Tema N 2.- Tiempo de respuesta de un PLC

Transcripción

1 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC. Introducción Para desarrollar aplicaciones que permitan manejar y controlar procesos en las plantas, es importante que el controlador lógico programable se encuentre en capacidad de responder ante la presencia de situaciones propias involucradas en el proceso. Cuando se está seleccionando un PLC para el control de algún proceso, es fundamental conocer que tan rápido puede responder dicho controlador utilizando entradas y salidas estándar. Factores Aunque el tiempo de respuesta depende de muchos factores, los más importantes a considerar son: Tiempo de barrido. Tiempo de actualización de la tabla imagen de entrada / salida. Tiempo de respuesta del módulo de entrada. Tiempo de respuesta del módulo de salida. Tiempo de barrido (scan time) El tiempo de barrido proporciona una idea clara de la velocidad con que el PLC, puede: Leer las entradas y actualizar la tabla de entrada / salida. Ejecutar el programa del usuario. Actualizar la tabla de entrada / salida y activar / desactivar las salidas. Valor Normalmente el tiempo de barrido está representado en unidades de tiempo por cada 1000 instrucciones típicas ejecutadas, es decir ms/k. Manual del participante 29

2 Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC. Tiempo de barrido (scan time) Ejemplo Un tiempo de barrido de 10 mseg/k significa que en promedio, el PLC tardará 10 milisegundos por cada Kbyte de memoria utilizada en realizar un scan completo. Si se utilizan 4 Kbytes de memoria, se estima que el PLC tardará aproximadamente 40 milisegundos en hacer un barrido ( scan ) completo. Ciclo de barrido Seguidamente se muestran los elementos principales asociados un ciclo de barrido (scan). Ejecutar funciones de: -Diagnósticos -Actualización de periféricos -Comunicaciones Leer de los módulos de entrada: -Estados de las entradas -Actualizar la tabla imagen de entrada Ejecutar el programa aplicación paso a paso: -verificar el estado de los contactos según la tabla imagen de entrada/salida Escribir en los módulos de salida el estado de la salida Escribir los nuevos estados de las bobinas sobre la tabla imagen de salida Según lógica implantada determinar el estado de cada bobina Manual del participante 30

3 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC Tiempo de barrido (scan time) Dependencia Si las instrucciones que se utilizan en el programa de aplicación corresponde a funciones lógicas simples, el tiempo del barrido indicado por el fabricante será real. En tal sentido, el tiempo de barrido dependerá de: La longitud de la aplicación ( número de instrucciones que posee el programa de aplicación ). Los tipos de instrucciones utilizados. Los periféricos conectados al controlador (siempre que no disponga de módulos inteligentes para ejecutar estas funciones ). La habilidad propia del programador para desarrollar la aplicación al ubicar correctamente las instrucciones dentro del programa. Importante Un programa con muchas instrucciones complejas, tales como división utilizando doble precisión, cálculo de raíces cuadradas, etc., podría afectar altamente el tiempo de barrido (scan time) entre un ciclo y otro. Observación Considerando la nota anterior, el programador de la aplicación deberá tomar en cuenta estas limitaciones del tiempo de barrido y programar la lógica de manera que se garantice el tiempo de respuesta mínimo. Manual del participante 31

4 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC Tiempo de barrido (scan time) Ejemplo Si se debe realizar un cálculo de raíz cuadrada a una variable que por condiciones de proceso varia cada 10 segundos, no será necesario ejecutar el cálculo en cada barrido. Esta reducción del tiempo del barrido (scan) se puede lograr utilizando instrucciones tales como: saltos (jump) o llamadas de sub-rutinas, las cuales ejecutarán dicho cálculo bajo condiciones lógicas preestablecidas. Manual del participante 32

5 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC. Actualización de la tabla de imagen de entrada / salida La actualización de la tabla de imagen de entrada / salida tiene un efecto en el tiempo de respuesta de algunos tipos de controladores existentes en el mercado. Proceso Fase A continuación se especifican las fases para actualizar la tabla de imagen de entrada y salida. Descripción 1 El CPU del controlador toma una fotografía del estado de todos sus módulos de entrada y los almacena en un área de la memoria RAM ( tabla imagen de entrada). 2 El CPU utiliza la tabla imagen para resolver la lógica del programa de aplicación. 3 A medida que la lógica se va ejecutando, los estados de las bobinas ( energizadas o desenergizadas) se almacenan en la tabla de imagen de salida ( ubicada en otra área de la memoria RAM). Nota Aunque los puntos de los módulos de salida no se actualizan hasta que no se ejecute la última instrucción del programa, al ocurrir esto, se actualizan las salidas y comienza un nuevo ciclo. Manual del participante 33

6 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC Actualización de la tabla de imagen de entrada / salida Tiempo de barrido En la siguiente figura se muestra el tiempo de barrido ( scan time ) de un PLC. ti Ci ACi t e to ti t to e SCAN 1 SCAN 2 ti = Tiempo para fotografiar las entradas y actualizar Tabla Imagen Ent/Sal. te = Tiempo de ejecución de la Lógica programada en la aplicación. to = Tiempo de actualización de las salidas. Ci = Cambio de una señal de entrada luego de que el CPU culminó con el ciclo de fotografiado. ACi = Actualización del punto de entrada que cambio en el SCAN 1 (SCAN ANTERIOR) en la Tabla de Entrada. Manual del participante 34

7 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC Dispositivo de entrada / salida Hasta los momentos se ha considerado el tiempo de respuesta desde el punto de vista interno del controlador. En realidad el tiempo de respuesta total esta compuesta por: 1) Tiempo de retardo añadido por el dispositivo sensor de campo (interruptores de presión, interruptores de temperatura, interruptores de fin de carrera, etc.) 2) Tiempo de retardo añadido por el módulo de entrada para reconocer un cambio de estado de energizado (ON) a desenergizado (OFF) o de desenergizado (OFF) a energizado (ON). (ON Delay y OFF Delay). 3) Tiempo de actualización de las entradas en la Tabla Imagen ( se deberá considerar el peor de los casos como un ciclo de barrido adicional ). 4) Tiempo para ejecutar o resolver la lógica programada en la aplicación. 5) Tiempo de retardo añadido por los módulos de salida para realizar un cambio de energizado (ON) a desenergizado (OFF) o de desenergizado (OFF) a energizado (ON). (ON Delay y OFF Delay). 6) Tiempo de retardo añadido por los dispositivos encargados de ejecutar la acción generada por el PLC ( solenoides, relés, etc.) Manual del participante 35

8 2.1. Factores que inciden en el tiempo de respuesta del PLC Dispositivo de entrada / salida Tiempo de respuesta A continuación se presenta el diagrama del tiempo de respuesta de un controlador lógico programable. Ocurre el evento en el proceso Dispositivo sensor de campo Lectura de los módulos entrada Entrada ( Actualización de la tabla de imagen entrada/salida) Ejecución lógica Escritura de la tabla imagen de entrada/salida Escritura a módulos de salida Dispositivo actuador de campo Tiempo Observación Luego de realizar la tabla de tiempos, si el cálculo del tiempo de respuesta se encuentra muy cerca del lazo de control más crítico, será necesario seleccionar dispositivos, módulos o controladores más rápidos para controlar la aplicación deseada. Manual del participante 36

9 2.2. Optimización del tiempo de respuesta Introducción Dependiendo de la forma como estén escritas las instrucciones en el programa de aplicación, podrán adicionarse retardos en uno o más ciclos de ejecución antes de que la lógica programada pueda reconocer una entrada y generar la salida adecuada. Observación Esta forma de programar la realiza intencionalmente el programador con la finalidad de utilizar los ciclos de barrido ( scan ) como temporizadores o como medio de verificación de que la entrada es válida. Estos tiempos de retardos pueden presentarse accidentalmente como resultado de una mala técnica de programación. Ejemplos En la siguiente ilustración se presentan dos diagramas de escaleras con las mismas instrucciones ubicadas de manera diferente. Diagrama 1 B1200 B50 SCAN B800 B B800 Manual del participante 37

10 2.2. Optimización del tiempo de respuesta Ejemplos Explicación En el diagrama temporal asociado a su funcionamiento se puede observar: Como cambian los estados de las señales programadas (B50, B800, B1200) en función a la señal de activación 10. Que la bobina B50 se activa 3 ciclos de barrido ( scan ) después que se activa la señal 10. Diagrama 2 10 B800 SCAN B800 B1200 B1200 B50 Explicación En el diagrama temporal asociado a su funcionamiento se puede observar: Que las señales B50, B800 y B1200 responden inmediatamente ante un cambio de estado de la señal 10. Manual del participante 38

11 2.2. Optimización del tiempo de respuesta Métodos En algunas aplicaciones uno o más puntos de entradas pueden requerir una acción más rápida que la del resto de los puntos. A continuación se indican algunos métodos utilizados por los fabricantes de controladores lógicos programables para resolver estos problemas. Métodos 1. Ejecución de dos tipos de tareas. 2. Uso de instrucción de actualización. Explicación Si el controlador programable posee una tarea rápida y otra lenta, se utilizará la tarea rápida para ejecutar el lazo de control más crítico de la aplicación. Si el controlador se basa en el uso de instrucciones de actualización de las entradas y salidas, el CPU inmediatamente realiza una actualización ( refrescamiento ) de una parte o de toda la tabla de imagen de entrada y/o salida y posteriormente continua resolviendo la lógica. Nota: Utilizando este método, los puntos críticos de un alzo de control pueden manipularse sin esperar la culminación del ciclo de barrido o simplemente se puede verificar varias veces dicho lazo crítico del ciclo de un scan. 3. Uso de interruptores Se utiliza para interrumpir el ciclo de barrido y ejecutar la rutina que maneja el lazo más crítico. Manual del participante 39

12 2.2. Optimización del tiempo de respuesta Métodos Métodos 4. Uso de interruptores por hardware Explicación Algunos controladores utilizan este tipo de interrupciones, incorporando un módulo especial, el cual genera dentro del programa un salto (jump) a una localidad preestablecida cuando se presenta una entrada en el módulo. Dicha interrupción puede: Definir una prioridad con la finalidad de manejar más de una entrada que necesite atención al mismo tiempo. Ser enmascarada para permitir interrupciones en ciertos lugares del ciclo de barrido (scan). Manual del participante 40