PLC SIEMENS BÁSICO – PARTE 1

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1 PLC SIEMENS BÁSICO – PARTE 1
Ing. Carlos Cornejo Celular:

2 PLC SIEMENS BÁSICO Bienvenidos!! a nuestro curso de PLC Siemens para principiantes. Este curso se recomienda como requisito previo para una formación más avanzada, pero también te puede ser útil si solo deseas aprender conceptos básicos. Este curso cubre los siguientes temas: 1. Descripción general del PLC 2. Hardware del PLC 3. Números, códigos y tipos de datos 4. Entradas y salidas (E/S) 5. Comunicaciones 6. PLC modulares SIMATIC S7 7. Conceptos de programación de PLC 8. Programación básica en diagrama de escalera 9. Programación básica en diagrama de bloques de funciones

3 ¿QUÉ ES UN PLC? 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
La mayoría de las fábricas contienen docenas o incluso cientos de máquinas, desde las más simples hasta las más complejas. Algunas todavía son operadas y controladas solo por trabajadores calificados. Sin embargo, las máquinas más complejas dependen de controladores lógicos programables (PLC). Un PLC es una computadora industrial que se utiliza para controlar máquinas y procesos. Los PLC difieren de las computadoras de oficina en los tipos de tareas que realizan y el hardware y software que requieren. Si bien las aplicaciones específicas varían ampliamente, todos los PLC obtienen entradas de interruptores y sensores, toman decisiones basadas en un programa almacenado y controlan salidas para automatizar máquinas y procesos.

4 ¿QUÉ ES UN PLC? 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
Antes de que se inventaran los PLC, las máquinas a menudo eran controladas por dispositivos electromecánicos con cableado complejo. Este enfoque se llama control cableado. El control cableado todavía se usa para tareas simples, pero para aplicaciones más grandes es difícil de diseñar, instalar y mantener. Debido a que las tareas realizadas por los PLC están controladas por software y valores almacenados internamente, el uso de los PLC ofrece una flexibilidad excepcional. Como resultado, los PLC ahora se utilizan para ejecutar casi cualquier aplicación industrial, y casi todas las máquinas nuevas que llegan a una fábrica tienen un PLC que lo controla. En consecuencia, muchos trabajos industriales requieren conocimiento de PLC.

5 HISTORIA 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
Los primeros PLC se diseñaron para su uso en la industria automotriz a fines de la década de 1960 (Modicon 084). Antes de ese momento, el control de una línea de ensamblaje automático dependía en gran medida de relés electromecánicos, contactores, temporizadores y dispositivos relacionados. Cada año, a medida que se realizaban cambios de diseño en diferentes modelos de automóviles, estos circuitos tenían que volver a conectarse. El recableado de circuitos era una tarea complicada y que requería mucho tiempo, e incluso cuando los relés funcionaron bien inicialmente, el desgaste de todos esos contactos físicos resultó en un mantenimiento costoso. Además, a medida que los procesos de fabricación se volvieron cada vez más complicados, se necesitaron más circuitos de relé. Esto resultó en un costo y complejidad aún mayores.

6 HISTORIA 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
Debido a que los sistemas cableados reemplazados por PLC usaban diagramas de control conocidos como diagramas de escalera, los primeros PLC usaban programas de software de diagrama de escalera, para facilitar que alguien familiarizado con los circuitos de control cableado programe un PLC. Desafortunadamente, cada fabricante de PLC tenía su propia versión de programación de diagrama de escalera. Actualmente, la mayoría de los PLC aún pueden usar la programación de diagrama de escalera, pero el estándar internacional IEC ahora define este lenguaje de programación de PLC. Este mismo estándar también define otros tipos de lenguajes de programación disponibles para los PLC, de modo que puedan usarse para las aplicaciones más complejas.

7 COMPONENTES 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
La mayoría de los PLC tienen una estructura modular. Algunos PLC tienen una estructura modular de tipo bloque, pero la mayoría tiene una estructura modular tradicional. A pesar de su variación en la apariencia, los PLC modulares tienen una organización similar que incluye los siguientes componentes: La unidad central de procesamiento (CPU), E/S del sistema y un dispositivo de programación. La unidad central de procesamiento (CPU) es el cerebro del PLC. La CPU almacena y ejecuta el programa de usuario. El sistema de E/S incluye módulos con canales de E/S que se conectan a dispositivos de entrada como interruptores o sensores y a dispositivos de salida controlados por el PLC, como relés o bobinas.

8 COMPONENTES 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
El dispositivo de programación se usa un para cargar el programa en la memoria de la CPU. El dispositivo de programación suele ser una computadora personal industrial con software que le permite crear y modificar programas de PLC. El dispositivo de programación solo está conectado al PLC cuando es necesario. Aunque no es parte de un PLC, una o más interfaces hombre-máquina (HMI) a menudo están conectadas a un PLC para permitir que el personal de la fábrica monitoree o altere una máquina o proceso.

9 ¿CÓMO FUNCIONA EL PLC? 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
Los dispositivos de E/S de PLC a veces son los mismos que los dispositivos utilizados en los circuitos de control cableados, pero la relación de estos dispositivos está determinada por el software denominado programa de usuario que se almacena en la CPU. Este programa se ejecuta de forma repetitiva como parte de un proceso denominado exploración. Después del inicio, una exploración de PLC incluye la siguiente secuencia de operaciones: La CPU lee los estados de los dispositivos de entrada (Read Inputs) y registra esta información en su memoria. La CPU ejecuta el programa de usuario (Execute Program). y cambia los valores de la memoria interna según sea necesario. Mientras esto ocurre, la CPU realiza tareas internas de diagnóstico y comunicación (Diagnostics & Communication). El tiempo requerido para un escaneo depende de las capacidades de la CPU, el tamaño del programa de usuario, el número de E/S y la cantidad de comunicación requerida; sin embargo, debido a que los PLC son muy rápidos, una exploración típica de PLC se mide en milisegundos. Esto significa que el tiempo de respuesta del PLC desde la lectura de una entrada hasta la reacción cambiando una salida también es muy rápido. La CPU envía información de estado actualizada a los dispositivos de salida (Update Outputs) a través del sistema de E/S. Este proceso se repite continuamente mientras el PLC esté en el modo de ejecución.

10 ENTRADAS Y SALIDAS 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC
Aislamiento Canales de entrada Los dispositivos de entrada suelen ser interruptores o sensores que envían señales eléctricas a la CPU a través de canales de entrada en los módulos de señal de entrada. Del mismo modo, los dispositivos de salida reciben señales eléctricas de la CPU a través de canales de salida en los módulos de señal de salida. Estos dispositivos de salida a veces se llaman actuadores y se utilizan para controlar una máquina o proceso. Dispositivos de entrada (Interruptores o sensores, etc.) Aislamiento Canales de salida Los PLC tienen dos amplias categorías de E/S: digitales y analógicas. Los dispositivos de E/S digitales, llamados dispositivos discretos (0 o 1), están conectados a canales de E/S digitales. Los dispositivos de E/S analógicas utilizan señales de voltaje o corriente variables y están conectados a canales de E/S analógicas. Se usan en aplicaciones donde se controlan o monitorean cantidades variables, como temperatura, presión, velocidad de flujo, etc. Dispositivos de salidas (bombillos, bobinas, etc.)

11 UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU) S7-1200 CPU Inputs Channels La unidad central de procesamiento (CPU), es el cerebro de un PLC. La CPU almacena el programa de usuario, los bits de estado de E/S y otros datos. También ejecuta repetidamente la exploración del PLC como se describió anteriormente. Como parte de este proceso de escaneo, la CPU recibe información de los dispositivos de entrada desde los canales de entrada y envía información a los dispositivos de salida desde los canales de salida. Outputs Channels Inputs Signal Module Outputs Signal Module S7-1500 CPU Las CPU SIMATIC S tienen una pequeña cantidad de canales de E/S en la misma carcasa. La mayoría de estas CPU también tienen la capacidad de conectarse a módulos de señal E/S para tener canales adicionales. La mayoría de los otros PLC SIMATIC tienen todos los canales de E/S en los módulos de señal de E/S.

12 UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU) I/O Signal Module Communication Module S7-1200 CPU Las CPU S y S tienen una o más conexiones de comunicación, denominadas puertos. Un puerto de comunicación está diseñado para un tipo específico de comunicaciones. Cuando se requiere un tipo diferente de comunicaciones o cuando se requieren puertos de comunicación adicionales, se utilizan uno o más módulos de comunicación. Communication Port Communication Port

13 DISPOSITIVOS DE ENTRADA
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC DISPOSITIVOS DE ENTRADA Un módulo de señal de entrada digital convierte este valor en una señal de CC de bajo nivel que representa la condición de encendido o apagado del dispositivo de entrada. Para cada dispositivo de entrada digital, la última condición de encendido o apagado se almacena en la CPU. Los dispositivos de entrada analógica proporcionan un voltaje o corriente variable a un módulo de señal de entrada analógica. Este voltaje o corriente variable representa una condición en una máquina o proceso, como temperatura, presión, vibración, velocidad de flujo, peso, nivel de fluido, etc. Pushbutton Selector Switch Limit Switch Proximity Switch Los dispositivos de entrada digital proporcionan una señal de encendido o apagado (ON/OFF, 0 o 1) a un módulo de señal de entrada digital en respuesta a una entrada del operador o un cambio de condición en una máquina o proceso. El dispositivo de entrada puede funcionar con corriente continua (CC) o corriente alterna (CA). Un módulo de señal de entrada analógica convierte cada valor de corriente o voltaje en una señal de CC de bajo nivel y la envía a la CPU. Para cada dispositivo de entrada analógica, el último valor recibido del dispositivo se almacena como un número en la CPU.

14 DISPOSITIVOS DE SALIDA
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC DISPOSITIVOS DE SALIDA Sin embargo, a menudo, el dispositivo de salida digital se usa para causar un cambio en una máquina o proceso, como arrancar o parar un motor o bomba. Los dispositivos de salida analógica reciben una señal de voltaje o corriente variable desde un módulo de señal de salida analógica. Por ejemplo, un medidor analógico en un panel de operador podría usarse como un dispositivo de salida analógica para mostrar una condición en una máquina o proceso. Indicator Light Relay Motor Starter Signaling Column Signal Light Sin embargo, a menudo se usa un dispositivo de salida analógica para controlar una máquina o proceso. Por ejemplo, las salidas analógicas de un PLC podrían usarse para controlar los variadores de CA que, a su vez, controlan las bombas que llenan y drenan un tanque de almacenamiento. Los dispositivos de salida digital se activan o desactivan mediante señales de los módulos de señal de salida digital. Por ejemplo, se puede encender una luz indicadora en el panel del operador para indicar que una máquina está funcionando.

15 INTERFACES HUMANO-MÁQUINA (HMI)
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC INTERFACES HUMANO-MÁQUINA (HMI) Los dispositivos de entrada y salida a menudo se usan para interconectar paneles con luces e interruptores a uno o más PLC para que el personal de operación y mantenimiento pueda monitorear y controlar una máquina o proceso. Cada vez más, las interfaces hombre-máquina (HMI) también se utilizan para fines similares. La capacidad de los paneles HMI abarca desde simples dispositivos de teclado hasta paneles con la capacidad de mostrar gráficamente un proceso completo. Una HMI también puede ser un dispositivo móvil que permite libertad de movimiento para el personal de operación o mantenimiento.

16 DISPOSITIVO DE PROGRAMACIÓN
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC DISPOSITIVO DE PROGRAMACIÓN Un dispositivo de programación es a menudo una computadora personal (PC) con software que le permite programar un PLC. Casi siempre se utiliza una PC industrializada para que pueda funcionar de manera confiable en un entorno de fábrica. El dispositivo de programación con frecuencia tiene una funcionalidad adicional dependiendo del software utilizado. Por ejemplo, un dispositivo de programación que ejecuta el software Siemens Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) se utiliza en todas las fases del diseño, operación y mantenimiento de sistemas que pueden incluir PLC, HMls, PC, unidades electrónicas y dispositivos relacionados.

17 CONCEPTOS DE PROGRAMACIÓN
1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PLC CONCEPTOS DE PROGRAMACIÓN Ladder Diagram (LAD) Function Block Diagram (FBD) Hay múltiples formas de programar un PLC. Hubo un tiempo en que los lenguajes de programación del PLC variaban con el fabricante del PLC. Sin embargo, en general, los PLC fabricados en los últimos años se programan utilizando un lenguaje definido en una especificación internacional, IEC Dos de los lenguajes de programación definidos en esta especificación son el diagrama de escalera (LAD) y el diagrama de bloques de funciones (FBD).