produce un cambio de 1 a 0.

9 Contacto NOT El funcionamiento del contacto NOT radica principalmente en permitir la circulación de la corriente si se le aplica a él un valor lógico igual a "0". En cambio la circulación de corriente será nula si recibe un valor lógico igual a "1". Si se coloca un normal abierto en serie con un contacto NOT se obtiene el mismo efecto que produciría un normal cerrado y si se coloca un normal cerrado en serie con un contacto NOT se obtiene el mismo efecto que un normal abierto. Operaciones de comparación Se utiliza para comparar dos valores. Las operaciones matemáticas que se pueden realizar se encuentran descriptas en la figura de la derecha. Permite la comparación entre Byte(B), Comparar Entero(I), Comparar Entero Palabra Doble(D) y Comparar Real(R) Cuando la condición matemática se cumple el normal abierto toma valor lógico igual a "1". Contadores Existen varios tipos de contadores en el PLC, describiremos en este apunte solamente dos de ellos: Contador hacia Adelante (CTU): Cada vez que el terminal CU recibe un flanco positivo, el contador almacena un pulso. Cuando este alcanza el valor de preselección (PV) los normales abiertos del contador toman valor lógico igual a "1".Para borrar el conteo o desactivar los normales abiertos basta con poner a R en valor lógico igual a "1". El contador para de contar cuando se alcanza el valor máximo (32.767). Contador hacia Adelante/Atrás (CTUD): Empieza a contar hacia adelante cuando se produce un flanco positivo en la entrada de CU, y empieza a contar hacia atrás cuando se produce un flanco positivo en la entrada de CD. Si el valor de conteo es mayor o igual al valor de preselección (PV) los normales abiertos del contador toman valor lógico igual a "1". Para borrar el conteo o desactivar los normales abiertos basta con poner a R en valor lógico igual a "1". El contador me permite contar como mínimo hasta y como máximo hasta Ejemplo 6: El dueño de un estacionamiento desea saber con cierta precisión la cantidad de vehículos que se encuentran estacionados en dicho lugar. Para ello instala dos sensores, uno en la entrada y otro en la salida. La capacidad máxima de la cochera es de diez autos. Se decide entonces establecer cinco categorías: a) Vacío b) De uno a tres autos c) De cuatro a seis autos d) De siete a nueve autos e) Lleno A cada una de las categorías se le asigna una salida del PLC, las cuales servirán para encender una luz en el tablero de control. Se pide que cuando el estacionamiento este lleno, la salida correspondiente parpadee en el tablero.

10 Cada vez que un auto pase por la entrada activara a I0.0, con lo cual el contador sumara uno y cada vez que un auto salga del estacionamiento, activara a I0.1 con lo cual el contador restara uno. A la salida Q0.0 se le asigna la condición de vacío y como se ve en el circuito esta solamente se activa cuando la comparación matemática se cumple o sea cuando hay cero coches en el estacionamiento. A la salida Q0.1 se le asigna la condición de uno a tres autos, para poder cumplir con esto se colocan dos contactos de comparación. El primer contacto estará activado siempre que haya uno o más autos y el segundo estará activado siempre que haya hasta tres autos. La salida Q0.1 tendrá valor lógico igual a "1" cuando el primer y el segundo contacto estén activados. A la salida Q0.2 se le asigna la condición de cuatro a seis autos. El primer contacto estará activado siempre que haya cuatro o más autos y el segundo estará activado siempre que haya hasta seis autos. La salida Q0.2 tendrá valor lógico igual a "1" cuando el primer y el segundo contacto estén activados. A la salida Q0.3 se le asigna la condición de siete a nueve autos. El primer contacto estará activado siempre que haya siete o más autos y el segundo estará activado siempre que haya hasta nueve autos. La salida Q0.3 tendrá valor lógico igual a "1" cuando el primer y el segundo contacto estén activados. Cuando el contador alcanza el valor de diez, el normal abierto del mismo se activa y con SM0.5 producen el parpadeo de la salida Q0.4 que es la encargada de la condición de lleno. El contacto SM0.5 es lo que se llama Marca Especial y tiene como función en este caso producir el parpadeo de la salida. Este contacto se activa durante medio segundo y luego se desactiva durante medio segundo repitiéndose nuevamente el ciclo de activación y desactivación. La entrada I0.2 se coloca por si hay que resetear el contador luego de una reparación.