DISEÑO DE UN PLC DOMÉSTICO UTILIZANDO UN MICROCONTROLADOR PIC-18F4550

Transcripción

1 DISEÑO DE UN PLC DOMÉSTICO UTILIZANDO UN MICROCONTROLADOR PIC-18F4550 QUIRINO JIMENEZ DOMINGUEZ, MARGARITA ALVAREZ CERVERA INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA RESUMEN: En el presente trabajo se realizó el diseño y la construcción de un PLC, las características que debe de contener el PLC propuesto son: Cuenta con 8 entradas analógicas y 4 digitales optoacopladas, tiene 2 tipos de salidas: salidas a relevadores y salidas a triacs. El PLC cuenta con conexión USB lo que nos permite descargar fácilmente el programa en el PIC. Para programar el PIC utilizamos el lenguaje C utilizando el programa pingüino beta que es una plataforma para C entre otros lenguajes. Los relevadores son de 10 Amperes, con una alimentación del sistema de 15 VCD. Es importante señalar que el microcontrolador a seleccionar debe poseer memoria EEPROM (se puede escribir y borrar eléctricamente) con el objeto de que el usuario pueda modificar el programa del PLC tantas veces como considere necesario. Este PLC dispone sus entradas digitales y salidas digitales aislado entre las señales eléctricas de entrada y salida con las señales eléctricas que le llegan al microcontrolador para que no exista el riesgo de dañarlo en caso de una sobretensión en una entrada o en una salida. Por ello, no se conecta ninguna entrada ni salida directamente al Microcontrolador, sino que se utilizan dos circuitos electrónicos externos que se comunican con el microcontrolador a través del bus de datos. ABSTRACT This work was carried out the design and construction of a PLC, the characteristics that must contain the proposed PLC are: It has 8 analog inputs and 4 opto-coupled digital has 2 types of outputs: outputs to relays and outputs triacs. The PC has USB connection which allows us to easily download the program in the PIC. To program the PIC use the C language using the penguin beta program is a platform for C and other languages. Relays are 10 amps, with a system power 15 VDC. Importantly, the microcontroller to select must have EEPROM (can be electrically written and erased) in order that the user can modify the PLC program as many times as necessary. This PLC has digital inputs and outputs electrical signals isolated between input and output electrical signals that come to the microcontroller so that there is no risk of damage in case of an overvoltage on an input or an output. Therefore, there is no input or output connects directly to the microcontroller, but using two external electronic circuits that communicate with the microcontroller through the data bus. 1. DISEÑO DEL PLC Como cerebro del PLC se necesita un microcontrolador que incluya memoria EEPROM para el programa del PLC y memoria RAM para almacenar los datos temporales.

2 Los procesadores que mejor se ajustan a estos requerimientos son: ATMEL y PIC 18FXXXX de MICROCHIP. Las diferencias entre los dos tipos de procesadores son las siguientes: La familia ATMEL ofrece procesadores con 4K de memoria EEPROM y 128 bits de RAM con cuatro puertos E/S [3], los códigos máquina son compatibles con Intel y muy cómodos para direccionar bits. Sin embargo, requiere un hardware de programación complicado. El microprocesador PIC18F4550 ofrece una frecuencia de operación hasta 48 MHz, memoria de programa Kbytes, 8K de memoria FLAHS, 256 bytes de memoria EEPROM y Kbytes de RAM [4], etc, el código maquina es un poco menos cómodo, pero el hardware de programación es sencillo. La opción final fue el PIC ya que emplea un hardware muy sencillo para su programación además de poseer mayor capacidad de memoria que los de la serie ATMEL. El diagrama de bloques del prototipo, este se muestra en la figura 1. Fig. 1. Diagrama de bloques del PLC.

3 PROGRAMACIÓN DEL PLC

4 2.2. RESULTADOS OBTENIDOS Fig.2. Diagrama de flujo para el Microcontrolador Se presenta el desarrollo de la tarjeta del PLC, donde se observan la colocación de la etapa de control y sus periféricos de salidas. (Ver figura 3).

5 Fig.3. Tarjeta del PLC Se realiza una prueba de del PLC con un programa sencillo para probar las etapas de potencia utilizando los relevadores. (Ver figura 4). Fig.4. Comprobación del PLC en la etapa de potencia (relevadores) En esta parte se comprueban la etapa de potencia con los triacs. (Ver figura 5).

6 Fig. 5. Comprobación del PLC en la etapa de potencia (triacs) Diseño final del PLC doméstico que es utilizado para arranque de motores, control de semáforos, llenado de tanques, etc. (Ver figura 6 a,b,c). a)

7 b) Fig. 6 a,b,c. Prototipo final del PLC doméstico. c) 1 CONCLUSIONES Este trabajo enmarca la solución de generar un PLC doméstico con características de un PLC comercial a bajo precio. Es importante conocer un lenguaje de mediano o alto nivel para desarrollar correctamente el programa que requiere el PLC y pueda interfazarse adecuadamente con el Microcontrolador. El circuito diseñado en este trabajo, no está exento de señales eléctricas externas (ruido) que puedan afectar o modificar su funcionamiento. Por lo que fue necesario aplicar técnicas adquiridas en la práctica sobre diseño de circuitos para eliminar estas señales de interferencia. REFERENCIAS. [1].-Brey Barry B. Los microprocesadores Intel, arquitectura, programación e Prentice Hall. 3ª Edición. (1995). México. interfaces. Ed. [2].- Porras Criado- Montero Molina. Autómatas Programables. Ed. McGraw-Hill. 1ª Edición. ( México. [3].- Microcontroller Data Book. ATMEL MICROCONTROLLER [4.]- PIC 16/17/18 Microcontroller Data Book. Microchip.