TEMA I. CONTENIDO: Introducción a los automatismos. Controlador Lógico Programable (PLC) Breve Historia. Clasificación de sistemas y señales. Lógica cableada.

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1 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. 15/09/2019 1 Asig. PLC - Prof. José Borjas

2 Componentes de un lazo automático de control PROCESO ALARMA SALIDA TRANSMISOR REGISTRADORINDICADOR Controlador PUNTO DE OPERACIÓN (CONSIGNA) ENTRADA AGENTE PERTURBACION ELEMENTO FINAL DE CONTROL 15/09/2019 2 Asig. PLC - Prof. José Borjas

3 Componentes de un lazo automático de control 15/09/2019 3 Asig. PLC - Prof. José Borjas

4 Autómatas programables Dispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso CPU Comunicaciones Tarjetas I/O Alimentación 15/09/2019 4 Asig. PLC - Prof. José Borjas

5 15/09/2019 5 Asig. PLC - Prof. José Borjas

6 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. 15/09/2019 6 Asig. PLC - Prof. José Borjas

7 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. 15/09/2019 7 Asig. PLC - Prof. José Borjas

8 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.. 15/09/2019 8 Asig. PLC - Prof. José Borjas

9 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. - 15/09/2019 9 Asig. PLC - Prof. José Borjas

10 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. 15/09/2019 10 Asig. PLC - Prof. José Borjas

11 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. 15/09/2019 11 Asig. PLC - Prof. José Borjas

12 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 15/09/2019 12 Asig. PLC - Prof. José Borjas

13 ALGUNOS TIPOS DE SEÑALES Señales Análogas Señales Discretas 15/09/2019 13 Asig. PLC - Prof. José Borjas

14 Estados discretos Motor: En marcha o parado Depósito: Con líquido o vacio Válvula: Abierta o cerrada 15/09/2019 14 Asig. PLC - Prof. José Borjas

15 Instrumentación Circuito cerrado Circuito abierto Detector de nivel mínimo: cuando el nivel desciende del valor mínimo se activa / o desactiva la señal del sensor 15/09/2019 15 Asig. PLC - Prof. José Borjas

16 Instrumentación Proceso PS TS Termostato: Cuando la temperatura supera un límite se activa/desactiva el sensor Presostato 15/09/2019 16 Asig. PLC - Prof. José Borjas

17 Instrumentación Detector de presencia Emisor Receptor Final de carrera 15/09/2019 17 Asig. PLC - Prof. José Borjas

18 Instrumentación Válvula on/off Electroválvula Arrancador de motor ~ 15/09/2019 18 Asig. PLC - Prof. José Borjas

19 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) 15/09/2019 19 Asig. PLC - Prof. José Borjas

20 Lógica combinacional A.B AND A+B OR  A NOT Leyes de Morgan 15/09/2019 20 Asig. PLC - Prof. José Borjas

21 Puertas lógicas & A B  1 A B A.B A+B  1 A A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 15/09/2019 21 Asig. PLC - Prof. José Borjas

22 Circuitos lógicos &  1 B C (C+B).  A  1 & A B D & C A.B + C.D  1 A AA 15/09/2019 22 Asig. PLC - Prof. José Borjas

23 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 15/09/2019 23 Asig. PLC - Prof. José Borjas

24 Diagramas de contactos A A B B A.B A+B La lampara se enciende si A y B están cerrados La lampara se enciende si A ó B están cerrados 15/09/2019 24 Asig. PLC - Prof. José Borjas

25 Diagramas de contactos A B C D + - Función lógica: (A+B).C. D 15/09/2019 25 Asig. PLC - Prof. José Borjas

26 Relés Dispositivo que permite implementar acciones lógicas y actuar sobre elementos físicos ~ Carga S1 S2 SI (S1= cerrado y S2= cerrado) ENTONCES carga activada bobina 15/09/2019 26 Asig. PLC - Prof. José Borjas

27 Diagrama de contactos bobina de relé S1S2 X1 Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado S1 ó S2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una señal lógica 0 - 1 +- 15/09/2019 27 Asig. PLC - Prof. José Borjas

28 Ejemplo M ~ relé S1P1 X1 + - S1 P1 X1 X2 S2 La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de producto 15/09/2019 28 Asig. PLC - Prof. José Borjas

29 Logica Cableada o a relé. Ejm. Control de la puerta de un garage. 15/09/2019 29 Asig. PLC - Prof. José Borjas

30 Logica Programada. Ejm. Control de la puerta de un garage. 15/09/2019 30 Asig. PLC - Prof. José Borjas

31 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. 31 Asig. PLC - Prof. José Borjas

32 Procesos Secuenciales A B Descarga Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas 1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga M 15/09/2019 32 Asig. PLC - Prof. José Borjas

33 Grafos de transición de estados A B M 1 2 3 4 Arranque Tanque lleno Operación terminada Tanque vacio Estados Transiciones Espera Carga Operación Descarga 15/09/2019 33 Asig. PLC - Prof. José Borjas

34 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. 15/09/2019 34 Asig. PLC - Prof. José Borjas

35 Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas Compactos. 15/09/2019 35 Asig. PLC - Prof. José Borjas

36 Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas Semimodulares. 15/09/2019 36 Asig. PLC - Prof. José Borjas

37 Estructura Física de los PLC: 1.- Autómatas modulares. 15/09/2019 37 Asig. PLC - Prof. José Borjas

38 15/09/2019 38 Asig. PLC - Prof. José Borjas

39 15/09/2019 39 Asig. PLC - Prof. José Borjas

40 15/09/2019 40 Asig. PLC - Prof. José Borjas

41 15/09/2019 41 Asig. PLC - Prof. José Borjas

42 Controladores Lógicos Programables. Prof. José Borjas 15/09/2019 42 Asig. PLC - Prof. José Borjas

43 15/09/2019 43 Asig. PLC - Prof. José Borjas

44 15/09/2019 44 Asig. PLC - Prof. José Borjas

45 15/09/2019 45 Asig. PLC - Prof. José Borjas

46 15/09/2019 46 Asig. PLC - Prof. José Borjas

47 15/09/2019 47 Asig. PLC - Prof. José Borjas

48 15/09/2019 48 Asig. PLC - Prof. José Borjas

49 15/09/2019 49 Asig. PLC - Prof. José Borjas

50 15/09/2019 50 Asig. PLC - Prof. José Borjas

51 15/09/2019 51 Asig. PLC - Prof. José Borjas

52 15/09/2019 52 Asig. PLC - Prof. José Borjas

53 15/09/2019 53 Asig. PLC - Prof. José Borjas

54 -32- 15/09/2019 54 Asig. PLC - Prof. José Borjas

55 15/09/2019 55 Asig. PLC - Prof. José Borjas

56 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. 15/09/2019 56 Asig. PLC - Prof. José Borjas

57 15/09/2019 57 Asig. PLC - Prof. José Borjas

58 Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI 16 DC 24 V 15/09/2019 58 Asig. PLC - Prof. José Borjas

59 Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO 16 DC 24 V/0,5 A 15/09/2019 59 Asig. PLC - Prof. José Borjas

60 15/09/2019 60 Asig. PLC - Prof. José Borjas

61 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 15/09/2019 61 Asig. PLC - Prof. José Borjas

62 15/09/2019 62 Asig. PLC - Prof. José Borjas

63 Ejecución cíclica de programas 15/09/2019 63 Asig. PLC - Prof. José Borjas

64 Ejecución del programa controlada por alarmas 15/09/2019 64 Asig. PLC - Prof. José Borjas

65 15/09/2019 65 Asig. PLC - Prof. José Borjas

66 15/09/2019 66 Asig. PLC - Prof. José Borjas

67 15/09/2019 67 Asig. PLC - Prof. José Borjas

68 15/09/2019 68 Asig. PLC - Prof. José Borjas

69 15/09/2019 69 Asig. PLC - Prof. José Borjas

70 15/09/2019 70 Asig. PLC - Prof. José Borjas

71 15/09/2019 71 Asig. PLC - Prof. José Borjas