Introducción a los automatismos. Controlador Lógico Programable (PLC) 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. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Componentes de un lazo automático de control PROCESO ALARMA SALIDA TRANSMISOR REGISTRADOR INDICADOR Controlador PUNTO DE OPERACIÓN (CONSIGNA) ENTRADA AGENTE PERTURBACION ELEMENTO FINAL DE CONTROL 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Componentes de un lazo automático de control 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Autómatas programables Dispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso CPU Comunicaciones Tarjetas I/O Alimentación 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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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. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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. . 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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. - 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Ventajas Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que: No es necesario dibujar el esquema de contactos No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de  almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande.   La 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.         Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. Mínimo espacio de ocupación. Menor coste de mano de obra de la instalación. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado. Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.   18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Inconvenientes Como 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. El coste inicial también puede ser un inconveniente. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

ALGUNOS TIPOS DE SEÑALES Señales Análogas Señales Discretas 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Estados discretos Motor: En marcha o parado Depósito: Con líquido o vacio Válvula: Abierta o cerrada 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Instrumentación Detector de nivel mínimo: cuando el nivel desciende del valor mínimo se activa / o desactiva la señal del sensor Circuito cerrado Circuito abierto 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Instrumentación Termostato: Cuando la temperatura supera un límite se activa/desactiva el sensor Presostato Proceso TS PS 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Instrumentación Emisor Detector de presencia Receptor Final de carrera 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Instrumentación ~ Válvula on/off Arrancador de motor Electroválvula 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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) 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Lógica combinacional A.B AND A+B OR A NOT Leyes de Morgan 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Puertas lógicas A A A & A.B  1 B A Nomenclatura DIN  1 A+B B 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 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Circuitos lógicos C & D A.B + C.D  1 A & B A A  1 & C (C+B).A  1 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Diagramas de contactos La lampara se enciende si A y B están cerrados A A.B B A La lampara se enciende si A ó B están cerrados B A+B 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Diagramas de contactos + - A C D B Función lógica: (A+B).C. D 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Relés Dispositivo que permite implementar acciones lógicas y actuar sobre elementos físicos ~ Carga bobina SI (S1= cerrado y S2= cerrado) ENTONCES carga activada S1 S2 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Diagrama de contactos bobina de relé + - S1 ó S2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una señal lógica 0 - 1 X1 Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Ejemplo S2 X2 P1 S1 relé ~ X1 M La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de producto + S1 P1 - X1 S2 X1 X2 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Logica Cableada o a relé. Ejm. Control de la puerta de un garage. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Logica Programada. Ejm. Control de la puerta de un garage. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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

Procesos Secuenciales M B Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas 1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga Descarga 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Grafos de transición de estados Espera 1 M Arranque A B Tanque vacio 2 Carga Descarga Tanque lleno 4 Operación terminada 3 Operación Estados Transiciones 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Estructura Física de los PLC. Arquitectura interna. 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 S7 de Siemens. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas Compactos. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas Semimodulares. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas modulares. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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Controladores Lógicos Programables . Prof. José Borjas 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas Controladores Lógicos Programables . Prof. José Borjas

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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. 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI 16 DC 24 V 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO 16 DC 24 V/0,5 A 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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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 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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Ejecución cíclica de programas 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

Ejecución del programa controlada por alarmas 18/04/2017 Asig. PLC - Prof. José Borjas

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