INTRODUCCION AL PLC MICROLOGIX ALLEN BRADLEY DESARROLLO DE PROGRAMAS BÁSICOS CAPITULO 6

 CIRCUITO DE RETENCIÓN.

Los circuitos retención son muy comunes tanto en la lógica del relé como en la lógica del PLC. Esencialmente, un circuito retención es un método para mantener el flujo de corriente después de presionar y soltar un interruptor momentáneo. En este tipo de circuitos, el contacto de retención generalmente está en paralelo con el dispositivo momentáneo.

El circuito de Arranue/Paro del motor que se muestra en la siguiente figura es un ejemplo típico de un circuito de retención. El circuito cableado consiste en un botón de paro o STOP de parada normalmente cerrado en serie con un botón arranque START de inicio normalmente abierto. El contacto auxiliar de retención del contactor está conectado en paralelo con el botón START de arranque para mantener la bobina de arranque energizada cuando se suelta el botón START. 

Observar que el botón STOP se programa con un contacto abierto XIC, esto es debido a que como el pulsador STOP tiene un contacto N.C ya está mandando un bit con una entrada lógica 1, es decir manda a cerrar el contacto STOP programado ( el color verde en sus extremos indica que está cerrado).

Circuito de retención alambrado y programado 

Diagrama de escalera del circuito de retención con RSlogix 500 

CIRCUITOS DE ENCLAVAMIENTO

Se utiliza un circuito de enclavamiento eléctrico para evitar que un equipo funcione bajo ciertas condiciones potencialmente peligrosas o indeseables. La siguiente figura muestra un circuito de control de relé cableado de tres motores interconectado eléctricamente para evitar que los motores operen accidentalmente en un orden diferente a su secuencia apropiada. La característica de enclavamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera:

El motor 1 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 2. El contacto de enclavamiento auxiliar NO M1-2 se utiliza para este propósito.

• El motor 2 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 3.

• El contacto de enclavamiento auxiliar NO M2-2 se utiliza para este propósito.

Circuito de control secuencial de tres motores utilizando lógica cableada

Diagrama de escalera equivalente al control secuencial de 3 motores 

ENCLAVAMIENTO DE SALIDA  (OTL) y DESENCLAVAMIENTO DE SALIDA (OTU)

OTL y OTU son instrucciones de salida retentivas. OTL sólo puede activar un bit, en cambio, OTU sólo puede desactivar un bit. Estas instrucciones se usan generalmente en parejas, con ambas instrucciones direccionando el mismo bit.

Su programa puede examinar un bit controlador por instrucciones OTL y OTU tantas veces como sea necesario.

Operacion de salida Latch y Unlatch

FUNCIONAMIENTO DEL OTL

Cuando asigna una dirección a la instrucción OTL que corresponde a la dirección de una salida física, el dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está activado cuando el bit está establecido (activado o habilitado).

Cuando las condiciones de renglón se convierten en falsas (después de ser verdaderas), el bit permanece establecido y el dispositivo de salida correspondiente permanece activado.

Una vez habilitada, la instrucción de enclavamiento indica al controlador que active el bit direccionado. Desde ese momento en adelante, el bit permanece activado, pese a la condición del renglón, hasta que el bit esté desactivado (típicamente por una instrucción OTU en otro renglón).

FUNCIONAMIENTO DEL OTU

Cuando asigna una dirección a la instrucción OTU que corresponde a la dirección de una salida física, el dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está desactivado cuando el bit está restablecido (desactivado o inhabilitado).

La instrucción de desenclavamiento indica al controlador que desactive el bit direccionado. Desde ese momento en adelante, el bit permanece desactivado, pese a la condición del renglón, hasta que esté activado (típicamente por una instrucción OTL en otro renglón).

EJEMPLO DE SALIDA  LATCH  Y UNLATCH

El funcionamiento de la salida LATCH y UNLATCH se ilustra en el programa de escalera de la Figura 6-55. El funcionamiento del programa se puede resumir de la siguiente manera:

• Tanto la bobina de LACTH (L) como la UNLATCH (U) tienen la misma dirección (O: 2/5).

• Cuando el botón de encendido (I: 1/0) se acciona momentáneamente, el peldaño de retención se vuelve verdadero y el bit de estado de retención (O: 2/5) se establece en 1, por lo que la salida de luz se enciende. El bit de estado permanecerá establecido en 1 cuando se suelte el botón.

• Cuando el botón de apagado (I: 1/1) se acciona momentáneamente, el renglón de desenclavamiento se vuelve verdadero y el bit de estado (O: 2/5) se restablece de nuevo a 0 y la luz se apaga. El bit de estado permanecerá restablecido a 0 cuando se suelta el botón

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INTRODUCCION AL PLC MICROLOGIX ALLEN BRADLEY (DIRECCIONAMIENTO DE INSTRUCCIONES) CAPITULO 5

DIRECCIONAMIENTO DE INSTRUCCIONES

Para completar la entrada de una instrucción de tipo relé, se  debe asignar una dirección a cada instrucción. Esta dirección indica qué entrada del PLC está conectada a qué dispositivo de entrada y qué salida del PLC controlará qué dispositivo de salida.

El direccionamiento de entradas y salidas reales, así como las internas, depende del modelo de PLC utilizado. Los formatos de direccionamiento pueden variar de una familia de PLC a otra, así como para diferentes fabricantes. Estas direcciones se pueden representar en decimal, octal o hexadecimal según el sistema de números utilizado por el PLC. La dirección identifica la función de una instrucción y la vincula a un bit particular en la porción de la tabla de datos de la memoria. La figura de abajo muestra el formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500. Las direcciones contienen el número de ranura del módulo donde están conectados los dispositivos de entrada o salida. Las direcciones están formateadas como tipo de archivo, número de archivo, número de ranura y bit.

En los PLC modulares SLC 500, el procesador o CPU está ubicado en el Slot o ranura “0”, mientras que los módulos de entradas y salidas se ubican en las demás ranuras.

En el siguiente  ejemplo la entrada está en el terminal o bit de entrada 12, en el slot 3 del PLC, por lo que la dirección en el programa para los contactos se escribe como I:3/12

Mientras que la salida está ubicada en el terminal o bit de salida 6 en el slot 4, por lo que la dirección en el programa para las bobinas de salidas se escribe como O:4/6

Formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500.

En el caso de los PLC Allen-Bradley compacto como por ejemplo el Micrologix 1000 la dirección de sus salidas y entradas están en el slot “0” cero en el mismo procesador o CPU, por lo que una entrada se puede direccionar por ejemplo:

El pulsador C, como está conectado en el terminal o Bit número 3 se direcciona como: I:0/3

la lampara Yellow, como está conectada en el terminal o Bit número 2 se direcciona como: O:0/2

Por lo que en estas direcciones asignadas es que se programarán las salidas o entradas a ejecutar.

INSTRUCCIONES DE RAMA O BRANCH

Las instrucciones rama se utilizan para crear rutas paralelas de instrucciones de condición de entrada. Esto permite más de una combinación de entradas (lógica OR) para establecer la continuidad lógica en un renglón. La siguiente figura ilustra una instrucción de ramificación típica. El renglón será verdadero si cualquiera de las instrucciones A o B es verdadera.

Instrucción de ramificación típica 

Ramificación típica en RSLOGIX500

la ramificación de entrada mediante la formación de ramificaciones paralelas se puede utilizar en un programa de aplicación para permitir más de una combinación de condiciones de entrada. Si al menos una de estas ramas paralelas forma una ruta lógica verdadera, la lógica del renglón es verdadera y la salida se activará. Si ninguna de las ramas paralelas completa una ruta lógica, no se establece la continuidad lógica del renglón y la salida se desactivará. En el ejemplo que se muestra en la siguiente A y B, o C proporcionan continuidad lógica y energizan la salida D.

Ramificación en paralelo típica

En la mayoría de los modelos de PLC, se pueden establecer ramas en las partes de entrada y salida de un renglón. Con la ramificación de salida, puede programar salidas paralelas en un renglón para permitir que una ruta lógica verdadera controle múltiples salidas, como se ilustra en lafigua continuación. Cuando la ruta del renglón se hace verdadera, todas las salidas paralelas se vuelven verdaderas. En el ejemplo que se muestra, A o B proporcionan una ruta lógica verdadera a las tres instrucciones de salida: C, D y E.

Salidas en paralelo

INSTRUCCIONES DE RELE INTERNO (B3)

La mayoría de los PLC tienen un área de memoria asignada para lo que se conoce como bits de almacenamiento interno. Estos bits de almacenamiento también se denominan salidas internas, bobinas internas, relés de control interno o simplemente bits internos. Las salidas internas son señales de encendido / apagado generadas por lógica programada. A diferencia de una salida discreta, una salida interna no controla directamente un dispositivo de campo de salida. La salida interna funciona como cualquier salida controlada por lógica programada; sin embargo, la salida se usa estrictamente para fines internos.

La ventaja de usar salidas internas es que hay muchas situaciones en las que se requiere una instrucción de salida en un programa pero no se necesita conexión física a un dispositivo de campo. Si no hay salidas físicas conectadas a una dirección de bit, la dirección puede usarse como un punto de almacenamiento interno. El usuario puede programar bits o puntos de almacenamiento interno para realizar funciones de relé sin ocupar una salida física. De esta forma, las salidas internas pueden minimizar los requisitos de puntos del módulo de salida siempre que sea práctico.

Las salidas internas son simples bit que son almacenados en la memoria y se direccionan como tales. Los controladores SLC 500 o de la serie Micrologix utilizan el archivo de bits B3 para el almacenamiento. El direccionamiento para el bit B3: 1/3 ilustrado en la siguiente figura consiste en el número de archivo seguido de palabras y números de bits.

Los controladores SLC 500 y Micrologix usan el archivo de bits B3 para el direccionamiento de bits interno.

Se puede usar un relé de control interno cuando un programa requiere más contactos en serie de los que permite el renglón. La siguiente figura muestra un circuito que permite solo 7 contactos en serie cuando 12 son realmente necesarios para la lógica programada. Para resolver este problema, los contactos se dividen en dos peldaños. El renglón 1 contiene siete de los contactos requeridos y está programado para controlar la bobina de relé interna B3:1/3. La dirección del primer contacto programado en el renglón 2 es B3:1/3 seguido de los cinco contactos restantes y la salida discreta. Cuando la lógica que controla la salida interna es verdadera, el bit de referencia B3:1/3 se activa o establece en 1. La ventaja de un bit de almacenamiento interno de esta manera es que evita que se utilice un bit de salida.

Control de Rele Programado

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INTRODUCCION AL PLC MICROLOGIX ALLEN BRADLEY (INSTRUCCIONES BÁSICAS) CAPITULO 4

INSTRUCCIÓN (XIC) EXAMINA SI ES CERRADO  / CONTACTO ABIERTO

El símbolo de la instrucción Examinar si está cerrado (XIC) se muestra en la siguiente figura. La instrucción XIC. Esta instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está cerrado.

Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto

Instrucción XIC en RSlogix500

Lo hace examinando el bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente manera:

• El bit de memoria se establece en 1 o 0 según el estado del dispositivo de entrada (físico) o la dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit.

• Un 1 corresponde a un estado verdadero o en condición.

• Un 0 corresponde a un estado falso o condición de apagado.

• Cuando la instrucción Examine-on está asociada con una entrada física, la instrucción se establecerá en 1 cuando hay una entrada física (se aplica voltaje al terminal de entrada), y 0 cuando no hay una entrada física presente (no se aplica voltaje a El terminal de entrada).

INSTRUCCION EXAMINA SI ESTA ABIERTO (XIO)/CONTACTO CERRADO

El símbolo de la instrucción Examinar si está abierto (XIO) se muestra en la  figura de abajo, Esta funciona como un contacto de relé normalmente cerrado. Asociado con cada instrucción XIO hay un bit de memoria vinculado al estado de un dispositivo de entrada o una condición lógica interna en un renglón. Esta instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está abierto. Lo hace examinando el bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente manera:

• Al igual que con cualquier otra entrada, el bit de memoria se establece en 1 o 0, según el estado del dispositivo de entrada (físico) o la dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit.

• Cuando la instrucción XIO se usa para examinar una entrada física, la instrucción se interpretará como falsa cuando haya una entrada física (voltaje) presente (el bit es 1) y se interpretará como verdadera cuando no haya entrada física presente (el bit es 0).

Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado

Instruccion XIO en RSlogix500

INSTRUCCION DE SALIDA OUTPUT ENERGIZE (OTE)

El símbolo de la instrucción bobina de salida, Output Energize (OTE) se muestra en la siguiente figura La instrucción OTE se ve y funciona como una bobina de relé y está asociada con un bit de memoria.

Instruccion OTE en RSlogix500

Esta instrucción le indica al PLC que energice (encienda) o desenergice (apague) la salida. El procesador hace que esta instrucción sea verdadera (análoga a la activación de una bobina) cuando hay una ruta lógica de instrucciones XIC y XIO verdaderas en el renglón. 

El funcionamiento de la instrucción Output Energize se puede resumir de la siguiente manera:

• El bit de estado de la instrucción Output Energize direccionada se establece en 1 para energizar la salida y en 0 para desenergizar la salida.

• Si se establece una ruta lógica verdadera con las instrucciones de entrada en el renglón, la instrucción OTE se activa y el dispositivo de salida conectado a su terminal se activa.

• Si no se puede establecer un camino lógico verdadero o las condiciones del renglón se vuelven falsas, la instrucción OTE se desactiva y el dispositivo de salida conectado a él se apaga.

A veces, los programadores principiantes que están acostumbrados a pensar en términos de circuitos de control de relés cableados tienden a usar el mismo tipo de contacto (NO o NC) en el programa de lógica de escalera que corresponde al tipo de interruptor de campo conectado a la entrada discreta. Si bien esto es cierto en muchos casos, no es la mejor manera de pensar, Un mejor enfoque es separar la acción del dispositivo de campo de la acción de los bits del PLC como se ilustra en siguiente figura Una señal presente hace que el bit NO (1) sea verdadero; una señal ausente hace que el bit NO (0) sea falso. Lo contrario es cierto para un bit NC. Una señal presente hace que el bit NC (1) sea falso; una señal ausente hace que el bit NC (0) sea verdadero.

Separando la acción del circuito exterior y el programa en el PLC

La función principal del programa de diagrama de lógica de escalera es controlar las salidas en función de las condiciones de entrada, como se ilustra en la siguiente figura. Este control se logra mediante el uso de lo que se conoce como peldaño de escalera. En general, un renglón consiste en un conjunto de condiciones de entrada, representadas por instrucciones de contacto, y una instrucción de salida al final del renglón, representada por el símbolo de la bobina.

Diagrama de lógica de escalera

Se hace referencia a cada símbolo de contacto o bobina con una dirección que identifica lo que se está evaluando y lo que se está controlando. La misma instrucción de contacto se puede utilizar en todo el programa siempre que sea necesario evaluar esa condición. Si bien esto es cierto para las instrucciones de contacto XIO y XIC, no se puede decir lo mismo de las instrucciones de la bobina OTE. Un error común para el programador novato es colocar la misma instrucción OTE direccionada en varios peldaños dentro del mismo programa. Esta práctica se debe evitar ya que conducirá a resultados impredecibles del programa. El número de relés lógicos de escalera e instrucciones de entrada y salida está limitado solo por el tamaño de la memoria. La mayoría de los PLC permiten más de una salida por peldaño.

Para que una salida se active o energice, debe existir al menos una ruta lógica verdadera de izquierda a derecha, como se ilustra en la siguiente figura.Una ruta cerrada completa se conoce como que tiene continuidad lógica. Cuando existe continuidad lógica en al menos un camino, se dice que la condición de renglón y la instrucción de salida OTE o bobina son verdaderas. La condición de renglón y la instrucción OTE son falsas si no se ha establecido una ruta de continuidad lógica. Durante la operación del controlador, el procesador evalúa la lógica del renglón y cambia el estado de las salidas de acuerdo con la continuidad lógica de los renglones.

Continuidad lógica

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Introducción al controlador lógico programable Capitulo 3

El program file o archivos del programa son la parte de la memoria del procesador que almacena el programa de lógica de escalera de usuario. El programa representa la mayor parte de la memoria total de un sistema de PLC dado. Contiene la lógica de escalera que controla el funcionamiento de la máquina. Esta lógica consta de instrucciones que se programan en un formato de lógica de escalera.

Data files almacenan la información necesaria para llevar a cabo el programa de usuario. Esto incluye información como el estado de los dispositivos de entrada y salida, valores de temporizador y contador, almacenamiento de datos, etc.

Data Files

La parte del archivo de datos (figura de abajo) de la memoria del procesador almacena el estado de entrada y salida, el estado del procesador, el estado de varios bits y datos numéricos. Se accede a toda esta información a través del programa de lógica de escalera. Estos archivos están organizados por el tipo de datos que contienen y pueden incluir:

• Output (file 0): Este archivo almacena el estado de los terminales de salida para el controlador

Input (file 1): este archivo almacena el estado de los terminales de entrada para el controlador.

• Status (file 2): Este archivo almacena información de operación del controlador y es útil para solucionar problemas de operación del controlador y el programa.

• Bit (file 3): Este archivo se utiliza para el almacenamiento de relays internos del programa.

• Timer (file 4): se utiliza para almacener los temporizadores, , sus valores acumulado y los valores preestablecidos y los bits de estado.

• Counter (file 5): Este archivo almacena el contador, sus valores acumulado y los valores preestablecidos y los bits de estado.

• Control (file 6): Este archivo almacena la longitud, la posición del puntero y el bit de estado para instrucciones específicas como registros de desplazamiento y secuenciadores.

• Integer (file 7): Este archivo se utiliza para almacenar valores de números enteros o información de bits.

• Float (file 8): El archivo flotante se usa para almacenar datos numéricos fraccionarios o valores numéricos mayores que 32,767.

Organización de la memoria en un PLC

El formato de dirección de E / S para la familia de PLC SLC se muestra en la Figura de abajo . El formato consta de las siguientes tres partes:

Parte 1: I para entrada, y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura.

O para salida y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura.

Parte 2: el número de ranura o slot del módulo y una barra diagonal para separar la ranura del tornillo del terminal.

Parte 3: El número de terminal de tornillo.

SCAN DEL PROGRAMA

Cuando un PLC ejecuta un programa, debesaber, en tiempo real, cuándo estáncambiando los dispositivos externos quecontrolan un proceso. Durante cada ciclo, elprocesador lee todas las entradas, tomaestos valores y energiza o desenergiza lassalidas de acuerdo con el programa

Este proceso se conoce como ciclo de exploración del programa. La imagen de abajo ilustra un solo ciclo de operación del PLC que consiste en el escaneo de entrada, escaneo de programa, escaneo de salida y tareas de mantenimiento. Debido a que las entradas pueden cambiar en cualquier momento, repite constantemente este ciclo siempre que el PLC esté en modo RUN.

El tiempo que lleva completar un ciclo scan se llama tiempo de ciclo o de escaneo e indica qué tan rápido puede reaccionar el controlador a los cambios en las entradas.El tiempo requerido para realizar un solo escaneo puede variar de aproximadamente 1 a 20 ms. Si un PLC tiene que reaccionar a una señal de entrada que cambia de estado dos veces durante el tiempo de escaneo, es posible que el PLC nunca pueda detectar este cambio. Por ejemplo, si la CPU tarda 8 ms en escanear un programa, y un contacto de entrada se abre y cierra cada 4 ms, es posible que el programa no responda al estado de cambio del contacto.

TIPOS DE LENGUAJES DE PROGRAMACION

Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes de que el sistema de numeración cambiase por la comisión internacional electrotécnica. De este modo se definieron los siguientes cinco lenguajes:

• Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales;

• Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales;

• Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo escalera);

• Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar a C y, sobre todo a Pascal);

• Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores.

En resumen, los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales (SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques. Sin embargo, los escritos (ST e IL o STL) son listados de sentencias que describen las funciones a ejecutar. Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista diversidad de lenguajes. Los programadores de aplicaciones familiarizados con el área industrial prefieren lenguajes visuales, por su parte quienes tienen formación en electrónica e informática optan, inicialmente por los lenguajes escritos. A continuación se expondrán las características y funciones más básicas de este tipo de lenguajes así como un extracto representativo de cada uno de ellos.

PROGRAMACION EN ESCALERA VS PROGRAMACION EN LENGUAJE DE INSTRUCCIONES

El lenguaje de diagrama de escalera es el lenguaje de PLC más utilizado y está diseñado para imitar la lógica del relé o cableada. El diagrama de escalera es popular para aquellos que prefieren definir acciones de control en términos de contactos de relé y bobinas, y otras funciones como instrucciones de bloque. La Figura de abajo  muestra una comparación de la programación del diagrama de escalera y la programación de lista de instrucciones. La Figura a) muestra el circuito de control cableado del relé original. La Figura b) muestra el diagrama de escalera lógica equivalente programado en un PLC. Tenga en cuenta cuán parecido se parece el programa de diagrama de escalera al circuito de relé cableado. El direccionamiento de entrada / salida es generalmente diferente para cada fabricante de PLC. La Figura c) muestra cómo se podría programar el circuito cableado original utilizando el lenguaje de programación de lista de instrucciones. Tenga en cuenta que la lista de instrucciones consta de una serie de instrucciones que se refieren a las funciones básicas de compuerta lógica AND, OR y NOT.

PROGRAMACION EN BLOQUE DE FUNCION

La programación en bloques utiliza instrucciones que se programan como bloques conectados entre si para realizar ciertas funciones. Los tipos típicos de bloques compuertas lógicas, temporizadores y contadores. Los diagramas de bloques son similares en diseño a los diagramas de bloques eléctricos / electrónicos utilizados para simplificar sistemas complejos. El concepto principal detrás de un diagrama de bloques funcional es el flujo de datos. Los bloques están unidos para completar un circuito que satisface un requisito de control. Los datos fluyen en una ruta desde las entradas, a través de bloques de funciones o instrucciones, y luego hasta las salidas.

El uso de bloques de funciones para la programación de controladores lógicos programables (PLC) está ganando una mayor aceptación. En lugar de la clásica representación de contactos y bobinas de diagrama de escalera o programación lógica de escalera de relé, los bloques de funciones presentan una imagen gráfica al programador con algoritmos subyacentes ya definidos. El programador simplemente completa la información necesaria dentro del bloque para completar esa fase del programa. La Figura de abajo muestra los equivalentes del diagrama de bloques de funciones a los contactos lógicos de escalera

La siguiente figura de abajo  ilustra cómo el diagrama de escalera y la programación del diagrama de bloques funcional podrían usarse para producir la misma salida lógica. Para esta aplicación, el objetivo es encender la luz piloto de precaución PL1 siempre que tanto el interruptor del sensor 1 como el interruptor del sensor 2 estén cerrados. La lógica de escalera consiste en un solo peldaño a través de la alimentación. Este peldaño contiene las dos instrucciones del sensor de entrada programadas en serie con la instrucción de salida de luz piloto.

La solución de bloque de función consiste en un bloque lógico Booleano AND con dos etiquetas de referencia de entrada para los sensores y una etiqueta de referencia de salida única para la luz piloto. Tenga en cuenta que no hay rieles de alimentación en el diagrama de bloques de funciones.

DIAGRAMA DE FUNCIONES SECUENCIALES (SFC)

Este lenguaje de programación para los PLCs se trata de un método gráfico de modelado y descripción de sistemas de automatismos secuenciales, en los que el estado que adquiere el sistema ante el cambio de una entrada depende de los estados anteriores. Se trata de programas que están bien estructurados y cuyos elementos básicos son las etapas, las acciones y las transiciones. De este modo, una secuencia en SFC se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares y que se encuentran conectadas entre sí por líneas verticales. Así, cada etapa representa un estado particular del sistema y cada línea vertical a una transición. Estas transiciones están asociadas a una condición “verdadero/falso”, dando paso así a la desactivación de la etapa que la precede y activación de la posterior.

El lenguaje de programación de diagrama de función secuencial es similar a un diagrama de flujo de su proceso. La programación SFC está diseñada para acomodar la programación de procesos más complejos. Este tipo de programa se puede dividir en pasos con múltiples operaciones que ocurren en ramas paralelas. 

Los elementos básicos de un programa de diagrama de funciones secuenciales son:

• Cuadro de estado: vienen a simbolizar una etapa o un momento en el proceso que se diferencia de los demás. El cuadro inicial, que representa la situación de reset, se representa con un cuadrado doble. A cada uno de estos cuadros se le asocia un número, además cada uno de los cuadros tendrá una o varias acciones asociadas.

Líneas de evolución: representan la unión entre actividades consecutivas, de modo que siempre se recorrerán de arriba hacia abajo, de una etapa a otra. En estas líneas de evolución pueden presentarse actividades secuenciales, divergencias o convergencias.

Transiciones en líneas de evolución: nos indicarán las condiciones lógicas que deben de darse en el entorno para poder hacer una transición de un cuadro de estado al siguiente.

Una etapa se activará cuando estando activa la etapa inmediatamente anterior a ella se cumplan las condiciones de transición que se reflejan en la línea de evolución que conecta una etapa con la siguiente. 

En dicho momento se realizará la transición entre estas dos etapas, desactivándose la etapa anterior y activándose la nueva etapa.

Una acción se deberá ejecutar si la etapa a la que está asociada está activa. Una vez obtenida la secuencia del programa en Grafcet lo siguiente será la implementación en el lenguaje apropiado para el autómata programable, controlador o sistema escogido. La traducción es bastante sistemática y sencilla.

TEXTO ESTRUCTURADO (ST)

El texto estructurado es un lenguaje de texto de alto nivel utilizado principalmente para implementar procedimientos complejos que no se pueden expresar fácilmente con lenguajes gráficos. 

El texto estructurado usa declaraciones para definir qué ejecutar. La siguiente  Figura ilustra cómo la programación de texto estructurado y diagrama de escalera podría usarse para producir la misma salida lógica. Para esta aplicación, el objetivo es energizar SOL1 cuando exista cualquiera de las dos condiciones de circuito siguientes:

• Los interruptores del sensor 1 y del sensor 2 deben estar cerrados.

• Los interruptores del Sensor 3 y Sensor 4 deben estar cerrados y el interruptor del sensor 5 está debe estar abierto.

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Introducción al controlador lógico programable Capitulo 2

La mayoría de los PLC's modulares soportan  hasta 30 o 32 módulos de expansión.

Algunas ventajas de usar un PLC modular  pueden ser:

Su configuración varia de acuerdo a las  necesidades del usuario.

En el caso de expansión y por ello  conectar un mayor número de sensores  y/o actuadores, es posible adicionar  sólo módulos de entrada/salida, sin  necesidad de cambiar el procesador.

En caso de fallas en los módulos de E/S,  es posible aislar el problema y  reemplazar sólo el módulo defectuoso.        

Ejemplo de PLC Modular

Componentes del PLC modular

• El rack o chasis

• La Fuente de alimentación

• El procesador o CPU

• Módulos de Entrada/Salida

El rack o chasis

Es una especie de gabinete que tiene la función de soportar los diferentes módulos que conforman el PLC. Incluye un bus común y conectores por cada slot o ranura (espacio que ocupa un módulo) ubicados en la parte posterior del rack. Estos conectores del rack se interconectan con el conector que tiene cada módulo para que a través de ciertos pines del conector, el módulo reciba la tensión de alimentación y a través de otros pines del conector se comunique con el procesador.      

Ejemplo de chasis en un PLC Modular

LA  FUENTE  DE ALIMENTACIÓN

La fuente de un PLC modular ocupa  generalmente el primer lugar (slot o ranura)  de la izquierda del rack o chasis del PLC.

La alimentación de las fuentes, por lo  general, se diseñan para los siguientes  niveles de voltaje: 24VDC, 110VAC y 220VAC.

Fuente de Alimentación (de Izq. a Der.)

EL  PROCESADOR  O  CPU

La CPU al igual que las computadoras, se  pueden clasificar en función de la  capacidad y de la velocidad de  procesamiento, Los fabricantes, dentro de  sus especificaciones técnicas dan a  conocer, la velocidad de procesamiento en  unidades de ms/Kbyte (milisegundos por  kiloByte.)

Procesador o CPU

MODULO  DE  ENTRADAS  Y  SALIDAS

Debido a que existen una gran variedad de  dispositivos exteriores,  encontramos  también diferentes tipos de módulos de  entrada y salida, cada uno de los cuales  sirve para manejar cierto tipo de señal  (discreto o análogo) a determinado valor de  voltaje o corriente en AC o DC

Estos módulos están diseñados mediante una estructura de cuatro funciones operacionales para el sistema de controlador, ellos son:

• Adquisición: Consiste en el cableado de los captadores desde la máquina o proceso hacia el módulo de entrada.

• Acondicionamiento de la señal: Establece los niveles de tensión de entrada de la máquina, a niveles lógicos convenientes, mediante resistencias limitadoras o, puentes rectificadores para el caso en que la adquisición sea en alterna.

• Señalización: Se dispone de lámparas indicadoras Leds, que permiten la función de diagnóstico más rápido. La tensión para el indicador puede provenir del sistema o del mismo controlador.

• Aislamiento: Las señales son aisladas eléctricamente como físicamente mediante dispositivos electrónicos opto-acopladores.

Todos los módulos tienen también circuitos de filtrado, que suprimen las señales parásitas perjudiciales al funcionamiento del controlador. los circuitos eléctricos equivalentes y elementales de los módulos de entrada discreta para DC y AC representativamente. Ambos tipos de interfase tienen el mismo principio, a diferencia de los de alterna que incluye una etapa previa de rectificación, allí se puede visualizar las cuatro etapas operaciones empezando por la adquisición de la señal, luego es acondicionado por un rectificador o resistencia limitadora, seguidamente es señalizada mediante un led y acoplado ópticamente; observese también que cuenta con una impedancia para el filtrado.

Es importante señalar; que la mayoría de fabricantes de controladores diseñan estos módulos en varias alternativas, principalmente en: la cantidad de canales o terminales de conexión que disponen, el nivel de tensión y la corriente que manejan, con el objeto de adaptar al controlador, las diferentes magnitudes de señales de los procesos industriales y de este modo hacerlos más flexibles.

Tarjeta de entradas

Tarjeta de salidas

DISPOSITIVOS  DE  PROGRAMACIÓN.

Los equipos de programación son los  elementos que permiten la comunicación  entre el usuario y el autómata.

Las funciones principales de un equipo de  programación son:

Introducir los programas en la memoria.  

Editar y modificar programas existentes  en la memoria del autómata.

Detectar anomalías en el formato de  programación.

Visualizar en tiempo real el estado de  entradas y salidas.

Para conectar con el ordenador, los  fabricantes de autómatas han desarrollado  varias interfaces de conexión que permiten  utilizar el PC como dispositivo de  programación

Software de Programación bajo elambiente de windows

Conexion PC-PLC via Ethernet

LENGUAJES  DE  PROGRAMACIÓN

Actualmente existen varios lenguajes de  programación de PLCs, los cuales son  utilizados por los diversos fabricantes. En  general, los lenguajes de programación  más difundidos en nuestro medio son los  siguientes:

Lista de Instrucciones (IL)

Diagrama de Bloques de Funciones (FBD)  

Diagrama de contactos (LD)

Si bien los conceptos fundamentales de la programación de PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias en la organización de la memoria, el direccionamiento de E/S y el conjunto de instrucciones significan que los programas de PLC nunca son perfectamente intercambiables entre diferentes fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, los diferentes modelos pueden no ser directamente compatibles.

El mapa o estructura de memoria para un procesador PLC consta de varias áreas, algunas de las cuales tienen roles específicos. Los PLC Allen-Bradley tienen dos estructuras de memoria diferentes identificadas por los términos sistemas basados en rack y sistemas basados en etiquetas. 

La familia de controladores SLC 500 utiliza una estructura de memoria fija basada en rack. Las direcciones de E/S se derivan utilizando la ubicación de la ranura de los módulos de entrada y salida dentro del rack del PLC. En comparación, el ControlLogix 5000. La serie de controladores utiliza una estructura de memoria basada en etiquetas para asignar y hacer referencia a ubicaciones de memoria. Una etiqueta es un nombre descriptivo para una ubicación de memoria. 

En las estructuras de memoria basadas en etiquetas no hay áreas fijas de memoria asignadas para direcciones de E / S u otros tipos de datos. La organización de la memoria para sistemas basados en bastidor se tratará en detalle en este capítulo y la de los sistemas basados en etiquetas.

La organización de la memoria tiene en cuenta la forma en que un PLC divide la memoria disponible en diferentes secciones. El espacio de memoria se puede dividir en dos grandes categorías: program file y data file. Las secciones individuales, su orden y la longitud de las secciones variarán y pueden ser fijas o variables, según el fabricante y el modelo.

Este tema continuara en la siguiente entrega............

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Introducción al controlador lógico programable Capitulo 1

 

INTRODUCCIÓN

El gran avance tecnológico alcanzó a la  automatización industrial, hoy en día es  cada vez más notorio y significativo que  exige soluciones cada vez más complejas.  Por consiguiente, la tecnología capaz de  resolver tal cometido, será la punta de  lanza en el medio y el principal proveedor  de dispositivos y elementos de control a  nivel mundial.

Robots FANUC en industria automotriz

Todos los procesos industriales  tienen  como finalidad la creación de algún tipo de  producto o servicio, para tal efecto  requieren la ejecución de una secuencia.  Esto es cierto en el caso de fabricación de  piezas a granel.

La secuencia de la operación puede  realizarse con ayuda de algún tipo de  controlador.

En la década de los setenta e inicios de los  ochenta el controlador de la secuencia era  dominado por el uso de relevadores de  contactos mecánicos, mejor conocidos  como "relés", estos se encuentran en el  sistema conectados entre si de modo que  puedan realizar una tarea especifica.

A causa de ello, en gran número de industrias se tenía conocimiento acerca de ese tipo de lógica. Sin embargo puesto que esa lógica tiene serios inconvenientes, como la dificultad para el análisis y diagnóstico de fallas y para la modificación, entre otros, se hizo evidente la necesidad de un sistema más estandarizado y confiable. Estos hechos junto con la aparición y extensión de las funciones lógicas implementadas mediante tecnologías de la microelectrónica dieron como resultado el desarrollo del controlador programable (PLC).

Relevador de contactos mecánicos

Estos hechos junto con la aparición y extensión de las funciones lógicas implementadas mediante tecnologías de la microelectrónica dieron como resultado el desarrollo del controlador programable (PLC).

Tablero de un torno CNC controlado por un PLC

DEFICICION DE PLC

Las siglas PLC proviene de Programmable  Logic Controller, traducido al español  significa Controlador Lógico Programable.

En la actualidad el término Lógico ya no  aplica en el sentido extricto de la palabra,  debido a que al PLC no sólo se le aplica el  control de señales digitales, sino también  en el procesamiento de señales analógicas,  en el campo del control de los procesos  industriales. Por esta razón el PLC es  denominado actualmente Controlador  Programable.

En otras palabras el PLC puede ser definido  como un equipo electrónico digital basado  en un microprocesador, con memoria  programable para almacenar instrucciones  que cumplan funciones especificas.

PLC modular

En el mercado mundial hay un sin-número  de fabricantes que ofrecen en general una  baraja de productos de calidad. Una de las  razones por la cual otros países pueden  lograr precios mas competitivos, es la  incorporación de tecnología de punta en  sus procesos, sus sistemas de control están  formados a base de PLC's y otros equipos  programables.

Es por eso que el PLC se ha convertido en  una de las alternativas más eficientes de la  automatización industrial moderna. En la  mayoría de las industrias se ha percibido La  necesidad de lograr mejores niveles de  productividad y competitividad. Por lo que  hoy en día existe la intención de modernizar  los sistemas de control de las máquinas y  de los procesos y/o de adquirir nuevas  lineas de producción con avanzados  sistemas de control, para poder mejorar la  productividad y competitividad de la  empresa.

PLC = Mejora continua

Ventajas del PLC

La implementación de sistemas automáticos con PLCs presenta muchas ventajas de tipo técnico y económico, frente a alternativas tradicionales. Entre ellas podemos mencionar:

Confiabilidad: los avanzados métodos de fabricación de equipos electrónicos y el riguroso control de calidad que el fabricante realiza, hace que los PLCs sean equipos altamente confiables y no presentan fallas constructivas con frecuencia, a menos que se trate de erradas conexiones e instalaciones, como por ejemplo, las conexiones de sensores o elementos de maniobra en los módulos de entrada/salida.

Menor tamaño: el volumen o espacio ocupado por un PLC en un tablero de control es mucho menor que un tablero de control implementado con dispositivos y aparatos discretos convencionales, tales como relés de control, temporizadores, contadores, programadores, secuenciadores, etc.

Más económico: Un PLC puede sustituir a cualquier dispositivo de control convencional o de tipo electromecánico tal como relés, temporizadores, contadores, programadores, etc. El costo que implica invertir en la adquisición de estos dispositivos supera el costo del PLC; es más, hay también ahorro en la ausencia del cableado, en el menor tamaño del tablero, etc.

Versatilidad: cuando se requiera realizar modificaciones en un sistema de control convencional, resulta muy engorroso, toda vez que es necesario adicionar o cambiar nuevos componentes, instalarlos, realizar el cableado, etc.; en cambio en un sistema con PLC las modificaciones sólo se traducen en cambios realizados en el programa. Además, el tiempo invertido para ambas situaciones es sustancialmente diferente.

Ahorro de energía: con respecto a los tableros convencionales en el que se usan elementos electromecánicos, el consumo de energía es mucho menor debido a que la electrónica utilizada en la fabricación de los PLCs es de bajo consumo.

Rapidez en el diagnóstico de fallas: las fallas son detectadas rápida y fácilmente mediante alguna de las siguientes alternativas:

• A través de los LEDs indicadores de estado del procesador;

• Por medio de los LEDs indicadores de estado de los módulos de entrada/salida

• Mediante el software de programación con el ingreso al modo dinámico del programa y/o el acceso a la memoria de errores de la CPU.

Compatibilidad con elementos sensores y actuadores: la tendencia actual en la fabricación de equipos y sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs dispositivos sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia.

Solución de problemas

FABRICANTES DE PLC' S

Existe una gran variedad de marcas de  PLC'S, para la modernización de los tableros  de control.

Podemos citar, algunas de ellas:  

Allen-Bradley

Siemens  

Telemecanique  

Omron  

Modicon  

General Electric  

Toshiba  

Mitsubishi

Fabricantes de PLCs

SISTEMAS  DE  CONTROL  CON PLC

El PLC desarrolla las mismas o más  funciones que los controladores  tradicionales. En lugar de relés, se cuenta  con un PLC en el tablero eléctrico, y la  lógica se consigue desarrollando un  programa para el PLC.

En vez de una lógica cableada se cuenta  con una una lógica programada, la cual  otorga a estos sistemas una gran  flexibilidad, pues las modificaciones al  circuito de control implican sólo  modificaciones al programa.

El PLC cuenta con una memoria RAM que le permite almacenar el programa. Este programa al ser ejecutado puede hacer que una máquina o un proceso puedan ser controlados con todas las ventajas que se consigue con la electrónica

Memoria RAM de un PLC

Estructura del PLC

Un PLC tiene la misma estructura que cualquier otro sistema programable, es una especie de computadora dedicada. Básicamente esta compuesto por los siguientes componentes de acuerdo al siguiente diagrama.

Estructura interna de un PLC

UNIDAD  CENTRAL  DE  PROCESAMIENTO  ( CPU)

La Unidad Central de Procesamiento es el  cerebro del controlador. Está constituido  básicamente por un microprocesador y la  memoria.

Tiene como misión procesar las señales del  módulo de entradas y actuar sobre el  módulo de salidas en función de las  instrucciones del programa.

Además, debe detectar errores de funcionamiento de propio equipo y señalizarlos a través de un pantalla de información o indicadores LED.

Los PLC Suele disponer de un interruptor (Run/Stop) para poner en marcha y detener la ejecución del programa.

En la carcasa que aloja la CPU suele estar ubicado el interfaz de conexión por el que se realiza la comunicación con la programadora.

La CPU de los autómatas suelen tener dos tipos de memoría: RAM: volátil, se borra cuando el equipo queda sin alimentación eléctrica. EPROM: no volátil, se mantiene aunque cese la alimentación eléctrica.

Para salvaguardar el contenido de la memoria RAM ante cortes de la alimentación, los fabricantes recurren al uso de baterías o condensadores de alta capacidad.

Memoria RAM y EPROM

Fuente de alimentación.

Tiene como misión convertir la corriente alterna de red eléctrica en corriente continua, para alimentar los circuitos integrados y los componentes electrónicos del interior del autómata. Por lo general, la tensión de trabajo interna suele ser de 24 V en corriente continua, pero existen modelos que trabajan a 48V.

Cuando los captadores pasivos están próximos al autómata, pueden ser conectados directamente a la fuente de alimentación. Los captadores de tipo activo también pueden ser alimentados por el propio autómata, pero siempre teniendo en cuenta la corriente que consume cada uno de ellos, para evitar una sobrecargar en la fuente de alimentación. En el caso de utilizar gran cantidad captadores de este tipo, es necesaria una fuente de alimentación externa.

Fuente de alimentacion de un PLC

Módulo de entrada

Este módulo tiene como misión recibir la información procedente del control de un proceso o una máquina. Esta información es procesada por la CPU, según el programa residente en la memoria, a este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores, sensores, detectores de posición, etc.).

Las entradas digitales captan señales de tipo discreto que varían su estado ante cambios de tensión todo o nada. Es decir, el valor máximo o mínimo de la tensión de la alimentación. La CPU detecta un 1 lógico, cuando el valor es máximo, o un 0 lógico, cuando el valor es mínimo.

La alimentación de las entradas digitales se realiza atendiendo al tipo de autómata y a la aplicación que va destinado:

Entradas a 24 Vcc. Se conectan directamente de la fuente de alimentación del autómata o a una fuente de alimentación auxiliar. En este segundo caso, es necesario unir la masa de la fuente auxiliar con la del propio autómata.

Tarjetas de entrada en un PLC

Módulo de salidas

Este módulo tiene como misión enviar las señales de activación y desactivación a los actuadores, (bobinas de contactores, relés, módulos triacs, lámparas, etc.).

La información es enviada por las entradas a la CPU una vez procesada según programa, el procesador genera las órdenes al módulo de salidas para que sean activadas o desactivadas, a su vez, estos cambios se transmiten a los actuadores.

Tarjetas de salida de un PLC

Clasificación de los PLC

Atendiendo a la su modularidad, los autómatas pueden ser clasificados en tres tipos: compactos, semicompactos y modulares.

PLC compactos

Se denominan a aquellos PLCs fabricados en una sola pieza, es decir que sus componentes básicos se encuentran integrados en una sola unidad. En esta unidad se encuentran su procesador, sus interfaces E/S y su fuente de alimentación.

Micrologix 1000 ejemplo de un PLC compacto

Dentro de este grupo cabe destacar los que se han denominado relés programables que algunos fabricantes están desarrollando con gran éxito para aplicaciones domésticas y gestión de pequeña maquinaria. Con un teclado básico, 6 u 8 teclas situado directamente en su frontal, es posible realizar todas las tareas de programación y parametrización disponibles de una forma rápida y sencilla. Además presentan la posibilidad de ser conectadas, con el interface adecuado, a un ordenador personal para la edición, grabación e impresión de programas de usuario.

Características del PLC de Hardware fijo o compacto.

Dado que este tipo de PLC reúne todos los componentes en una sola unidad, ellos tienen un número fijo de canales de entrada/salida, generalmente del tipo digital o discretas. Sin embargo, muchos de ellos soportan un número determinado de módulos de expansión, sobre todo los mini PLCs.

Otros, han diseñado sus micro PLCs con la posibilidad de interconectarse entre ellos, y funcionar como un solo sistema para poder ampliar la cantidad de entradas/salidas.

Las ventajas de un PLC compacto con respecto a uno modular son las siguientes:

• Son más económicos

• Por su construcción compacta son de reducido tamaño

• Algunas marcas incluyen entradas/salidas analógicas

• Son de fácil selección

• Son de fácil instalación Su programación es sencilla

PLC modulares

Se denominan así a los PLCs que tienen sus componentes separados, por bloques y donde cada bloque recibe el nombre de módulo. Entonces, en general, un PLC modular tendrá como mínimo 4 módulos: módulo del procesador, módulo de entrada, módulo de salida y módulo de la fuente. Los módulos se encuentran soportados en un chasis o rack diseñados para ello, o en un riel del tipo omega.

La mayoría de los PLCs modulares soportan hasta 30 o 32 módulos de expansión.

Como un PLC modular está formado por módulos hay que realizar la selección adecuada de estos módulos para lograr una configuración de acuerdo a nuestros requerimientos. Aparte de los módulos básicos que se han mencionado, existe una variedad de módulos adicionales que hacen mejorar las prestaciones de este tipo de PLC.

Algunas de las ventajas del PLC modular pueden ser:

• Su configuración puede variar de acuerdo a las reales necesidades del usuario.

• En caso de ampliaciones y requerimientos de conectar mayor número de sensores y/o actuadores, es posible adicionar sólo más módulos de entrada/salida, sin necesidad de cambiar el procesador.

• En caso de fallas en los módulos de E/S, es posible aislar el problema y reemplazar sólo el módulo defectuoso.

Ejemplo de PLC Modular

Continuara en la siguiente entrega................

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