CONTROLADORES Control Lógico Programable (PLC)

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA Departamento de Ing. Electrónica Instrumentación y Control CONTROLADORES Control Lógico Programable (PLC) Profesor: Nelson Durán Modificaciones, Prof. Tito González 18 Oct 2008 PLC, Nelson 1

2 Contenido Antecedentes de los PLC Aplicaciones genéricas Arquitectura Programación del PLC Ejemplos 18 Oct 2008 PLC, Nelson 2

4 Antecedentes de los PLC Controlar una o varias magnitudes de salida. A partir de la información de entrada 18 Oct 2008 PLC, Nelson 4

5 Antecedentes de los PLC Métodos de diseño de sistemas de control Automatización Dedicada ó Estándar Automatización Flexible 18 Oct 2008 PLC, Nelson 5

6 Antecedentes de los PLC Automatización Dedicada, se basa en el uso de relevadores y contactores 18 Oct 2008 PLC, Nelson 6

13 Antecedentes de los PLC Automatización Dedicada, se basa en el uso de relevadores y contactores Las modificaciones son Indeseables 18 Oct 2008 PLC, Nelson 13

14 Antecedentes de los PLC Automatización Dedicada, se basa en el uso de relevadores y contactores Las modificaciones son Indeseables 18 Oct 2008 PLC, Nelson 14

15 Antecedentes de los PLC Automatización Flexible, se basa en el uso de instrucciones codificadas 18 Oct 2008 PLC, Nelson 15

16 Antecedentes de los PLC Automatización Flexible, se basa en el uso de instrucciones codificadas La importancia cambiar las instrucciones codificadas, y no toda la circuitería. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 16

17 Definición de un PLC sistema de control lógico programable capaz de realizar el procesamiento de señales binarias basándose en un programa establecido por el usuario y que contiene puertos de entrada, salida y transmisión de datos con la debida interacción para su operación 18 Oct 2008 PLC, Nelson 17

19 Aplicaciones Genéricas Pueden controlar procesos de cualquier tipo, ya sean industriales o de uso no tan rudo, dependiendo de las siguientes necesidades: Espacio reducido. Procesos de producción periódicamente cambiantes. Procesos secuenciales. Maquinaria de procesos variables. Verificación de las distintas partes del proceso de forma centralizada. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 19

20 Aplicaciones Genéricas 18 Oct 2008 PLC, Nelson 20

24 Aplicaciones Genéricas, Ventajas: Menor tiempo en la elaboración de proyectos. Posibilidad de añadir modificaciones sin elevar costos. Mínimo espacio de ocupación. Menor costo de instalación, operación y mantenimiento. Posibilidad de gobernar varios actuadores con el mismo automata. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 24

25 Aplicaciones Genéricas, Desventajas: Costo elevado en procesos pequeños. Capacitación del personal de operación y mantenimiento. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 25

27 Arquitectura Los PLC constan de los siguientes componentes esenciales: Propios del PLC. L. Hardware. Software. Externos al PLC. L. Actuadores. Sensores. Equipo programador. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 27

28 Arquitectura Interna Externa 18 Oct 2008 PLC, Nelson 28

29 Arquitectura Interna / Externa Modular Semi Modular Compacta 18 Oct 2008 PLC, Nelson 29

30 Arquitectura Interna / Externa 18 Oct 2008 PLC, Nelson 30

31 Arquitectura Interna Las partes que integran a un Control Lógico Programable son las siguientes: Unidad central de proceso. Módulos de entrada de datos. Módulos de salida de datos. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 31

32 Arquitectura Interna 18 Oct 2008 PLC, Nelson 32

33 Arquitectura Interna, CPU Contiene y ejecuta el programa del usuario, que consiste en una serie de instrucciones que representa el proceso de control lógico que debe ejecutarse. Para poder hacer este trabajo, la unidad central de proceso debe almacenar las condiciones de entrada y salida más recientes. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 33

34 Arquitectura Interna, CPU El cerebro de la unidad central de proceso esta basado en un microprocesador del mismo modo que en una PC. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 34

35 Arquitectura Interna, Módulos I / O tarjetas que aislan al PLC indicadores luminosos de entradas y salidas. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 35

36 Arquitectura Interna, Módulos I / O 18 Oct 2008 PLC, Nelson 36

39 Arquitectura Interna, Módulos I / O intercomunicación entre los dispositivos exteriores al PLC y los circuitos electrónicos de baja potencia 18 Oct 2008 PLC, Nelson 39

40 Arquitectura Interna, Módulos I / O Entradas DC de: 5, 12, 24, y 48 volts 18 Oct 2008 PLC, Nelson 40

44 Arquitectura Interna, Módulos I / O Marca Allen Bradley Marca Modicon Marca Modicon 18 Oct 2008 PLC, Nelson 44

45 Arquitectura Externa, Programación 18 Oct 2008 PLC, Nelson 45

49 Arquitectura Externa, Montaje 18 Oct 2008 PLC, Nelson 49

55 Programación del PLC Autómatas Programables: Introducción n al Estándar IEC IEC Oct 2008 PLC, Nelson 55

56 Programación del PLC La Norma IEC se refiere a: Los autómatas programables (AP ó PLC s) y a sus periféricos correspondientes, tales como: - Los equipos de programación y depuración (PADT s) - Los equipos de ensayo (TE s) - Los interfaces hombre-máquina (MMI s) 18 Oct 2008 PLC, Nelson 56

57 Programación del PLC Partes de la Norma IEC 61131: Parte 1: Información general Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equipos Parte 3: Lenguajes de programación Parte 4: Guías de usuario Parte 5: Comunicaciones 18 Oct 2008 PLC, Nelson 57

58 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Objeto y campo de aplicación Definir los lenguajes de programación de uso más corriente, las reglas sintácticas y semánticas, el juego de instrucciones fundamental, los ensayos y los medios de ampliación y adaptación de los equipos. Es la interface entre el programador y el sistema de control 18 Oct 2008 PLC, Nelson 58

59 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Lenguajes de programación Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST) Diagrama de bloques funcionales (FBD) Diagrama de contactos (LD) 18 Oct 2008 PLC, Nelson 59

60 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Elementos comunes. Tipos de datos y variables Tipos de datos: booleanos, enteros, reales, byte, palabra, cadenas de caracteres, fecha, hora_del_día, canal analógico de entrada. BOOL, INT, REAL, BYTE, WORD, STRING DATE, TIME_OF_DAY,... Variables. Asignan direcciones del hardware: E/S, memoria y datos. Locales o globales. Hacen la programación independiente del hardware. 18 Oct 2008 PLC, Nelson 60

61 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación 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) 18 Oct 2008 PLC, Nelson 61

62 Programación del PLC 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; ST S_01 S_02 S_03 T#12s400ms FBD XOR Tiempo_01 TON Lámpara Tiempo actual 18 Oct 2008 PLC, Nelson 62

63 Programación del PLC 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 Ejemplo: MAN S_0 Lma FCS EM KMB 18 Oct 2008 PLC, Nelson 63

64 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Diagrama de Bloques funcionales (FBD) Características: Las salidas de los bloques funcionales no se conectarán entre sí. La evaluación de una red estará terminada antes de la siguiente. Ejemplo: Start EMER AND T#4s400ms TON IN Q PT ET KM V_temp 18 Oct 2008 PLC, Nelson 64

65 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Lista de Instrucciones ( Instruction List, IL) Características: 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 18 Oct 2008 PLC, Nelson 65

66 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Texto estructurado ( Structured Text, ST) Características: Similar al Pascal. Alto nivel, estructurado en bloques. Sentencias: De asignación (:=), De control del flujo del programa: llamada a bloque funcional, RETURN De selección: IF, CASE De iteración: FOR, WHILE, REPEAT, EXIT 18 Oct 2008 PLC, Nelson 66

67 Programación del PLC 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 18 Oct 2008 PLC, Nelson 67

68 Programación del PLC Parte 3: Lenguajes de programación Entornos de programación Muchos de ellos ofrecen: g Pantallas de programación gráfica g Soporte para múltiples ventanas g Operaciones con el ratón g Menús desplegables g Ayuda en línea g Verificación del software durante el diseño 18 Oct 2008 PLC, Nelson 68

69 Programación del PLC MODO DE FUNCIONAMIENTO Y SCAN El autómata puede trabajar de tres formas diferentes: Programable: El PLC está en reposo y puede recibir o enviar el programa a un Periférico. Monitor: El PLC ejecuta el programa que tiene en memoria. Run: El PLC ejecuta el programa que tiene en memoria permitiendo el cambio de valores en los registros Ciclo de trabajo 18 Oct 2008 PLC, Nelson 69

70 Programación del PLC LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN: DIAGRAMA DE ESCALERA 18 Oct 2008 PLC, Nelson 70

71 Programación del PLC EQUIVALENCIA ENTRE CONTACTOS Y LD 18 Oct 2008 PLC, Nelson 71

72 Programación del PLC INSTRUCCIONES BÁSICAS DIAGRAMA DE ESCALERA Instrucción Descripción Símbolo Load Copia el valor del operando en el registro de trabajo LoaDNo Copia el valor negado del operando en el registro de trabajo Logic State 0 1 Load False True LoadBar True False Out (ST) Copia el valor del registro de trabajo en el operando OutNot Copia el valor negado del registro de trabajo en el operando Logic State 0 1 Out False True OutNot True False 18 Oct 2008 PLC, Nelson 72

73 Programación del PLC Diagrama de Contactos Denominación Símbolo Contacto N. A. --] [-- Contacto N. C. --]/[-- Respuesta inmediata --(=)-- Respuesta memorizada Respuesta memorizada Contador Ascendente Contador Descendente --(S)-- --(R)-- --(CU)-- --(CD)-- Temporizador --(T)-- 18 Oct 2008 PLC, Nelson 73

74 Programación del PLC Orden de ejecución 18 Oct 2008 PLC, Nelson 74

76 Ejemplos 18 Oct 2008 PLC, Nelson 76

81 Videos: http ://es.youtube.com/watch?v=fkfklzmyvtk Oct 2008 PLC, Nelson 81