PLC s. Sistema automatizado (PLC s) Estandarización con autómatas programables Sistema automatizado (PLCs) Felipe Mateos - Nov.

Transcripción

1 Sistema automatizado (PLC s) Estandarización con autómatas programables Sistema automatizado (PLCs) PLC s Felipe Mateos - Nov. 2001

2 Sistema automatizado (PLCs) Esquema general Componentes habituales (PLC) Breve reseña histórica Comparativa entre los distintos controladores PLC. Definición Concepto gráfico de PLC Arquitectura típica de un PLC. Ejemplos Cómo trabaja un PLC? Criterios de selección. Gamas de PLCs Elementos de programación. Tipos de lenguajes Equipos de programación, diseño y explotación Desarrollo de un proyecto con PLCs El PLC y su entorno

3 Esquema general de un sistema automatizado (I) Parte de Supervisión y explotación Parte de Control Parte Operativa Interface S-CS Interface S-PS

4 Esquema general de un sistema automatizado (II) Preaccionadores Accionadores Parte de Supervisión y Explotación Parte de Control Proceso Sensores Interface S-CS Interface S-PS

5 Sistema de automatización: Componentes habituales Parte de Supervisión y Explotación Panel de mando PC+SCADA Parte de Control Lógica cableada PLC s PC+Tarjeta E/S Microcontroladores Reguladores Digitales Etc... Parte Operativa Proceso real Simuladores E/S Maquetas Interface S-CS Interface S-PS

6 Controladores. Breve reseña histórica

7 Comparativa de los distintos tipos de controlador

8 El PLC y su entorno Parte de Supervisión y Explotación Parte de Control: Autómatas programables (PLC s) Preaccionadores Accionadores Proceso Sensores Interface S-C Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Interface S-P Felipe Mateos (Nov. 2001)

9 Qué es un autómata programable? Definición IEC Un autómata programable (AP) es un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos de máquinas o procesos. AP Autómata programable PLC Programmable Logic Controller Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Felipe Mateos (Nov. 2001)

10 Concepto gráfico de PLC Automatismo eléctrico Vs. Autómata programable

11 Controladores eléctricos y programables Precio PLC Micro PLC Módulo Lógico Temporizadores Contactores Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Functionalidad Felipe Mateos (Nov. 2001)

12 Controladores eléctricos y programables: Campo de aplicación Contactores Auxiliares Temporizadores Retardo a la conexión: conexión Arranque de motores paso a Múltiples contactos paso con supresión de Enclavable interferencias Lógica funcional Retardo a desconexión: única desconexión Funciones de llave EstrellaEstrella-Triángulo: Triángulo Arranque retardado de Relés motores con intervalos de conexión de 50ms Adaptación de MultiMulti-función: función Flexible para nivel y aislamiento toda aplicación, hasta 8 eléctrico desde / funciones integradas para SIMATIC Contactores de acción Conexión de pequeñas positiva:para circuitos positiva cargas monofásicas seguros de categoría 2. Contactores dorados: dorados Programador lógico Micro-PLC Edificios: Edificios Control de Iluminación Ventiladores Control de Acceso Equipos de seguridad Industria: Industria Bombas/Compresores Armarios Control puertas Sistemas de alimentación Plataformas elevadoras Control secuencial Control de nivel Control de válvulas Plantas de llenado Plantas de vaciado Sistemas de transporte Edificios y construcción: construcción Ascensores, posicionadores Elevadores Industria: Industria Empaquetado y envasado Maquinaria textil Tratamiento de alimentos Máquinas de corte Paneles, displays Atornilladores Prensado y Fabricación de ladrillos Pintura Telecontrol Sistemas de esterilización Equipos de laboratorio Máquinas de lavado Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Felipe Mateos (Nov. 2001)

13 Arquitectura típica de un autómata programable Unidad de programación ó supervisión Conexión a otros controladores o con E/S remotas Bus Conectores al bus para más módulos de E/S Fuente de alimentación Módulo CPU Módulo Entradas Digitales Módulo Salidas Digitales Módulo E/S analógicas Módulo Especiales (contaje, comunicaciones, PID VAC 24VDC 5VDC Sensores digitales (interruptores, sensores de prox.) Actuadores digitales (válvulas neumáticas, lámparas indicadoras.) Sensores analógicos (Termopares, potenciómetros) Actuadores analógicos (Variadores de velocidad)

14 Arquitectura típica de un autómata programable

15 Ejemplo de arquitectura (I) Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Felipe Mateos (Nov. 2001)

16 Ejemplo de arquitectura (II) 1. Salidas digitales integradas 2. LEDs de estado de las salidas digitales 3. Terminales de alimentación 4. Conmutador Stop/Run 5. Conector para el cable de ampliación 6. LEDs de estado de la CPU 6 7. Ranura para el cartucho de memoria 7 8. Puerto de comunicaciones (p. Ej. PPI) 9. Entradas digitales integradas 10. LEDs de estado de las entradas digitales Fuente de alimentación integrada 12. Potenciómetros integrados 13. Módulo de ampliación 14. Fijadores para tornillo (DIN métrica M4, diámetro 5 mm) 15. Pestaña de fijación

17 Cómo trabaja un PLC?

18 Características del PLC-X Especificaciones del sistema Selección de un PLC (criterios cuantitativos)

19 Selección de un PLC (criterios cualititativos) Ayudas al desarrollo de programas Fiabilidad del producto Servicios del suministrador Normalización en planta Compatibilidad con equipos de otras gamas Coste Previsión de repuestos Son las lasmás importantes en enla laelección del PLC

20 Gama de PLCs en distintos fabricantes Gama de autómatas TSX (Schneider) y Siemens TSX Premium Aplicaciones jas e l mp o C le p m Si S7-300 S7-400 S7-200 TSX Micro s Nº E/S TSX Nano Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) 2000 Felipe Mateos (Nov. 2001)

21 Elementos de programación 4 Lenguajes de programación + Grafcet (SFC) Lenguajes gráficos Diagrama de escalera ( Ladder Diagram, LD) Diagrama de Bloques Funcionales ( Function Block Diagram, FBD) Lenguajes literales Lista de instrucciones ( Instruction List, IL) Texto estructurado ( Structured Text, ST) La selección del lenguaje de programación depende de la experiencia del programador, de la aplicación concreta, del nivel de definición de la aplicación, de la estructura del sistema de control y del grado de comunicación con otros departamentos de la empresa...

22 Lenguajes de programación S_01 S_01 S_02 S_03 Manual ( ) LD Start S_01 Paso_1 SFC Transición_02 Paso_2 Transición_Fin Programación con lenguajes conocidos de PLC... y lenguaje de alto nivel LD Entrada_Manual OR Entrada_Automática AND Desbloqueo ST Funcionamiento LD Entrada_01 IL IF Data = "EOF" THEN FOR Index:=1 TO 128 DO X:=Read_Data(Datenfeld[index]); IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE; END_IF; END_FOR; END_IF; ST S_01 S_02 S_03 XOR T#12s400ms FBD Tiempo_01 TON Lámpara Tiempo actual

23 Entornos Integrados de Automatización Ingeniería de Sistemas y Automática Parte 3: Lenguajes de programación Lenguaje Gráficos (LD y FBD) Características comunes: Los elementos del lenguaje gráfico se representan mediante caracteres ISO/CEI 646 o elementos gráficos o semigráficos. Una red es un conjunto de elementos gráficos interconectados, que debe ser identificada (un número, p.e.). Reglas de evaluación de redes. Vías de realimentación. Posibilidad de saltos y retornos (condicionales e incondicionales). XOR S_01 S_02 Manual S_01 ( ) S_02 Tiempo_01 TON S_01 S_03 LD S_03 Lámpara T#12s400ms FBD Tiempo actual IEC Presentación, 16/05/2000

24 Entornos Integrados de Automatización Ingeniería de Sistemas y Automática Parte 3: Lenguajes de programación Diagrama de escalera ( Ladder Diagram, LD) Características: Barras de alimentación. Elementos de enlace y estados: flujo de energía. Contactos, bobinas y bloques funcionales Orden de evaluación de las redes. Ejemplo: MAN S_0 Lma KMB FCS EM IEC Presentación, 16/05/2000

25 Entornos Integrados de Automatización Ingeniería de Sistemas y Automática Parte 3: Lenguajes de programación Diagrama de Bloques funcionales (FBD) Características: La representación es coherente con la Norma CEI Las salidas de los bloques funcionales no se conectarán entre sí (se precisa bloque OR ). La evaluación de una red estará terminada antes de la siguiente. Ejemplo: Start EMER AND TON IN Q KM T#4s400ms PT ET V_temp IEC Presentación, 16/05/2000

26 Entornos Integrados de Automatización Parte 3: Lenguajes de programación Lenguaje Literales (IL y ST) Características comunes: La representación de literales. Los siguientes elementos de estructuración de las POU s: TYPE... END_TYPE VAR... END_VAR VAR_INPUT... END_VAR VAR_OUTPUT... END_VAR VAR_IN_OUT... END_VAR VAR_EXTERNAL.. END_VAR FUNCTION... END_FUNCTION FUNCTION_BLOCK... END_FUNCTION_BLOCK PROGRAM.. END_PROGRAM STEP... END_STEP TRANSIION... END_TRANSITION ACTION... END_ACTION LD Entrada_Manual OR Entrada_Automática AND Desbloqueo ST Funcionamiento LD Entrada_01 Ingeniería de Sistemas y Automática IL IF Data = "EOF" THEN FOR Index:=1 TO 128 DO X:=Read_Data(Datenfeld[index]); IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE; END_IF; END_FOR; END_IF; ST IEC Presentación, 16/05/2000

27 Entornos Integrados de Automatización Parte 3: Lenguajes de programación Lista de Instrucciones ( Instruction List, IL) Características: Ingeniería de Sistemas y Automática Instrucciones: Etiqueta Operador Operando Comentario START: LD Arranque (*Pulsar botón *) ANDN %MX5 (* No inhibidor *) ST SALIDA (* Conecta calefactor *) Operadores: LD, ST, S, R, AND, OR, XOR, ADD, SUB, MUL, DIV, GT, GE, EQ, NE, LE, LT, JMP, CAL, RET, ) Funciones y bloques funcionales. Se coloca el nombre en el campo del operando y los parámetros, si los lleva, en entre paréntesis. Se emplea la operación CAL. IEC Presentación, 16/05/2000

28 Entornos Integrados de Automatización Parte 3: Lenguajes de programación Texto estructurado ( Structured Text, ST) Características: Ingeniería de Sistemas y Automática Similar al Pascal. Alto nivel, estructurado en bloques. Expresiones:Es una construcción sintáctica que al se evaluada proporciona un valor. Está compuesta por operadores y operandos. La evaluación se efectúa según una tabla de prioridades. Sentencias: De asignación (:=), De control del flujo del programa: llamada a bloque funcional, RETURN De selección: IF, CASE De iteración: FOR, WHILE, REPEAT, EXIT IEC Presentación, 16/05/2000

29 Entornos Integrados de Automatización Ingeniería de Sistemas y Automática Parte 3: Lenguajes de programación Texto estructurado ( Structured Text, ST) Ejemplo: IF Dato = EOF THEN FOR indice:=1 TO 128 DO x:= Read_dato(Canal[indice); IF x>2500 THEN Alarma:=TRUE; END_IF; END_FOR; END_IF IEC Presentación, 16/05/2000

30 Equipos para la programación y explotación De ajuste De programación y mantenimiento Puesto de trabajo, PC Visualizadores con pantalla alfanumérica Terminales con pantalla alfanumérica Visulizadores con pantalla semigráfica Pupitres de explotación y control Terminales con pantalla gráfica Estaciones de diálogo y control Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Felipe Mateos (Nov. 2001)

31 Algunos programas de diseño y explotación Herramientas de simulación Diseño e instalación de aplicaciones Desarrollo de funciones C Tratamiento en lógica difusa Puesta a punto de programas de autómata Servidor OPC Visualizar, ajustar y gobernar la instalación Aplicaciones para terminales de operador Software de comunicaciones Sistemas automatizados - Autómatas Programables (PLC s) Felipe Mateos (Nov. 2001)

32 Desarrollo de un proyecto con PLCs Especificaciones del delsistema Nº Nº y tipo tipode E/S E/S Programación de desecuencias Introducir el el programa Configuración Corrección Documentación Conexión y montaje Control Listado del del programa

33 Entorno de los autómatas programables