TEMA I CONTENIDO Introduccin a los automatismos Controlador

TEMA I. CONTENIDO: Introducción a los automatismos. Controlador Lógico Programable (PLC) Breve Historia. Clasificación de sistemas y señales. Lógica cableada vs. Programada. Ventajas y desventajas. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 1

Componentes de un lazo automático de control ALARMA PUNTO DE OPERACIÓN (CONSIGNA) REGISTRADOR INDICADOR Controlador TRANSMISOR ENTRADA ELEMENTO FINAL DE CONTROL PROCESO SALIDA PERTURBACION AGENTE 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 2

Componentes de un lazo automático de control 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 3

Autómatas programables Dispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso • CPU • Comunicaciones • Tarjetas I/O • Alimentación 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 4

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Desarrollo histórico de los PLC. . - Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley. . - En 1969, el primer controlador programable entro al mercado en la industria automotriz. La empresa Bedford Associates (Bedford, MA) propuso un sistema al que llamó Modular Digital Controller o MODICON. El MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmente. - En 1974 – 1975. El desarrollo de los microprocesadores incremento el poder de los PLC. Operaciones aritmeticas. Manipulación de datos. Unidades de programación con CRTs. Lenguajes de programación. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 6

Desarrollo histórico de los PLC. . - La habilidad de comunicación entre ellos apareció aproximadamente en el año 1973. El primer sistema que lo hacía fue el Modbus de Modicon. - En 1976 – 1979. En esta etapa se tuvieron mejoras en: Manejo de memoria, control de posicionamiento, manejo de señales analogicas, I/O remotas, mejoras en el software. . - En los años 80 se intentó estandarizar la comunicación entre PLCs. . - En los años 90 se introdujeron nuevos protocolos y se mejoraron algunos anteriores. El estándar IEC 1131 -3 intentó combinar los lenguajes de programación de los PLC en un solo estándar internacional. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 7

Desarrollo histórico de los PLC. . - Hoy en día, los PLC's no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales los controladores proporcional integral derivativo (PID). . - Los PLC's actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido. . 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 8

Funciones que puede realizar un PLC. . - Remplazar sistemas de control. . - Remplaza timer y contadores electromecanicos. . - Realiza operaciones de comparación. . - Realiza operaciones matematicas complejas. . - Remplaza controladores analogicos. . - Realiza diagnosticos de fallas. . - Realiza autodiagnostico del hardware. . - Realiza manejo de información. . - Monitoreo y supervisión de procesos. . - Control de alarmas. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 9

Ventajas Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que: ØNo es necesario dibujar el esquema de contactos ØNo es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande. ØLa lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega. Ø Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. ØMínimo espacio de ocupación. ØMenor coste de mano de obra de la instalación. ØEconomía de mantenimiento. ØAdemás de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías. ØPosibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata. ØMenor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado. ØSi por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 10

Inconvenientes ØComo inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya se encargan de dicho adiestramiento. ØEl coste inicial también puede ser un inconveniente. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 11

Sistemas de eventos discretos Muchos procesos no son continuos Sus variables solo admiten un número finito de valores Los valores de las variables no cambian de forma continua en el tiempo, sino en instantes determinados. Problemas de control lógicos y secuenciales 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 12

ALGUNOS TIPOS DE SEÑALES Señales Análogas Señales Discretas 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 13

Estados discretos Motor: Depósito: Válvula: En marcha o parado Con líquido o vacio Abierta o cerrada 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 14

Instrumentación Detector de nivel mínimo: cuando el nivel desciende del valor mínimo se activa / o desactiva la señal del sensor Circuito cerrado 12/4/2020 Circuito abierto Asig. PLC - Prof. José Borjas 15

Instrumentación Termostato: Cuando la temperatura supera un límite se activa/desactiva el sensor TS Proceso PS Presostato 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 16

Instrumentación Emisor Detector de presencia Receptor Final de carrera 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 17

Instrumentación ~ Válvula on/off Electroválvula Arrancador de motor 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 18

Sistemas combinacionales Asociados a alarmas o lógicas de operación Las respuestas dependen solo de las entradas a través de las funciones lógicas Y, O, NO SI ( condiciones lógicas ) ENTONCES ( acciones) 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 19

Lógica combinacional A. B AND A+B OR Leyes de Morgan A NOT 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 20

Puertas lógicas A B & A. B 1 A+B A 1 A Nomenclatura DIN Las expresiones lógicas pueden asimilarse a circuitos eléctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a presencia o ausencia de señal y la conclusión se expresa en términos de la señal de salida 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 21

Circuitos lógicos C & D A. B + C. D A B & A C B 1 1 1 A (C+B). A & 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 22

Diagramas de contactos Contacto normalmente abierto Contacto normalmente cerrado Las expresiones lógicas pueden asimilarse a circuitos eléctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a contactos cerrados o abiertos y la conclusión se expresa en términos de circula corriente o no 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 23

Diagramas de contactos A A. B B La lampara se enciende si A y B están cerrados A B La lampara se enciende si A ó B están cerrados A+B 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 24

Diagramas de contactos + - A C D B Función lógica: (A+B). C. D 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 25

Relés Dispositivo que permite implementar acciones lógicas y actuar sobre elementos físicos ~ Carga S 1 S 2 bobina SI (S 1= cerrado y S 2= cerrado) ENTONCES carga activada 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 26

Diagrama de contactos bobina de relé + S 1 ó S 2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una señal lógica 0 - 1 S 1 - S 2 X 1 Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 27

S 2 Ejemplo X 2 P 1 S 1 relé La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de producto ~ M + S 1 X 1 P 1 X 1 S 2 X 1 X 2 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 28

Logica Cableada o a relé. Ejm. Control de la puerta de un garage. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 29

Logica Programada. Ejm. Control de la puerta de un garage. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 30

Lógica cableada vs lógica programada. LOGICA CABLEADA (Lógica a relé). . - Se refiere a el control de equipos o sistemas a través de la conexión de dispositivos lógicos como, contactores, relés , push buttons, etc. . - Este término describe los extensos paneles de control a relés que existían o existen antes de la era de los PLCs. . - Lógica cableada es fija y puede ser alterada solo con el recableado de los relés en el panel de control. El PLC ( Lógica programada) utiliza un lenguaje de programación que monitorea las entradas de los dispositivos lógicos, toma decisiones lógicas, y activa o desactiva los dispositivos de salida. . - El cambio en las condiciones o decisiones lógicas se realiza modificando el programa que el PLC ejecuta. No es necesario cambiar las interconexiones entre los dispositivos. Asig. PLC - Prof. José Borjas 31

Procesos Secuenciales A M B Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas 1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 32

Grafos de transición de estados Espera 1 A M B Tanque vacio Descarga Carga 2 Tanque lleno 4 Estados Arranque Operación terminada 3 Operación Transiciones 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 33

TEMA II. CONTENIDO: Estructura Física de los PLC. Arquitectura interna. Fuente. CPU. Tarjetas I/O. Comunicación. Tarjetas específicas. Modos de funcionamiento: Cíclico, Por interrupciones. Introducción a los controladores S 7 de Siemens. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 34

Estructura Física de los PLC: 1. - Autómatas Compactos. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 35

Estructura Física de los PLC: 1. - Autómatas Semimodulares. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 36

Estructura Física de los PLC: 1. - Autómatas modulares. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 37

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Controladores Lógicos Programables. Prof. José Borjas 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 42

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Modulos o tarjetas de Entrada/Salida (I/O). Realizan las siguientes funciones basicas: 1. - Terminales de conexión. 2. - Acondicionamiento de las señales. 3. - Aislamiento. 4. - Indicación. 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 56

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Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI 16 DC 24 V 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 58

Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO 16 DC 24 V/0, 5 A 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 59

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Fuente de Alimentación. Función: Adapta la tensión de red de 120/220 volt. a la de funcionamiento de los circuitos electrónicos internos del PLC. Esquema de principio de PS 307; 5 A 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 61

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Ejecución cíclica de programas 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 63

Ejecución del programa controlada por alarmas 12/4/2020 Asig. PLC - Prof. José Borjas 64

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