Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica

2 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica PLC INTRODUCCIÓN

3 DESARROLLO EVOLUCIÓN.- ARQUITECTURAS DE HARDWARE.- INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN.- PRÁCTICA DE PROGRAMACIÓN.- 3

4 BIBLIOGRAFÍA AUTÓMATAS PROGRAMABLES.- JOSEP BALCELLS JOSÉ LUIS ROMERAL MARCOMBO MANUALES.- SIMATIC S SIMATIC S7-300 S

5 > DENOMINACIÓN.- > AUTÓMATA PROGRAMABLE.- > AUTÓMATA PROGRAMABLE INDUSTRIAL.- > AUTÓMATA INDUSTRIAL.- > CONTROLADOR LÓGICOL PROGRAMABLE.- SIEMENS SF RUN I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Micro PLC 212 > P L C.- SIMATIC S7-200 STOP I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

6 DEFINICIÓN Un controlador programable (PLC), es una microcomputadora robusta, para aplicación en sistemas de control industrial. FUNCIÓN Los PLC s se desarrollaron para reemplazar dispositivos electromecánicos tales como: RELAYS TIMERS COUNTERS

7 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica BOTONERAS SENSORES LÍMITES DE CARRERA SOLENOIDES LÁMPARAS CONTACTORES

8 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica TABLERO ELECTROMECÁNICO

9 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica CONDICIONES PARA REEMPLAZAR AL TABLERO ELECTROMECÁNICO ESTADO SÓLIDO ROBUSTO PARA REEMPLAZO DE COMPONENTES ADAPTADO A AMBIENTE INDUSTRIAL FLEXIBLE SIMPLE REUTILIZABLE FÁCIL ADAPTACIÓN A DISTINTAS APLICACIONES LÓGICA PROGRAMADA EN REEMPLAZO DE LÓGICA CABLEADA ORIENTADO A CUADROS TÉCNICOS LARGA VIDA ÚTIL

10 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica BOTONERAS SENSORES LÍMITES DE CARRERA SOLENOIDES LÁMPARAS CONTACTORES

11 EVOLUCIÓN 60 s PRIMERA APLICACIÓN DE LOS PLC s. OBJETIVO: DISMINUIR EL COSTO DE REEMPLAZAR LOS SISTEMAS DE CONTROL A RELÉS COMPLEJOS BEDFORD ASSOCIATES PROPUSO EL DENOMINADO MODULAR DIGITAL CONTROLLER MODICON PARA FABRICACIÓN DE AUTOMÓVILES PRIMER PLC OTRAS PROPUESTAS FUERON ESQUEMAS BASADOS EN MINICOMPUTADORAS PDP - 8.-

12 EVOLUCIÓN 60 s PRIMER MODICON

13 EVOLUCIÓN 60 s MINICOMPUTADORA PDP8

14 70 s LA TECNOLOGÍA MIGRA HACIA MÁQUINAS DE ESTADO SECUENCIALES Y TECNOLOGÍA BIT-SLICE AMD2901 ADOPTADO POR MODICON.- CUANDO LOS MICROPROCESADORES ALCANZARON LA POTENCIA SUFICIENTE SE COMENZARON A APLICAR EN LOS PLC s.- EN 1973 COMIENZAN A IMPLEMENTARSE LAS PRIMERAS COMUNICACIONES ENTRE PLC s. EL DESARROLLO DEL PRIMER SISTEMA LO REALIZÓ MODICON ( MODBUS ).-

15 70 s SE DESARROLLAN LAS PRIMERAS INTERFACES ANALÓGICAS.- LA CARENCIA DE ESTANDARIZACIÓN Y EL CAMBIO PERMANENTE DE TECNOLOGÍA PRODUJERON DIVERSIDAD DE PROTOCOLOS Y REDES FÍSICAS INCOMPATIBLES 80 s PRIMER INTENTO HACIA LA ESTANDARIZACIÓN DE LAS COMUNICACIONES CON EL PROTOCOLO MAP MANUFACTURING AUTOMATION PROTOCOL DE GM.-

16 80 s APLICACIÓN DE MICROPROCESADORADORES Y MICROCONTROLADORES A PLC s.- REDUCCIÓN DRÁSTICA DE TAMAÑO.- INCREMENTO EN LA VELOCIDAD DE PROCESAMIENTO INTRODUCCION DE LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA SIMBÓLICA SOBRE PC EN REEMPLAZO DE LAS TERMINALES DEDICADAS.-

17 90 s ACTUALIZACIÓN DE LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES QUE PREVALECIERON DE LOS 80 s ESTANDARIZACIÓN DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN ( IEC ) * CONTACTOS * LISTADO DE INSTRUCCIONES * BLOQUES FUNCIONALES * C REEMPLAZO DE PLC CON PC EN ALGUNAS APLICACIONES

18 2.- CONSTITUCIÓN Los módulos de entrada traen las señales de campo Módulo de Entrada La Unidad Central de Proceso genera decisiones Los módulos de salida controlan los dispositivos de campo Unidad Central de Procesamiento (CPU) Módulo de Salida

19 ARQUITECTURA GENÉRICA DE LOS PLC s

20 CRITERIOS BÁSICOS DE CLASIFICACIÓN CONSTRUCCIÓN -COMPACTO -MODULAR -COMPACTO / MODULAR CANTIDAD DE ENTRADAS Y SALIDAS CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO -NANO PLC -MICRO PLC - PLC MODULARES -FUNCIONES BÁSICAS - FUNCIONES MATEMÁTICAS -LAZOS - CONTADORES RÁPIDOS -COMUNICACIONES

21 FAMILIA SIEMENS S-5

22 FAMILIA SIEMENS S-5 S5-115 MODULAR S5-95 COMPACTO S5-90 COMPACTO

23 PANEL FRONTAL S5-95 U PLC - INTRODUCCIÓN

24 CPU 115-U CON INTERFACES

25 CPU 115-U - ESQUEMA PLC - INTRODUCCIÓN

26 FAMILIA SIEMENS S-7

27 FAMILIA SIEMENS S7 SIMATIC S7-400 MODULAR GAMA MEDIA GAMA ALTA SIMATIC S7-300 MODULAR GAMA BAJA SIMATIC S7-200 MICROPLC COMPACTO

28 FAMILIA SIEMENS S7-200 S7-212 S7-214 S7-215

29 FAMILIA S-7 / 200 S7-221 S7-222 S7-224 S7-226

30 FAMILIA S SALIDAS ALIMENTACIÓN SELECTOR DE MODOS CONECTOR PARA MÓDULOS POTENCIOM. ANALÓGICO S7-222 INTERFACE DE PROGR. ENTRADAS ALIM.SENSORES 24 V. /180mA

31 FAMILIA S PLC - INTRODUCCIÓN

32 FAMILIA S INTERFACE DE COMUNICACIONES

33 3.- ENTRADAS y SALIDAS DIGITALES INCORPORADAS MÓDULOS EXTERNOS PULSADOR FIN DE CARRERA PRESOSTATO SENSOR DE PROXIM. TIPOS ANALÓGICAS INCORPORADAS MÓDULOS EXTERNOS SEÑALES V/I NORM. TERMOCUPLAS RTD (PT100) STRAIN GAGE ESPECIALES INTELIGENTES INCORPORADAS MÓDULOS EXTERNOS INTERRUP. ALARMAS HSC SALIDAS PWM CO-PROCESADOR (matemático) COMUNICACIONES REDES

34 3.- ENTRADAS y SALIDAS ENTRADAS DIGITALES SEÑALES DE CAMPO ACONDICIONADOR DE SEÑAL INDICADOR DE ESTADO AISLACIÓN LÓGICA MEMORIA IMAGEN DE ENTRADAS

35 3.- ENTRADAS y SALIDAS ENTRADAS DIGITALES PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS TENSIÓN NOMINAL NIVELES ON / OFF POLARIDAD NPN O PNP AISLACIÓN GALVÁNICA TIEMPO DE RESPUESTA EJEMPLO ENTRADAS = 8 Vin = 18 A 30 Vdc V ALIMENTACIÓN = EXTERNA V. MÁX OFF = 3 V. V. MÍN ON = 16 V. I. MÁX = 20 ma. CONSUMO = 120 ma. TIEMPO RESP. = 10 ms.

36 3.- ENTRADAS y SALIDAS ENTRADAS DIGITALES INCORPORADAS TERMINALES DE CONEXIÓN DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE CONEXIÓN

37 3.- ENTRADAS y SALIDAS SALIDAS DIGITALES MEMORIA IMAGEN DE SALIDAS AISLACIÓN INDICADOR DE ESTADO CONEXIÓN (RELÉ,TRIAC,TRANSISTOR PROTECCIÓN CARGA

38 3.- ENTRADAS y SALIDAS SALIDAS DIGITALES INCORPORADAS TERMINALES DE CONEXIÓN DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE CONEXIÓN

39 3.- ENTRADAS y SALIDAS DIRECCIONAMIENTO DE ENTRADAS 39

40 3.- ENTRADAS y SALIDAS DIRECCIONAMIENTO DE SALIDAS 40

41 ENTRADAS Y SALIDAS.- MÓDULOS EXTERNOS.- AGREGAN E / S ANALÓGICAS Y DIGITALES.- LA CANTIDAD DE MODULOS PERMITIDA DEPENDE DEL TIPO DE CPU.-

42 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULOS EXTERNOS CONEXIÓN A LA CPU

43 MÓDULOS EXTERNOS.- PLC - INTRODUCCIÓN

44 MÓDULOS EXTERNOS.- PLC - INTRODUCCIÓN

45 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULOS EXTERNOS.-

46 3.- ENTRADAS y SALIDAS SALIDAS DIGITALES PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS TIPO TRANSISTOR (DC) TRIAC (AC) RELÉ (DC /AC) CORRIENTE POR SALIDA POR MÓDULO NIVELES ON / OFF POLARIDAD NPN O PNP AISLACIÓN GALVÁNICA TIEMPO DE RESPUESTA PROTECCIÓN

47 3.- ENTRADAS y SALIDAS ENTRADAS ANALÓGICAS TENSIÓN 0-10V ±10V CORRIENTE 0-20 ma 4-20 ma TERMOCUPLAS (TIPO) PT100 RTD S PT500 PT1000 TACÓMETROS RESOLUCIÓN / ACTUALIZACIÓN MULTIPLEXADO SALIDAS ANALÓGICAS POSICIONADORES DE VÁLVULAS CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES

48 3.- ENTRADAS y SALIDAS ENTRADAS ANALÓGICAS SEÑALES DE CAMPO ACONDICIONADOR DE SEÑAL MULTIPLEXADO CONVERSIÓN A / D AISLACIÓN MEMORIA IMAGEN DE ENTRADAS

49 DIRECCIONAMIENTO E / S ANALÓGICAS 49

50 MÓDULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS

51 MÓDULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS

52 3.- ENTRADAS y SALIDAS MEMORIA SALIDAS ANALÓGICAS IMAGEN DE SALIDAS BUFFER AISLACIÓN MULTIPLEXADO CONVERSIÓN D /A MULTIPLEXADO CAMPO

53 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULO DE SALIDAS ANALÓGICAS

54 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULO DE ENTRADAS DIGITALES

55 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULO DE SALIDAS DIGITALES

56 3.- ENTRADAS y SALIDAS MÓDULOS ESPECIALES ENCODERS SALIDA DE PULSOS PWM POSICIONAMIENTO COPROCESADORES MODEM REDES

57 INTERCONEXIÓN PLC s - PC

58 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Bahía Blanca Departamento de Ingeniería Eléctrica DESDE EL CAMPO CONSOLA DE PROGRAM. CPU MEMORIA SIST.OPERATIVO PROGRAMA IMAGEN ENT. IMAGEN SAL. TEMPORIZADORES CONTADORES HMI HACIA EL CAMPO

59 4.- INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN.- CICLO BASE DE FUNCIONAMIENTO.- LEER ENTRADAS ESCRIBIR SALIDAS PROCESAR PROGRAMA DIAGNOSTICAR CPU PROCESAR MENSAJES

60 4.- INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN.- ESTRUCTURA DE PROGRAMAS BEGIN MEND SUBR. # 0 RET SUBR. # n PROGRAMA PRINCIPAL SE EJECUTA UNA VEZ POR CICLO.- RET INT # 0 OPCIONAL RET I INT # 0 RET I

61 LENGUAJE STEP 5 / 7 SISTEME TECHNISCHE ELEMENTE PROGRAMIERUNG EDITORES LADDER CONTACTOS KOP (KOntakt Plänen) LISTADO DE INSTRUCCIONES LISTING AWL (AnWeisungs Listen) GRAFCET F U P (GRAFique de Commandos ÉlectroTechniques) ( FUnktions Plänen ) ANÁLISIS DE SISTEMAS DIAGRAMAS DE FLUJO.-

62 CIRCUITO ELÉCTRICO LADDER - KOP FUP AWL LD I 0.0 A I 0.1 LD I 0.2 A I 0.3 OLD = Q 0.0

63 4.- INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN.- CLASIFICACIÓN INSTRUCCIONES KOP COMBINACIONES DE CONTACTOS TEMPORIZADORES CONTADORES OPERACIONES LÓGICAS OPERACIONES ARITMÉTICAS INTERRUPCIONES SUBRUTINAS CONVERSIONES MOVIMIENTO DE DATOS

64 AMBIENTE DE PROGRAMACIÓN

65 PLC - INTRODUCCIÓN FAMILIA SIEMENS S7-200

66 RELÉS PROGRAMABLES.- PLC - INTRODUCCIÓN

67 PRODUCTOS SCHNEIDER NANO MICRO

68 FAMILIA SIEMENS S-5 PLC - INTRODUCCIÓN

69 VISUALIZADOR DE TEXTOS SIEMENS TD - 200

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