16/06/2011 1 CONTROLES LOGICOS PROGRAMABLES (PLC) Cátedra: Control de Procesos Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Entre Ríos Aparato digital con memoria programable para el almacenamiento de instrucciones. Permitie la implementación de funciones específicas como: lógica, secuencias, temporizado, conteo y aritmética (Autómatas). El obje ti vo es cont rolar máquinas y proc es os Definición: PLC:
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Aparato digital con memoria programablepara el almacenamiento de instrucciones.Permitie la implementación de funcionesespecíficas como: lógica, secuencias,
C.P.U.: la unidad central de procesamiento es laencargada de la ejecución del programa realizadopor el usuario. Relaciona las salidas en función delestado de las entradas, de manera de lograr elcontrol de un determinado proceso
Entradas: el módulo de entradas es el vínculo delPLC con los elementos distribuidos en el campo(sensores, llaves, pulsadores, etc.), encargados derecoger información sobre el estado actual delproceso. Tipos: discretas, analógicas, especiales,inteligentes.
Arquitectura Interna
Salidas: este módulo es el encargado de establecer elvínculo entre el PLC y los actuadores afectados alproceso. EL mismo toma los resultados provenientesde la CPU y los adapta a niveles eléctricos apropiadospara que puedan ser utilizados por los actuadores.Tipos: discretas, analógicas, especiales, inteligentes.
Memorias: es la encargada de almacenar el sistemaoperativo, programas de aplicación, resultadosintermedios y finales procesados por la CPU, así comotambién el estado de las entradas y salidas (tabla deestado de E/S) en forma temporal o permanente.Tipos: RAM, ROM, EPROM, EEPROM y FLASH.
Nivel 2: Control de variables discretas yanalógicas. Funciones como raíz cuadrada,logaritmo, antilogaritmo, aritmética de dobleprecisión y de punto flotante, funcionestrigonométricas, diferenciación e integración,lazos PID. E/S inteligentes. Conexión en red. Grancapacidad de manejo de datos analógicos ydiscretos.
Por Cantidad de E/S Micro PLC (hasta 64 E/S). PLC pequeño (65 a 255 E/S). PLC mediano (256 a 1023 E/S). PLC grande (más de 1024 E/S).
Clasificación de los PLC’s
Para elegir un PLC….considerar:
Tipo y velocidad del procesador
Cantidad y tipo de memoria
Tipos y cantidad de entradas y salidas
Modularidad de las entradas/salidas
Entradas Especiales
Temporizadores/contadores Tipo de Interfaz de programación
Lenguaje de programación
Recursos de comunicaciones
Protección de propiedad intelectual yseguridad
Medios de ProgramaciónUnidad de programación: suele ser en forma de calculadora.
Es la forma más simple de programar el autómata, y se suele
reservar para pequeñas modificaciones del programa o la lectura
de datos en el lugar de colocación del autómata.
Consola de programación: es un terminal a modo de
computadora portátil que proporciona una forma cómoda de
realizar el programa de usuario y observar parámetros internos
del PLC.
PC: es el modo más potente y empleado en la actualidad. La
comunicación se establece a través de uno de sus puertos series o
Contador creciente Elemento de programa que cuenta eventos
cada vez que sus condiciones de entradacumplan ciertos requisitos.
El número de eventos contados esalmacenado en un registro interno delcontrolador.
Una vez que el valor almacenado (eventoscontados) llegue a un valor determinado(eventos de preset), las condiciones desalidas del contador cambian, las cualespueden ser usadas por el usuario paraproducir por ejemplo: alarmas, detenermáquinas, etc.
La lista de instrucciones (IL o LI) es un lenguaje debajo nivel, similar al lenguaje ensamblador. Con IL solouna operación es permitida por línea. Este lenguaje esadecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar
El diagrama funcional de secuencias (SFC) es unlenguaje gráfico que proporciona unarepresentación en forma de diagrama de flujo. Loselementos básicos son pasos y transiciones.
El funciones de diagramas de bloque (FBD) es unlenguaje gráfico que permite programar elementosque aparecen como bloques para ser cableadosentre si de forma análoga al esquema de uncircuito.
Lenguajes de Programación
Lenguajes de ProgramaciónSegún IEC 1131-3
Para Profundizar en el tema…
Conexiones en RED y comunicacionesindustriales para uno o varios PLC
SCADA
Confiabilidad y seguridad de lossistemas electrónicos de control conPLC
Discretas: solo pueden tomar dos estados: “on/off”
Los modulos pueden venir para 24VCC/ 24VCA /TTL/110 VCA/220 VCA.
Características Técnicas a tener en cuenta: númerode entradas, cantidad de comunes, rango de tensióny corriente, tipo de alimentación, tensiones on/off,corriente máxima, tiempo on-off y tiempo off-on,impedancia de entrada.
Entradas Digitales:
La estructura general de un módulo de Entradas es:
Entradas Digitales:
Rectificador
Acondicionador de
Señal
Indicador deestado
Aislación
Lógica ycomunicación Busde datos principal
Las señales analógicas son corrientes o tensionesdentro de los rangos admitidos por el módulo.
Pueden ingresar al módulo directamente del sistemacuando son eléctricas o caso contrario de utilizatransductor (Ej: presion-->tensión).
Los modulos pueden venir para rangos de 4-20 mA,0-10V, -5/5 V, 1-5V.
Características Técnicas a tener en cuenta: cantidadde bits del conversor A/D, cantidad de canales (de 2a 16), rango de tensión y corriente de entradas,impedancia de entrada y tiempo de conversión.
Es importante considerar los tiempo deconexión desconexión de los dispositivos desalida (circuito de conexión).
Características Técnicas a tener en cuenta: tipode salida (Ej colector abierto NPN, etc.),
número de salidas, cantidad de comunes,rango de tensión - corriente de salida, tipo dealimentación, corriente máxima resistiva porcomún, tiempo on-off y tiempo off-on.
Salidas Digitales:
La estructura general de un módulo de Salidas es:Salidas Digitales:
Las señales analógicas de salida son corrientes otensiones dentro de los rangos admitidos por elmódulo.
Los modulos pueden venir para rangos de 0-20 mA,0-10V.
Características Técnicas a tener en cuenta: cantidadde bits del conversor D/A, cantidad de canales ,rango de tensión y corriente de salidas, tiempo deconversión.
Salidas Analógicas
La estructura general de un módulo de Salida es:
Salidas Analógicas:
Señales desde elPLC
Buffer
Aislación
Multiplexado
Conversor D/A
ProtecciónSeñales alSistema
Entradas / Salidas Especiales Dentro del sistema de E/S de un PLC se
pueden instalar módulos dedicados atareas especiales que no pueden serresueltas eficientemente por la CPU.
• Entradas de termocuplas: incluye unmicroprocesador para linealización de laseñal de entrada, y una junta fría paracompensación.
• Entradas de RTD: Incluye unmicroprocesador para linealización de laentrada.
Entradas / Salidas Especiales
• Entrada de pulsos de alta velocidad:El tiempo que le insume a la CPU resolverel programa del usuario hace que ésta nopueda leer pulsos de alta velocidad. Estosmódulos poseen un procesador dedicado
a esta función y pueden dar señales alcampo y a la CPU al alcanzar valoresprefijados.
Módulos Inteligentes Con el objeto de descargar a la CPU de
tareas que le insumen un tiempo queno es aceptable, o para las que ésta noestá preparada, se dispone de módulosinteligentes.
Algunos de estos módulos cuentan consus propias E/S, mientras que otrosaprovechan la estructura de E/S queofrece el PLC.
Módulos Inteligentes Los módulos inteligentes poseen un
procesador propio que funciona en formaasincrónica con el de la CPU. Ambosprocesadores intercambian datos a travésde la capacidad del módulo inteligente deleer y escribir ciertas posiciones de lamemoria de la CPU principal.
Módulos Inteligentes Algunos de estos módulos inteligentes son:
Módulo BASIC: Programable en lenguajeBASIC, posee uno o varios puertos decomunicación RS-232 ó RS-422.
Módulo PID: Este módulo resuelve uno o varios
lazos PID en forma separada de la CPU principal.La configuración de los lazos se efectúa desde laCPU principal o directamente a través de unpuerto RS-232 ó RS.422 que el módulo posee.
Módulos Inteligentes Módulo ASCII: Almacenan mensajes que
pueden emitirse a través de sus puertos decomunicaciones por orden del programa de laCPU principal.
Módulo de posicionamiento: Es unacombinación de un módulo contador de altavelocidad con salida para motores. Se utilizanpara resolver lazos de posicionamiento enaplicaciones de control numérico o robótica.
Módulos Inteligentes Módulo computador integrado: Son
verdaderas computadoras, con teclado,pantalla, impresoras, conexión en red yalmacenamiento masivo (ya sea en los clásicosdiscos rígidos o en disco RAM que emulan undisco rígido utilizando memoria RAM).
Módulos de comunicación: Son módulosinteligentes especialmente dedicados a tareasde comunicación.