Autómatas Programables (PLC)

Autómatas Programables (PLC) 1 Automatización industrial Utilización de técnicas y equipos para el gobierno de un proceso industrial, de tal forma que ese sistema funcione de forma autónoma, con poca o ninguna intervención humana. Control Manipulación indirecta de las magnitudes de un sistema denominado planta a través de otro sistema denominado sistema de control Automática Ciencia que estudia la automatización y sus aplicaciones. Conjunto de las técnicas desarrolladas con el fin de reducir y eliminar la intervención humana en la producción o en el funcionamiento de bienes y servicios. 2 1

Objetivos de la automatización Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma. Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad. Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo. Integrar la gestión y producción. Incrementar la productividad, la calidad y precisión de los productos 3 Sistema de control 4 2

Señales de E/S de la unidad de control 5 Implantación de sistemas de control Sistemas cableados (Neumática, interruptores, relés, puertas lógicas). Control totalmente fijo. Muy rápidos en el caso de puertas lógicas. Sistemas programables (PLCs y ordenadores industriales). Programables. Generalmente muy flexibles. PLC (Programmable Logic Controller) Un autómata programable industrial (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la 6 instalación. 3

Autómata Programable (PLC): funciones básicas Detección: lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación. Mando: elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores. Dialogo hombre maquina: mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso. Programación: para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina. 7 Autómatas Programables: hardware 8 4

Autómatas Programables (PLC): software Sistema Operativo Residente en ROM. Gobierna el hardware del autómata y permite su programación. Facilita la comunicación del programa de control con el hardware. Progrma específico de control Secuencia de operaciones a realizar sobre la planta. 9 Autómatas Programables (PLC) 10 5

Autómatas Programables (PLC) 11 Autómatas Programables (PLC) 12 6

Autómatas Programables (PLC) Cómo programar el PLC para controlar la planta?: Lenguaje de Programación Instrucciones para realizar operaciones lógicas. Variables para almacenar resultados intermedios. Variables que se actualicen con el valor de las entradas. Variables conectadas a las salidas. Orientado al bit (tamaño de la variable lógica). 13 Autómatas Programables (PLC) 14 7

Metodología de diseño de automatismos secuenciales: GRAFCET GRAFCET (GRÁfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones). Es estándar (IEC 848) Metodología para la descripción y diseño del control independiente de la tecnología a utilizar. Permite la descripción gráfica del control del proceso. Es una mejora de la máquina de estado. Fases del diseño del control lógico: Especificación. División del proceso en etapas o fases. Diseño de la parte secuencial para el control de las etapas. Diseño de la parte combinacional de cada etapa. Implantación. 21 Metodología de diseño de automatismos secuenciales: GRAFCET 22 11

GRAFCET: División del proceso en etapas o fases División inicial en operaciones complejas: macroetapas. Ejemplo tunel de lavado: Inicialización, Lavado, Secado División de las macroetapas en etapas. Ejemplo macroetapa Lavado: Humedecer, Pasar rodillos horizontales, Pasar rodillos verticales. Una etapa está bien definida cuando se consigue que las acciones asociadas a dicha etapa sólo dependan de estar en esa etapa y de las entradas. La relación entre entradas y salidas dentro de la etapa es puramente combinacional. El control está bien definido cuando todas las etapas están bien definidas. Cada etapa elemental tiene asociada una variable de estado (0: Etapa desactivada; 1: Etapa activada). A la tabla de entrada/salidas del control hay que añadir las variables de estado. 23 Cuadro GRAFCET: Símbolos gráficos Simbolizan una etapa. La etapa inicial (RESET) se representa con un cuadro con doble línea. Líneas de evolución Unen entre sí la etapas que representan actividades consecutivas. Las líneas se entenderán siempre orientadas de arriba hacia abajo, a menos que se represente una flecha en sentido contrario. Transiciones en las líneas de evolución Representan las condiciones lógicas necesarias para que finalice la actividad de una etapa y se inicie la etapa inmediatamente consecutiva (o etapas). Reenvíos Son símbolos en forma de flecha que indican la procedencia o destino de las líneas de evolución. Esto permite fraccionar un gráfico en subgráficos sin necesidad de líneas que se entrecrucen. 24 12

GRAFCET: Símbolos gráficos 25 GRAFCET: Reglas de evolución Cuando se recorre el gráfico de evolución, por cualquier camino posible, deben alternarse siempre una etapa y una transición. Las transiciones que no tienen asociada una ecuación lógica siempre se cumplen. Una etapa se activará cuando esté activada la etapa anterior y se cumplen las condiciones de transición entre ambas. Una etapa se desactiva cuando se cumplen las condiciones de transición a la siguiente o siguientes. El grafo de evolución debe ser siempre cerrado. Se pueden utilizar macroetapas como etapas: Cada macroetapa debe tener una etapa de entrada y otra de salida. La validación de la transición inmediatamente anterior a la macroetapa activa la etapa de entrada de la misma. Las macroetapas pueden estar anidadas. 26 13

Secuencia lineal. GRAFCET: Estructuras básicas Sólo hay una etapa activa en cada momento. Convergencia y divergencia en O: subprocesos alternativos. Convergencia y divergencia en Y: subprocesos simultáneos. 27 GRAFCET: Convergencia y divergencia en O Subprocesos alternativos. De una etapa se pueden iniciar varios caminos o subprocesos alternativos posibles. Sólo uno de ellos se activa. Termina en la misma o en diferentes etapas. 28 14

GRAFCET: Convergencia y divergencia en Y Subprocesos simultáneos. De una etapa se inician varios caminos simultáneos. El proceso evolucionará por varios caminos a la vez, ejecutando varias tareas simultáneamente. Cuando dos o más caminos en Y convergen en un estado, para que se estado se active se deben haber ejecutado completamente dichos caminos. 29 GRAFCET: Diseño e implementación Diseño parte secuencial del automatismo. Establecer el grafo de evolución con la secuencia de etapas. El número de etapas define el número de variables de estado. Establecer las condiciones de transición: condiciones lógicas para ir de una etapa a otra. Es equivalente a establecer las ecuaciones lógicas de las variables de estado. Para calcular el valor de las variables de estado, sólo se trabaja con el valor antiguo de dichas variables. Diseño parte combinacional de cada etapa del automatismo. Implantación. Establecer para cada etapa las relaciones lógicas entre entradas y salidas. Utilizar un sistema cableado o un sistema programado para realizar la implantación. 30 15

GRAFCET: Movimiento alternativo de tambor lavadora 31 GRAFCET: Movimiento alternativo de tambor lavadora 32 16

Relación entre Grafcet e implantación en PLC 33 GRAFCET: Tren de lavado en serie 34 17

GRAFCET: Tren de lavado en serie 35 18