Manual de prácticas de Laboratorio de Autómatas programables Presentación Este manual está pensado como una guía para que el alumno pueda realizar experimentos prácticos necesarios para comprobar los conocimientos teóricos que se han visto en clase. También le dará pautas para que pueda resolver problemas prácticos de automatización y así realizar aplicaciones reales de los conocimientos adquiridos. Aunque este manual está adecuado al equipo con el que se cuenta en el laboratorio de Instrumentación y control de la Facultad de Ciencias, podría ser usado con cualquier otro equipo con las adaptaciones correspondientes. Este manual está constituido por 8 prácticas que pueden ser terminadas en aproximadamente 2 horas de trabajo práctico.
El listado de los experimentos es el siguiente: Práctica No. 1: Conociendo los PLC s Práctica No.2 Introduciendo un programa al PLC Práctica No.3 Las funciones lógicas y la memoria básica Práctica No.4 Funciones AND LOD y OR LOD Práctica No.5 Los Timers Práctica No.6 Los contadores Práctica No.7 Los Registros de Corrimiento Práctica No.8 Programación Avanzada
Practica No.1 Objetivo: Conociendo los PLC s Que el alumno identifique las componentes tanto de un PLC modular como de uno compacto. Desarrollo de la práctica: El alumno ubicará todas las partes que constituyen un PLC 1.-De tipo modular utilizando el TI-305 de Texas Instrument,( como ejemplo de PLC modular). Las partes son: Base y Slots Fuente de poder Módulo del CPU Programador manual Módulos de entrada Módulos de salida
2.-de tipo Compacto utilizando los PLC s Micro-1 de Square D, Simatic-2XX de Siemens, y S17 de Telemecanique (como ejemplos de PLC s compactos). En éstos el alumno debe determinar los tipos de entradas ( CA, CD, source o sink ) y salidas ( relevador, Transistor, etc), El tipo de fuente de poder necesaria, si tiene fuente de poder para conectar sensores etc. Reporte: Reporte sus conclusiones respecto a las diferencias esenciales de los tipos de PLC s, consultando los apuntes del curso. Implemente una tabla simplificada con las características de los diferentes PLC s estudiados, consulte los manuales del fabricante.
Practica No.2 Objetivo: Introduciendo un programa al PLC. Que el alumno sea capaz de introducir un programa ejemplo como listado de instrucciones, utilizando el programador manual del Micro-1. Desarrollo de la práctica: Antes de poder empezar, el programador manual se debe conectar al enchufe tipo telefónico que tiene el Micro-1 para ese fin. El programa de prueba, se teclea en el programador manual tipo calculadora para ser cargado primero en su memoria RAM, su visualizador de cristal líquido nos muestra línea por línea las instrucciones conforme se van introduciendo. El interruptor Arranque/ Paro debe estar en modo STOP, para poder cargar el programa. Una vez cargado el programa en la memoria del programador, debe ser transferido a la memoria del PLC con el comando TRS (transmit). Ya con el programa en el PLC, se puede puede proceder a ejecutarlo poniendo el interruptor de Arranque/Paro en modo RUN. Para ver los detalles de la programación del Micro-1, es necesario consultar el manual del fabricante. El programa de prueba que se va cargar es: LOD NOT 1 OUT 200 END Este programa lo único que hace es prender el LED de la salida 200 al momento de ejecutar el programa
Reporte: En esta práctica es de suma importancia la función de cada una de las teclas del programador manual. Consultando el manual del fabricante, reporte una tabla que condense las funciones de cada una de las teclas del programador manual y también una que contemple todas las especificaciones y características técnicas del Micro1.
Practica No.3 Objetivo: Las funciones Lógicas y la Memoria Básica. Que el alumno sea capaz de programar al Micro-1 para que realice las funciones lógicas AND, OR, NOT y una Memoria Básica Set / Reset. Desarrollo de la práctica: 1.-Conecte un push button NA a la entrada 0 y otro a la 1 PBA L1 0 1 L2 0 200 200 PL1 PBB 1 0 1 201 201 PL2 PL1= PBA.PBB PL2=PBA+PBB PL3= NOT(PBA) 0 202 202 PL3 Módulo de entrada Programa en diagrama de contactos Módulo de salida 2.- cargue el programa de listado de instrucciones (AWL) que corresponde a las funciones AND. LOD 0 AND1 OUT 200 END
3.-Cargue la función lógica OR. LOD 0 OR 1 OUT 201 END 4.- La función NOT LOD NOT 0 OUT 202 END Ahora intente cargando todas las funciones en un solo programa y prediga el resultado a obtener y compruebe oprimiendo los push buttons 5.- implemente y cargue un programa para realizar el XOR 6.-La memoria básica SET /RESET. 203
LOD 0 OR 400 AND NOT 1 OUT 203 END Reporte : Ponga sus conclusiones y comentarios, las tablas de verdad comprobadas en la ctica e implemente nuevas funciones lógicas y sus listados de instrucciones con su diaprágrama de escalera para el micro-1.
Practica No.4 Objetivo: Funciones AND LOD Y OR LOD Que el alumno sea capaz de programar al Micro-1 para que realice las funciones serie paralelo y paralelo serie AND LOD y OR LOD. Desarrollo de la práctica: 1.- Cargue al Micro-1 la función paralelo serie AND LOD mostrada en el diagrama de abajo y con las combinaciones de la tabla de verdad del circuito lógico compruebe su operación. L1 1 2 200 L1 3 LOD 1 LOD2 OR3 AND LOD OUT 200 3 2 200 1
2.- Cargue al Micro-1 la función paralelo serie OR LOD mostrada en el diagrama de abajo y con las combinaciones de la tabla de verdad del circuito lógico compruebe su operación. L1 1 3 L2 2 4 200 LOD 1 AND 3 LOD NOT 2 AND 4 OR LOD OUT 200 1 ORLOD 3 2 200 4 3.- Analice la función paralelo serie OR LOD mostrada en el diagrama de abajo y con las combinaciones de la tabla de verdad del circuito lógico compruebe su operación.
L1 1 3 200 L2 2 4 1 5 6 ORLOD LOD 1 AND3 LOD NOT 2 AND 4 OR LOD LOD 5 AND NOT 6 OR LOD OUT 200 3 2 4 ORLOD 5 200 6 Reporte : Ponga sus conclusiones y comentarios, las tablas de verdad comprobadas en la práctica e implemente nuevas funciones lógicas y sus listados de instrucciones con su diagrama de escalera para el micro-1.
Practica No.5 Los Timers Objetivo: Que el alumno conozca la operación y sea capaz de programar los timers del Micro-1. Desarrollo de la práctica: En la figura de abajo mostramos un diagrama funcional de lo que constituye un timer ( temporizador). Para cargar el preset e iniciar su operación tiene un circuito de lógica permisiva Podemos ver que tiene un reloj que genera una base de tiempo fija (frecuencia fija). En el caso del Micro-1 es de 1 pulso cada 0.1 segundo. También consta de un contador decreciente con un preset programable, cuando el conteo decrece hasta cero, se activa el relevador que corresponda a la designación al Timer. Reloj Contador decreciente Conteo=0 relay Lógica de arranque Frecuencia fija y conocida Diagrama de bloques de las componentes de un timer conceptual
En estos diagramas de tiempo se muestra gráficamente la forma en que opera un Timer. Observe que cuando la lógica de arranque está abierta, el valor del preset del Timer es cargado al contador decreciente del timer. Cuando la lógica se cierra el contador comienza su desconteo. Si la lógica se abre mientras el timer esá en desconteo, se recarga de nuevo el valor del Preset. Cuando el desconteo llega a cero se activa un relevador cuyos contactos podemos usar libremente como TIM xx (NA) o NOT TIM xx (NC). Lógica de arranque- on off Timer preset Paso de conteo de acuerdo a reloj Reloj Contacto NA de salida preset preset Descripción de la operación de un Timer
La forma de especificar un timer en el Micro 1 es ilustrado en el diagrama de escalera y el listado de instrucciones mostradaos abajo. 1 TIM5 TIM 5 500 200 LOD 1 TIM 5 500 LOD TIM 5 OUT 200
1..- Utilizando timers implemente un diagrama de escaleras y el programa correspondiente para el PLC, que realice lo siguiente: a) Que al aplanar PB1 arranca el motor M1 b) 5 segundos después el motor M2 c) 5 Segundos después arranca M3 d) al oprimir PB2 se paran todos simultáneamente. e) 2.- Modifique el programa del problema anterior para que también al oprimir PB2 se apaguen los motores en el mismo orden en el que se prendieron, esto es: primero M1, 5 segundos después M2 y 5 segundos después M3. 3.- Implemente un programa para hacer que un foco prenda al oprimir PB1, durante 5 minutos, después se apague 5 minutos y se repita hasta que se oprima PB2. Reporte : Reporte los diagramas de escalera, los listados de instrucciones para los problemas propuestos, escriba los comentarios y sus conclusiones.
Practica No.6 Objetivo: Los Contadores Que el alumno conozca la operación y sea capaz de programar los diferentes tipos de contadores del Micro-1. Desarrollo de la práctica: Contadores de eventos Un contador es un dispositivo cuya función es realizar el conteo de eventos externos provenientes de un sensor o internos ocurridos en el PLC. Requiere 2 circuitos de lógica permisiva: A) De Reinicio (RESET) B) De entrada de pulso del evento Reinicio/Habilita Reinicio/Habilita CNT nn CCCC
Cuando el contacto RESET /START es cerrado, el contador es reinicializado a ceros. Cuando se abre este contacto el contador queda habilitado para contar. Cuando la cuenta del contador iguala al valor programado (preset= conteo), se activa el relevador correspondiente y por consiguiente los contactos del contador NA se cierran o los NC se abren. Estos contactos se nominan como CNT xx CNT nn CCCC Bobina de salida después del contador EN EL DISPLAY LCD APARECERÁ EL VALOR DEL CONTEO ACTUAL Y SE VERÁ COMO SE INCREMENTA AL OCURRIR UN EVENTO ( CERRAR EL CONTACTO DE CONTEO)
Contadores especiales: El micro-1 tiene 2 contadores especiales reversibles (up/down), el 45 de entradas separadas par cada dirección de conteo y el 46 de entrada de selección de dirección de conteo y entrada de reloj separada. Contador reversible (Up-Down)con entradas de dirección separadas :Contador 45 PRESET PULSO ARRIBA CNT 45 4 Valor del preset, cargado como conteo inicial del contador cuando la entrada preset es cerrada. El conteo inicia cuando el contacto preset es abierto de nuevo PULSO ABAJO CNT 4 5 200 Contacto NA, solo se cierra cuando el conteo del contador 45 alcanza el valor 00, ya sea con conteo hacia arriba o hacia abajo
En los diagramas de tiempo de abajo se ilustra la forma en la que opera el contador reversible (Up/Down) 45 del Micro-1. preset Conteo habilitado Pulso up on off Pulso down on off 9999 0000 4 5 6 7 8 9 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CNT 45 on off
Contador reversible (Up-Down) con entrada de control de dirección y reloj único: Contador 46 Control de dirección del conteo PRESET PULSO DE CONTEO UP/DOWN CNT 46 4 Valor del preset, cargado como conteo inicial del contador cuando la entrada preset es cerrada. El conteo inicia cuando preset es abierta de nuevo CNT 4 6 200 Contacto NA, solo se cierra cuando el conteo del contador 46 alcanza el valor 00, ya sea con conteo hacia arriba o hacia abajo
En los diagramas de tiempo de abajo se ilustra la forma en la que opera el contador reversible (Up/Down) 46 del Micro-1. preset Conteo habilitado Pulso on off UP DOWN Valor de preset 9999 4 5 6 7 8 9 10 9 8 7 6 5 4 0000 3 2 1 0 CNT 45 on off
1.- Implemente un programa que realice lo siguiente: que con un push-button NA, conectado a la entrada 0 se simule el conteo de latas, de tal forma, que al contar 50 latas, prenda el motor de una banda transportadora conectado a la salida 200, éste se para hasta que un interruptor de límite de carrera, LS1, conectado a la entrada 1 sea activado. 2.- Un contador puede ser usado para mantener el número de vehículos que se encuentran en un estacionamiento. Conforme un vehículo entre por el acceso del estacionamiento, el contador incrementa su conteo. Conforme un vehículo sale por la puerta de salida del estacionamiento, el contador decrece su conteo. Cuando el estacionamiento está lleno un aviso en el acceso de la entrada enciende indicando que el estacionamiento está lleno. Reporte : Reporte los diagramas de escalera, los listados de instrucciones para los problemas propuestos, escriba los comentarios y sus conclusiones.
Practica No.7 Objetivo: Los Registros de corrimiento Que el alumno conozca la operación y sea capaz de programar los Registros de corrimiento del Micro-1. Desarrollo de la práctica: REGISTROS DE CORRIMIENTO (SHIFT REGISTERS) En PLC s existe una instrucción que nos permite programarlos para que operen como un registro de corrimiento. Un registro de corrimiento es un grupo de localidades de memoria, que llamaremos celdas, operadas sincrónicamente por una señal de reloj ( pulsos). El objetivo, es que un dato cargado en la primera celda sea transferida a la siguiente celda al recibir un pulso del reloj hasta moverlo a lo largo de todo el registro. El dato es cargado en la primera etapa moviéndose una posición a la derecha ( o izquierda) por cada transición positiva del pulso del reloj, hasta salir y ser descartado en el otro extremo. CÓMO SE ESPECIFICA UN REGISTRO DE CORRIMIENTO? La forma de referencia de un registro de corrimiento depende del PLC, pero en forma general, el usuario debe definir donde inicia el registro y el número de bits o etapas que constituyen al registro. Normalmente para definir un registro de corrimiento se usa el término SFR xx, ( mnemónico de Shift Register). En un diagrama de escaleras se especifica con tres peldaños de entrada : RESET RELOJ DATO
RESET DATO DE ENTRADA CELDA 11 CELDA 21 CELDA 3 CELDA 1 CELDA CELDA 4 1 DATO DESCARGADO RELOJ REGISTRO DE CORRIMIENTO TÍPICO RESET RELOJ DATO SFR 0 4 LOD RESET LOD RELOJ LOD DATO SFR 0 4 ETC. FORMA DE ESPECIFICAR UN REGISTRO DE CORRIMIENTO PARA EL MICRO- 1 El Micro-1, permite que un registro de corrimiento cuente con un máximo de 128 etapas cuyas direcciones son de la 0 a la 127 y la forma de especificarlos es de la forma siguiente: SFR 0...el cero es la dirección del primer bit del registro (celda de entrada)
4...el 4 indica que se usarán los 4 bits consecutivos a partir del cero, estos es el registro estará formado por los bits 0,1,2 y 3. Cualquier bit de un registro de corrimiento puede forzarse a 1 ó a 0 en forma asíncrona, usando las instrucciones SET o RST. 1.-Cargue al Micro-1 el programa descrito abajo y compruebe su operación. EJEMPLO DE PROGRAMACIÓN DE UN REGISTRO DE CORRIMIENTO EN UN PLC MICRO 1 L1 # DE BITS DEL REGISTRO L2 # DEL PRIMER BIT DEL REGISTRO SFR 0 SFR1 SFR2 SFR3 1 ( R E S E T ) 2 ( PULSOS) 3 ( DATO) SFR 0 4 210 211 212 213 LOD 1 LOD2 LOD3 SFR 0 4 LOD SFR 0 OUT 210 LOD SFR 1 OUT 211 LOD SFR 2 OUT 212 LOD SFR 3 OUT 213 END RES ET ON SE HACEN CEROS TODOS LOS BITS DEL REG IS TRO D E CORRIM IEN TOS OFF PULS OS SHIFT ON OFF DATO ON OFF
DIAGRAMADETIEMPOQUEILUSTRALAOPERACIÓNDELREGISTRODELEJEMPLO RES ET ON OFF PULS OS ON OFF DATO ON OFF SFR0 SFR1 SFR2 SFR3
2.- Implemente un programa para simular un contador de anillo usando 5 bits de un registro de corrimiento Reporte : Reporte el diagrama de escalera, el listado de instrucciones para el problema propuesto, escriba los comentarios y sus conclusiones.
Practica No.8 Objetivo: Programación Avanzada Que el alumno sea capaz de programar tanto el Micro 1, como el simatic S-200, usando una PC y el software correspondiente Desarrollo de la práctica: PROGRAMACION DE UN PLC USANDO UNA COMPUTADORA PERSONAL Los fabricantes de PLC s proporcionan, además de su programador portátil, un programa para que puedan ser programados a través de una PC. Para poder conectar el PLC a la PC también suministran un adaptador de comunicación serial. Estos programas normalmente son implementados para ambiente DOS o para ambiente WINDOWS. Están provistos de editores gráficos que nos permiten implementar el programa de control del PLC en la PC, inclusive directamente como un diagrama de escalera, MUCHAS VENTAJAS, ENTRE ELLAS : FACILIDAD PARA PROGRAMAR IMPRESIÓN DEL PROGRAMA Y SU DOCUMENTACIÓN SIMULACIÓN DEL PROGRAMA RASTREO DE LA EJECUCIÓN DEL PROGRAMA DE CONTROL RESPALDO DE LOS PROGRAMAS EN MEDIOS MAGNETICOS FACILIDAD DE REVISIÓN Y CORRECCIÓN DE PROGRAMAS SE PUEDE USAR CUALQUIER PC COMPATIBLE CON IBM. EJECUCIÓN DE LOS PROGRAMAS DEL PLC A DISTANCIA
1.-Ejemplo del uso de las operaciones del reloj de tiempo real del Simatic S-2xx I2.1 READ_RTC EN RTC Pasa el RTC al Buffer que empieza en VB400 B4V00 T Carga byte del año al Acumulador 0 VB400 AC0 MOV_B EN IN INC_W EN IN OUT OUT AC0 BUFFER AC0 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 01 05 02 10 30 02 00 04 año 2001 mes mayo día 02 10 hrs. 30 min 20 segs miercoles AC AC Incrementa año 01 + 02 MOV_B EN Regresa byte de AC0 al buffer AC0 VB400 IN OUT READ_RTC EN T VB400 RTC Actualiza RTC VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 VB4 02 05 02 10 30 20 00 04 Problema : se requiere que un motor conectado en la salida Q0.0 se prenda todos los domingos del año en curso a las 2 pm, que se mantenga prendido por 35 minutos y después se apague. Cargue usando el STEP 7 el programa que resuelve el problema mencionado y compruebe que opere como es esperado.
I2.1 READ_RTC EN ;Cargar el RTC al buffer VB400 VB400 T MOV_B EN ; Cargar la hora en BCD al AC0 VB403 I OUT AC0 AC0 BCD I EN I OUT ; Convertir valor de la hora en BCD a entero (16 bits) y dejar en AC0 AC0 VB404 MOV_B EN I OUT ; Cargar los minutos en BCD a AC1 AC1 BCD_I EN ; Convertir los minutos de BCD a entero (16 bits) y dejar en AC1 AC1 I OUT AC1 AC0 14 VB407 1 == == M0.1 M0.0 ; si es domingo y son las 14 horas prender motor en Q0.0 y mantener prendido (memoria con M0.0 ) M0.0 AC1 35 ; si ya han transcurrido 35 minutos apagar motor == M0.1 M0.0 Q0.0 Reporte : Reporte sus comentarios y sus conclusiones, proponga una o más aplicaciones para este reloj de tiempo real del Simatic.