Software para Aplicaciones Industriales

UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES INSTITUTO DE POSTGRADO EN ELECTRONICA Y TELECOMUNICIONES - IPET ESPECIALIZACION EN INFORMATICA INDUSTRIAL SOFTWARE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES I ING. OSCAR A. ROJAS POPAYÁN 2002

PRESENTACION La enorme transformación que ha sufrido el control industrial en las últimas décadas, a causa de la aparición de nuevas tecnologías en los campos de la Electrónica, Informática y Telecomunicaciones, que han constituido un constante motor de cambio en el desarrollo y sofisticación de los sistemas automáticos de control provocando profundos cambios en la concepción y diseño de los procesos y en sus métodos de control. Se puede afirmar que los avances tecnológicos de las últimas décadas en el área de la Automatización Industrial, han superado a los progresos que se habían conseguido a lo largo de siglos de la industria mundial. Estos cambios son tan profundos y suceden con tal rapidez que es necesario un constante replanteamiento en los métodos de diseño empleados, a medida que se encuentran disponibles nuevos equipos y se amplían las posibilidades de interconexión entre ellos. A nivel mundial, la disponibilidad de los CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC, Programmable Logic Controllers), con una configuración adaptable a cualquier necesidad y tamaño de instalación hace que haya quedado descartado el empleo de otras técnicas de automatización y se encuentren presentes actualmente en forma masiva en prácticamente todos los sectores industriales. Debido a la diversidad de aplicaciones y sobre todo la gran cantidad y variedad de fabricantes de PLC s y los diferentes modelos que ellos presentan, es importante criterios importantes a tener en cuenta en la selección de un equipo de determinado fabricante, así a manera de ejemplo se presentan las características más importantes de las familias de PLC s del fabricante ALLEN BRADLEY por ser una firma muy popular a nivel mundial y que posee altas y variadas prestaciones funcionales. Adicionalmente, La complejidad del sistema de control alcanzable con los PLC s, hace que sea imprescindible el empleo de métodos sistemáticos, frente al método casi intuitivo que

se ha venido empleando en los diseños de sistemas automáticos de control y el desarrollo de proyectos de Automatización. Por ello, es relevante adoptar un método sistemático de diseño mediante GRAficos Funcionales de Control de Etapas y Transiciones (GRAFCET), que permiten una gran sencillez en el proyecto y explotación de las funciones y posibilidades que ponen a nuestra disposición los PLC s frente a los sistemas clásicos empleados anteriormente. Otro aspecto importante en el área de la Automatización industrial son los sistemas de Control Supervisorio y de Adquisición de Datos (SCADA), los cuales interactuan con los PLC s dentro de un proceso complejo para facilitar el trabajo del hombre, minimizar su intervención y por tanto los errores, así como aumentar la productividad, eliminar los riesgos y peligros de accidente para los operarios y modernizar la empresa. Los sistemas SCADA se soportan en una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables,etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro de la empresa: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc. El curso de Software para Aplicaciones Industriales tiene como objetivo adquirir el conocimiento técnico del entorno moderno de trabajo de los Controladores Lógicos Programables (PLC s), al manejarse con propiedad las nuevas tecnologías en aplicaciones en automatización industrial bajo el enfoque flexible que exige la industria moderna. OSCAR A. ROJAS A.

INDICE GENERAL I. INTRODUCCIÓN. 8 1.1 HISTORIA DE LOS PLC S 8 1.2. ANTECEDENTES. 11 1.3. DEFINICIÓN DE PLC. 13 1.4. PARTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE 16 1.4.1. SECCIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS 17 1.4.2. EL PROCESADOR 19 ARCHIVO DE IMÁGENES DE ENTRADA. 19 ARCHIVO DE IMÁGENES DE SALIDA. 20 UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL. 21 MEMORIA DEL PROGRAMA DE USUARIO. 22 CICLO DE BARRIDO COMPLETO. 27 MEMORIA DE DATOS VARIABLES. 30 1.5. CAMPOS DE APLICACIÓN DEL PLC. 33 1.6. APLICACIONES GENERALES DEL PLC. 33 1.7. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL PLC. 34 1.8. PC Vs PLC. 35 1.9. RESUMEN. 38 II. CARACTERÍSTICAS HW DEL PLC. 41 2.1. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN PLC 41 2.1.1. CRITERIOS FUNCIONALES 44 2.1.2. CRITERIOS TECNOLÓGICOS 46 2.1.3. CRITERIOS OPERACIONALES 47 2.1.4. CRITERIOS ECONÓMICOS 48 2.2. PLC S DE ALLEN BRADLEY 49 2.2.1. SERIE PLC2 50 2.2.2. SERIE PLC3 50 2.2.3. SERIE PLC5 50

2.2.4. SERIE SLC500 51 2.2.5. CONTROL LOGIX 52 2.3. FAMILIA SLC500 53 2.3.1. FAMILIA MICROLOGIX 1000 56 2.3.2. FAMILIA MICROLOGIX 1500 60 2.3.3. CONTROLADOR COMPACTO SLC500 61 2.4. CONTROLADOR MODULAR SLC500 64 2.4.1. EL PROCESADOR 64 2.4.2. EL CHASIS 69 2.4.3. LOS MODULOS DE I/O 71 2.4.3.1. MODULOS DE I/O DISCRETAS 1746 71 2.4.3.2. MODULOS DE I/O ESPECIALES 74 2.5. INSTRUCCIONES PARA CONFIGURACIÓN DEL SLC500 76 2.6. MODULOS DE INTERFACE PARA COMUNICACIÓN 79 2.6.1. MODULO INTERFACE 1747_KE DH_485/RS_232C. 79 2.6.2. ACOPLADOR DE ENLACE AISLADO 1747_AIC. 79 2.6.3. MODULO 1770_KF3 DH485. 80 2.6.4. TARJETA DE INTERFACE 1748-KR. 80 2.6.5. CONVERTIDOR DE INTERFACE 1747-PIC. 82 2.7. MODULOS DE INTERFACE DE OPERADOR 83 2.7.1. MODULO DE OPERADOR REDIPANEL 2705. 83 2.7.2. PANTALLAS DE MENSAJES DATALINER 2706. 84 2.7.3. MODULO DE ACCEO A TABLA DE DATOS. 84 2.7.4. INTERFACE DE OPERADOR BOLETÍN 2707 DTAM PLUS. 85 2.7.5. INTERFACE 2707 DTAM MICRO. 86 2.7.6. BOLETIN DE E/S 1784_TM6. 87 2.7.7. TERMINALES DE OPERADOR 2711 PANELVIEW. 87 2.8. OPCIONES DE PROGRAMACIÓN. 89 2.8.1. SOFTWARE 1747_PA2E. 89 2.8.2. HHT 1747-PT1. 90 2.8.3. SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN RSLOGIX 500. 91

III. CARACTERÍSTICAS HW DEL PLC. 93 3.1. ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA 93 3.1.1. ARCHIVOS DE PROGRAMA 93 3.1.2. ARCHIVOS DE DATOS 93 3.2. ESTRUCTURA DE DIRECCIONAMIENTO 95 3.3. ESTADOS DE OPERACIÓN 96 3.4. PROGRAMACIÓN DE DIAGRAMA EN ESCALERA 97 3.5. INSTRUCCIONES DE LA FAMILIA SLC500 99 3.5.1. INSTRUCCIONES TIPO RELE 99 3.5.2. TEMPORIZADOS Y CONTADORES 100 3.5.3. FUNCIONES DE COMPARACION 104 3.5.4. FUNCIONES LOGICAS Y ARITMÉTICAS 105 3.5.5. CONTROL DE PROGRAMA Y DE DIAGNÓSTICO 108 3.5.6.FUNCIONES DE DESPLAZAMIENTO Y SECUENCIADORES 3.5.7. FUNCIONES DE MANEJO DE DATOS ANALOGICOS 112 3.5.8 INSTRUCCIONES DE MENSAJE 114 3.5.9. DIRECCIONAMIENTO INDEXADO 114 3.5.10. INSTRUCCIÓN PID 115 3.5.11. INTERRUPCIONES DE TIEMPO SELECCIONABLES 117 IV. GRAFCET. 118 4.1. COMPONENTES COMBINACIONALES Y SECUENCIALES. 118 4.2. RESUMEN HISTORICO. 119 4.3. DISEÑO BASADO EN GRAFCET 121 4.4. ELEMENTOS DE BASE DEL GRAFCET 124 4.1.1. LAS ETAPAS. 124 4.1.2. LAS LINEAS DE EVOLUCION 125 4.1.3. LAS TRANSICIONES. 125 4.1.4. LOS REENVIOS. 125 4.1.5. LOS MENSAJES DE INTERPRETACIÓN. 127

4.5. REGLAS DE EVOLUCION DEL GRAFCET. 128 4.6. EJEMPLO DE DISEÑO. 131 4.6.1. 1ª FASE: GRAFCET FUNCIONAL. 131 4.6.2. 2ª FASE: GRAFCET CON SENSORES Y ACTUADORES. 132 4.6.3. 3ª FASE: DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL 133 A. LADDER SECUENCIAL. 133 B. LADDER COMBINACIONAL. 135 4.7. ESTRUCTURAS BASICAS DEL GRAFCET. 136 4.7.1. SECUENCIA LINEAL. 137 4.7.2. DIVERGENCIA Y CONVERGENCIA EN O. 138 4.7.3. DIVERGENCIA Y CONVERGENCIA EN Y. 142 4.8. DIAGRAMAS DE FLUJO Y DIAGRAMAS GRAFCET. 146 4.8.1. WHILE DO O SALTO HACIA DELANTE. 147 4.8.2. REPEAT UNTIL O SALTO HACIA ATRÁS. 148 4.8.3. ESTRUCTURA FOR NEXT 149 V. REDES INDUSTRIALES. 150 5.1. DEFINICIONES 150 5.1.1 NODO 150 5.1.2. CAPA FÍSICA 150 5.1.3. PROTOCOLO 150 5.1.4. INICIADOR 151 5.1.5 CONTESTADOR 151 5.1.6. ENLACE DE DATOS 151 5.1.7 TURNO O TESTIGO 151 5.1.8. RED MULTIMAESTRO 151 5.1.9. ACOPLADOR DE ENLACE AISLADO 151 5.2. CLASIFICACIÓN DE LAS REDES INDUSTRIALES 152 5.2.1 NIVEL DE ENTRADA/SALIDA 152 5.2.2. NIVEL DE CONTROL 152 5.2.3 NIVEL DE GESTIÓN 152

5.3. TIPOS DE REDES DE ALLEN-BRADLEY 153 5.3.1 RED DEVICENET 153 5.3.2. RED DH485 154 5.3.3 RED RIO 155 5.3.4. RED DH+ 156 5.3.5 RED CONTROLNET 158 5.3.6. RED ETHERNET 158 VI. RSVIEW 159 6.1. EXPLORANDO RSVIEW 161 6.1.1 CREACIÓN DE UN PROYECTO 161 6.1.2. ABRIR UN PROYECTO 161 6.1.3 VENTANA PRINCIPAL 162 6.1.4 PROJECT MANAGER 163 6.2. COMUNICACIÓN CON PLC S 163 6.2.1 CONFIGURACIÓN DE CANALES 164 6.2.2 CONFIGURACIÓN DE NODOS 165 6.2.3 CLASES DE SCAN 165 6.3. CREACIÓN DE ETIQUETAS 166 6.3.1 TIPOS DE ETIQUETAS 166 6.3.2 FUENTES DE DATOS 167 6.3.3 EDITOR DE BASES DE DATOS DE ETIQUETAS 168 6.3.4 ETIQUETAS DERIVADAS 168 6.4. CONFIGURACIÓN DE ALARMAS 169 6.4.1 ALARMAS PARA ETIQUETAS ANALOGICAS 169 6.4.2 ALARMAS PARA ETIQUETAS ANALOGICAS 171 6.4.3 SEVERIDAD DE LAS ALARMAS 171 6.4.4 MENSAJES DE ALARMAS 172 6.4.5 REGISTRO HISTÓRICO DE DATOS 172 6.4.6 CONFIGURACIÓN DEL REGISTRO HISTÓRICO DE ALARMAS 6.5. CONFIGURACIÓN DE REGISTROS HISTÓRICOS 173

6.6. CONFIGURACIÓN DE REGISTROS DE ACTIVIDADES 174 6.7. CONFIGURACIÓN DE EVENTOS 175 6.8. CREACIÓN DE PANTALLAS GRÁFICAS 176 6.9. CONTROL SOBRE OBJETOS GRÁFICOS 182 6.9.1. CONTROL DE VISIBILIDAD 184 6.9.2. CONTROL DE COLOR 184 6.9.3. CONTROL DE LLENADO 186 6.9.4. CONTROL DE POSICIÓN HORIZONTAL 186 6.9.6. CONTROL DE POSICIÓN VERTICAL 187 6.9.6. CONTROL DE ANCHURA 188 6.9.7. CONTROL DE ROTACIÓN 188 6.9.8. CONTROL DE TOQUE 190 6.9.10. CONTROL DE DESLIZAMIENTO HORIZONTAL 190 6.9.11. CONTROL DE DESLIZAMIENTO VERTICAL 191 6.9.12. CONTROL DE VERBO OLE 191 6.10. CONFIGURACIÓN DE TENDENCIAS 192 6.11. CREACIÓN DE EXPRESIONES 197 VII. BIBLIOGRAFIA. 198