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II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

Tema:

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO BASADO EN UN

PLC MICROLOGIX 1000

TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

Autor:

EDGAR XAVIER RUIZ ROBALINO

Director de Tesis:

ING. LUIS HIDALGO

Quito, Julio del 2009

III

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor

Edgar Xavier Ruiz Robalino

Revisado por:

Ing. Luis Hidalgo

IV

AGRADECIMIENTO

A mi esposa e hijos, que fueron un apoyo incondicional para el cumplimiento de un

objetivo anhelado por mi persona y por todos aquellos que estiman el alcance de nuevos

conocimientos para beneficio del desarrollo profesional.

A mis profesores de la carrera universitaria que lideraron a cabalidad la enseñanza de

cada de una de las cátedras por ellos impartidas.

A mi director de tesis Ing. Luis Hidalgo por la comprensión y paciencia hacia el

desarrollo de la presente tesis.

V

DEDICATORIA

A Dios por brindarme con bondad todas las oportunidades que me fueron entregadas

con amor

A mi esposa Mónica mi hijo Miguel y mi hija Micaela, por ser el motivo de superación

y mejora

A mis padres por su perseverante inclinación hacia el conocimiento de las ciencias de la

ingeniería

VI

RESUMEN

La presente tesis fue desarrollada en base a la experiencia laboral por parte del autor en

General Motors del Ecuador en donde me desempeñe como especialista de

mantenimiento durante 9 años en donde se realizo el montaje electromecánico y de

control eléctrico de plantas automáticas de pintura en las áreas de primer, esmalte y

elpo.

Esta última con controladores lógicos programables (PLC’s) de última generación que

fueron uno de los primeros en el país en concebir un sistema totalmente automatizado,

claro es que la puesta en marcha, funcionamiento operación y mantenimiento abarcan

áreas tan extensas que, a lo largo de los años se fueron profundizando en el

conocimiento pleno de un proceso que debe darse a conocer a los estudiantes de la

escuela de ingeniería industrial.

Es por esta razón que se decidió desarrollar la presente tesis, con el aval de mis

conocimientos teóricos, técnicos obtenidos antes como tecnólogo electromecánico

previo a la obtención del titulo de ingeniero industrial.

VII

SUMMARY

The following thesis was development in facts an experience come from de author, who

worked for many years ago, in factory of vehicles General Motors of Ecuador. The

principal skill was building industrial plants of paint shop based on program control

logic.

All kinds of programming control manager show a (PLC´s), for first time in our country,

we should know every one of a students of the university because, the “know-how” is a

agreement value for the industrial engineer.

This is a main reason and we decide development the present thesis, my previous

technical degree was a technologic electromechanical giving knowledge for reach, the

up grade industrial engineer

VIII

ÍNDICE GENERAL

Pág.

Carátula……………………………………………………………………………….... I

Revisión……………………………………………………………………………...… II

Agradecimiento…………………………………………………...………………….. III

Dedicatoria…………………………………………………………………………… IV

Resumen………………….……………………………………………………………VI

Summary…………………………………………………………………………….. VII

CAPÍTULO I ................................................................................................................... 1

1 Introducción ................................................................................................................................... 1

1.1 Antecedentes .................................................................................................................................. 2

1.2 Objetivo General .......................................................................................................................... 2

1.3 Objetivos Específicos .................................................................................................................. 2

1.4 Idea a defender ............................................................................................................................. 3

1.5 Justificación de la Investigación ............................................................................................ 3

1.6 Marco de referencia .................................................................................................................... 3

1.7 Marco conceptual ........................................................................................................................ 3

IX

1.8 Metodología de la investigación ............................................................................................. 4

CAPÍTULO II ................................................................................................................. 5

2. Introducción a los Controladores Lógicos Programables PLC’s ............................. 5

2.1. Definición de Controladores Lógicos Programables PLC .......................................... 6

2.2. Principio de un Sistema Automático .................................................................................... 6

2.3. Fases de un estudio en la elaboración de un Automatismo ......................................... 7

2.4. Opciones Tecnológicas ............................................................................................................... 9

2.5. Campos de Aplicación ............................................................................................................. 13

2.5.1. Señalización y Control .................................................................................... 13

2.5.2. Maniobra de Máquinas ................................................................................... 13

2.5.3. Maniobra de Instalaciones............................................................................... 14

2.6. Ventajas e inconvenientes del PLC ..................................................................................... 14

2.6.1. Ventajas del PLC ............................................................................................ 14

2.6.2. Desventajas del PLC ....................................................................................... 14

2.7. Estructura de los Autómatas Programables PLC ........................................................ 15

2.7.1. Estructura Interna ............................................................................................ 15

2.7.1.1. La Sección de Entrada. ............................................................................................ 16

2.7.1.2. Unidad Central de Procesamiento (CPU). ......................................................... 16

2.7.1.3. Sección de Salida ...................................................................................................... 16

X

2.7.2. Estructura Externa ........................................................................................... 18

2.8. Memorias ...................................................................................................................................... 19

2.8.1. Tipos de Memorias .......................................................................................... 20

2.9. Utilización de Memorias ......................................................................................................... 20

2.9.1. Memoria de Usuario ........................................................................................ 20

2.9.2. Memoria de la Tabla de Datos ........................................................................ 20

2.9.3. Memoria y Programa del Sistema ................................................................... 21

2.9.4. Memoria EPROM Y EPROM ......................................................................... 21

2.10.Unidad Central de Proceso (CPU). ..................................................................................... 21

2.10.1. Procesador ................................................................................................... 21

2.11.Unidades De Entrada – Salida (I/O) .................................................................................. 22

2.11.1. Entradas ....................................................................................................... 23

2.11.1.1. Analógicas................................................................................................................... 23

2.11.1.2. Digitales ....................................................................................................................... 23

2.11.2. Salidas ......................................................................................................... 23

2.12.Interfaces ....................................................................................................................................... 24

2.13.Unidad de Programación ........................................................................................................ 24

2.13.1. Programación .............................................................................................. 24

2.13.2. Grabación del Programa .............................................................................. 25

2.13.3. Modos de Servicio ...................................................................................... 25

2.14.Periféricos ..................................................................................................................................... 25

XI

2.15.Tamaño de los Controladores Lógicos Programables PLC’s .................................. 26

2.15.1. Gama Baja ................................................................................................... 26

2.15.2. Gama Media ................................................................................................ 26

2.15.3. Gama Alta ................................................................................................... 26

2.16.Tipos ................................................................................................................................................ 27

2.16.1. Unidades Tipo Calculadora ......................................................................... 27

2.16.2. Consola de Programación ........................................................................... 27

2.16.3. Unidad con PC ............................................................................................ 28

2.17.Manejo e Instalación ................................................................................................................ 28

2.17.1. Organigrama de Utilización del PLC .......................................................... 28

2.17.2. Puesta en Funcionamiento .......................................................................... 29

2.17.3. Programación Básica ................................................................................... 31

2.17.3.1. Modos de servicio de un PLC ............................................................................... 31

2.17.4. Funciones de servicio de un PLC ................................................................ 32

2.17.4.1. Borrado del Programa .............................................................................................. 32

2.17.4.2. Escritura del Programa ............................................................................................ 32

2.17.4.3. Correcciones ............................................................................................................... 32

2.17.4.4. Visualización y lectura de instrucciones ............................................................ 33

2.17.4.5. Búsqueda o localización de instrucciones del programa ............................... 33

2.17.4.6. Revisión o control de sintaxis ............................................................................... 34

2.17.4.7. Inspección del programa ......................................................................................... 34

2.17.4.8. Modificación de contadores y temporizador ..................................................... 34

2.17.4.9. Forzamiento de estados ........................................................................................... 34

XII

2.18.Almacenamiento de la información .................................................................................... 37

2.19.Borrado de memoria EPROM ............................................................................................. 37

2.20.Conexionado de las entradas – salidas .............................................................................. 38

2.20.1. Entradas ....................................................................................................... 38

2.20.1.1. Captadores................................................................................................................... 38

2.20.1.2. Principio de funcionamiento .................................................................................. 39

2.20.1.3. Conexionado de las entradas ................................................................................. 39

2.20.1.4. Captadores o contactos libres de tensión. .......................................................... 39

2.20.1.5. Captadores o contactos con tensión ..................................................................... 39

2.20.2. Salidas ......................................................................................................... 40

2.20.2.1. Actuadores .................................................................................................................. 41

2.20.2.2. Circuitos protectores ................................................................................................ 42

2.20.2.3. Contactos de relés térmicos ................................................................................... 42

2.20.2.4. Protecciones en los procesos contactos de confirmación ............................. 43

2.21.Distintas posibilidades de conexión en las salidas ......................................................... 44

2.21.1. Conexión en un grupo de cuatro salidas comunes o de igual tensión ......... 44

2.21.2. Acoplamiento directo e indirecto de cargas ................................................ 44

2.21.3. Acoplamiento de actuadores de gran consumo ........................................... 44

2.23.Instalación, puesta a punto y mantenimiento ................................................................. 45

2.24.Condiciones ambientales del entorno ................................................................................ 45

2.25.Distribución de componentes ................................................................................................ 46

XIII

2.26.Cableado ........................................................................................................................................ 47

2.27.Alimentación ................................................................................................................................ 47

2.28.Puesta a punto y en servicio................................................................................................... 48

2.29.Verificación de las partes físicas .......................................................................................... 49

2.30.Verificación del sistema automático ................................................................................... 49

2.31.Mantenimiento ............................................................................................................................ 50

2.31.2. Mantenimiento preventivo .......................................................................... 50

2.31.3. Inspección visual ......................................................................................... 50

2.31.4. Condiciones ambientales ............................................................................. 51

2.31.5. Medidas de tensión de alimentación ........................................................... 51

2.31.6. Localización y reparación de averías .......................................................... 51

2.32.Instrucciones y programas ..................................................................................................... 52

2.33.Tipos de elementos .................................................................................................................... 53

2.34.Consideraciones previas a la programación ................................................................... 54

CAPÍTULO III .............................................................................................................. 59

3. Descripción de las partes de un PLC Micrologix 1000 Allen - Bradley ............... 59

3.1. Ventajas ......................................................................................................................................... 60

3.2. Desventajas ................................................................................................................................... 60

XIV

3.3. Especificaciones técnicas ......................................................................................................... 60

3.4. Instalación del PLC Micrologix 1000 ................................................................................ 61

3.5. Funciones de los archivos SLC 500 .................................................................................... 61

3.6. Archivos de programas ........................................................................................................... 62

3.7. Archivo de datos ......................................................................................................................... 62

3.8. Direccionamiento ....................................................................................................................... 64

3.8.1. Direccionamiento de entradas / salidas ........................................................... 64

3.8.2. Direccionamiento de bits................................................................................. 65

3.8.3. Direccionamiento de temporizadores .............................................................. 65

3.8.4. Direccionamiento de contadores ..................................................................... 66

3.9. Instrucciones ................................................................................................................................ 66

3.9.1. Instrucciones de BIT ....................................................................................... 66

3.9.2. Pantalla de instrucciones / direcciones RS Logix .......................................... 67

3.9.3. Conceptos de la lógica de escalera .................................................................. 68

3.9.4. Continuidad Lógica ......................................................................................... 69

3.9.5. Instrucciones de temporización ....................................................................... 70

3.9.6. Instrucciones de conteo ................................................................................... 71

3.9.7. Uso de temporizadores y contadores............................................................... 71

CAPÍTULO IV .............................................................................................................. 73

XV

4. Aplicaciones de circuitos didácticos con el PLC Micrologix 1000 ......................... 73

4.1. Enlace Serie .................................................................................................................................. 73

4.2. Enlace Paralelo ........................................................................................................................... 74

4.3. Circuitos Secuenciales .............................................................................................................. 74

4.4. Practicas de carga y descarga de programas .................................................................. 75

4.4.1. Cómo crear un archivo de programa ............................................................... 75

4.4.2. Cómo introducir y editar la lógica de escalera ................................................ 77

4.4.3. Cómo crear un programa de control con instrucciones secuenciales .............. 85

CAPÍTULO V ................................................................................................................ 89

5. Control clásico de procesos .................................................................................................... 89

5.1. Sensores Discretos .......................................................................................... 90

5.2. Sensores final de carrera (switch es) ................................................................................. 90

5.3. Sensores ópticos (fotoeléctricos) .......................................................................................... 91

5.4. Sensores capacitivos .................................................................................................................. 93

5.5. Sensores inductivos ................................................................................................................... 94

5.6. Elementos de maniobra a la entrada y salida de un PLC.......................................... 94

5.6.1. Pulsadores ....................................................................................................... 95

5.6.2. Interruptores de protección ............................................................................. 96

XVI

5.6.3. Contactores ...................................................................................................... 96

CAPÍTULO VI .............................................................................................................. 98

METODOLOGIA Y DISEÑO DE PRÁCTICAS ...................................................... 98

6. Elaboración .................................................................................................................................. 98

6.1. Estructuración ............................................................................................................................ 99

6.1.1. Titulo ............................................................................................................... 99

6.1.1. Objetivos ......................................................................................................... 99

6.1.2. Componentes ................................................................................................... 99

6.1.3. Funcionamiento ............................................................................................... 99

6.1.4. Procedimiento ............................................................................................... 100

6.1.5. Programación ................................................................................................ 100

6.1.6. Conclusiones ................................................................................................. 100

6.1.7. Anexo ............................................................................................................ 100

CAPÍTULO VII ........................................................................................................... 101

MANUAL DE PRÁCTICAS ...................................................................................... 101

7 Práctica n.1 ................................................................................................................................. 101

7.1 Titulo: encendido y apagado del sensor final de carrera telemecanique ....... 101

7.2 Práctica n.2 ................................................................................................................................. 104

XVII

7.2.1 Título: encendido y apagado del sensor inductivo pepperl – fuchs .............. 104

7.3 Práctica n.3 ................................................................................................................................. 107

7.3.1 Titulo: encendido y apagado del sensor fotoeléctrico telemecanique xul-

m06031 ...................................................................................................................... 107

7.4 Práctica n.4 ................................................................................................................................. 110

7.4.1 Título: encendido y apagado del sensor capacitivo siemens 3rg1614-6ld00. 110

7.5 Práctica n.5 ................................................................................................................................. 113

7.5.1 Título: utilización de instrucciones de secuencia de tiempo (TON) y conteo

(CTU) 113

7.6 Práctica n.6 ................................................................................................................................. 116

7.6.1 Título: enclavamiento y desenclavamiento de una salida ............................. 116

7.7 Práctica n.7 ................................................................................................................................. 119

7.7.1 Título: Programación de contactos auxiliares o bits ..................................... 119

7.8 Práctica n.8 ................................................................................................................................. 122

7.8.1 Título: enclavamiento y desenclavamiento de un bit auxiliar ....................... 122

7.9 Práctica n.9 ................................................................................................................................. 125

7.9.1 Título: Aplicación de un contador ascendente .............................................. 125

7.10 Práctica n.10 .............................................................................................................................. 128

7.10.1 Título: Aplicación de una instrucción de comparación ............................. 128

XVIII

CAPÍTULO VIII ......................................................................................................... 132

8 Conclusiones .............................................................................................................................. 132

8.1 Recomendaciones ..................................................................................................................... 133

XIX

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla N.2.1 Opciones tecnológicas……......……………………………………………10

Tabla N.2.2 Tipos de elementos que actúan en un programa…………………………..53

Tabla N.3.1 Cuadro de instrucciones de programación Micrologix 1000……………...63

ÍNDICE DE FOTOS

Fotografía N.1 Módulo de control a ser utilizado en el Laboratorio de Control……...138

Fotografía N.2 Módulo de control conectado con el software de programación Rs Logix

vía PC………………………………………………………………………………….139

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Lazo cerrado de un sistema automático………………………………………7

Figura 2.2 Organigrama de las fases de estudio en la elaboración de automatismos…....9

Figura 2.3 Organigrama para el desarrollo de un proceso de lógica cableada………….11

Figura 2.4 Organigrama para el desarrollo de un proceso industrial con un controlador

lógico programable PLC………………………………………………………………..12

Figura 2.5 Diagrama básico de un PC…………………………………………………..15

Figura 2.6 PLC con sus periféricos y unidades de programación………………………17

Figura 2.7 Diferentes tipos de PLC clasificado de acuerdo a su tamaño……………….27

Figura 2.8 Organigrama simplificado para la utilización de un PLC…………………..29

XX

Figura 2.9 Organigrama de puesta en funcionamiento de un PLC……………………..30

Figura 2.10 Organigrama de programación de un PLC………………………………...36

Figura 2.11 Organigrama a seguir para la detección de una avería…………………….52

Figura 2.12 Sentido de la programación en una línea de instrucción…………………..54

Figura 2.13 Sentido de programación de los bloques de contactos…………………….55

Figura 2.14 Máxima cantidad de contactos por bloque número 8……………………...56

Figura 2.15 Forma correcta de programar una salida en la línea de instrucción……….57

Figura 2.16 Forma correcta de programar una instrucción de salida…………………..57

Figura 2.17 Programación de dos instrucciones de salida……………………………..58

Figura 2.18 Programación de contactos auxiliares en un bloque es ilimitada…….……58

Figura 3.1 Partes de un PLC Micrologix 1000…………………………………………59

Figura 3.2 Pantalla de instrucciones, direcciones Rs Logix ………………………...…68

Figura 3.3 Descripción instrucciones de programación……………….………………..69

Figura 3.4 Instrucción Temporizador On Delay……………………….……………….70

Figura 3.5 Instrucción Temporizador Off Delay……………………….………………70

Figura 3.6 Instrucción Contador ascendente…………………………………………...71

Figura 3.7 Instrucción Contador descendente………………………………………….71

Figura 4.1 Programación serie en una línea del software Rs Logix…………………....73

Figura 4.2 Programación paralelo en una línea del software Rs Logix……………...…74

Figura 4.3 Programación instrucciones de tiempo y conteo……………………………74

Figura 4.4 Selección de tipo de procesador de acuerdo al modelo del PLC……………75

Figura 4.5 Pantalla inicial de programación software Rs Logix……………………….76

Figura 4.6 Creación de un archivo principal de programación…………………………77

Figura 4.7 Inserción de una línea de programación rung……………………………….78

XXI

Figura 4.8 Inserción de una jump sub rutine para unir archivos………………………..79

Figura 4.9 Verificación de la instrucción JSR ……………………..…………………..80

Figura 4.10 Línea de instrucción correctamente programada con la instrucción JSR.....81

Figura 4.11 Creación del archivo práctica n.1………………………………………….82

Figura 4.12 Inserción de una línea de instrucción en el archivo práctica n.1…………..83

Figura 4.13 Programación de una instrucción de entrada I:0/1………………………...84

Figura 4.14 Carga de la programación realizada al PLC mediante la instrucción

download………………………………………………………………………………..85

Figura 4.15 Programación de instrucciones de tiempo TON y CTU………………...…86

Figura 4.16. Programación de un BIT auxiliar correspondiente a la instrucción TON...87

Figura 4.17 Programación de la instrucción CTU……………………………………...88

Figura 5.1 Diagrama de cableado a la entrada de un PLC……………………………..91

Figura 5.2 descripción funcionamiento sensor óptico………………………………….92

Figura 5.3 Descripción simplificada de un sensor óptico……………………………...92

Figura 5.4 Principio de funcionamiento de un sensor capacitivo………………………93

Figura 5.5 Comportamiento del campo eléctrico con materiales dieléctrico y

conductor………………………………………………………………………………..93

Figura 5.6 Principio de funcionamiento de un sensor inductivo……………………….94

Figura 5.7 Esquema de maniobra de un PLC…………………………………………..97

Figura 7.1 Sensor final de carrera Telemecanique XCK-M……………………..……101

Figura 7.2 Programación, encendido y apagado sensor telemecanique………...…….102

Figura 7.3 Sensor Inductivo pepperl-fuchs………………………………..…………..105

Figura 7.4 Programación encendido y apagado sensor inductivo pepperl-fuchs…..….105

Figura 7.5 Sensor fotoeléctrico telemecanique xul-m06031…………………………..108

XXII

Figura 7.6 Programación encendido y apagado sensor fotoeléctrico telemecanique.…108

Figura 7.7 Sensor capacitivo Siemens 3rg1614-61100……………………….……… 111

Figura 7.8 Programación encendido y apagado sensor capacitivo Siemens…….…….111

Figura 7.9 Programación secuencial de instrucciones de tiempo TON y conteo CTU.114

Figura 7.10 Programación enclavamiento utilizando la instrucción match (L)…….…117

Figura 7.11 Programación de contactos auxiliares o bits……………………………..120

Figura 7.12 Programación enclavamiento y desenclavamiento BIT auxiliar…………123

Figura 7.13 Programación de un contador ascendente que suma con un pulsador…...126

Figura 7.14 Programación de una instrucción de comparación……………………….129

1

CAPÍTULO I

1 Introducción En la actualidad la competitividad en la industria es muy grande y exigente, por lo que

se requiere la utilización de tecnologías nuevas, y es de gran utilidad que todo

profesional del área industrial debe tener conocimientos de éstas.

Por sus ventajas, el programador lógico programable PLC es de fácil manejo, seguridad,

economía y tiempo hacen que sean mucho más útiles en el campo de la industria.

La carencia de especialistas o personas capacitadas con los conocimientos mínimos para

su manejo y programación hace no solo aconsejable, sino necesario tener un

conocimiento de éste equipo de trabajo, evitando así daños en el mismo, ya sean físicos

como internos en su programación.

La versatilidad en su uso para ciertas aplicaciones, dependerá únicamente del ingenio

del futuro Ingeniero Industrial.

Las varias aplicaciones que se pueden dar a los PLC’s, hacen de él de gran importancia

en la actualidad, y justifican el costo del mismo.

El uso de un PLC se basa principalmente en su programación y su respectiva

visualización por medio de leds a las salidas.

2

1.1 Antecedentes La necesidad de contar con equipos didácticos que guíen a los estudiantes que han

recibido materias teóricas de control eléctrico, en donde se conoce los principios de

funcionamiento y sus aplicaciones en la industria hace que se plantee el diseño de un

sistema de control automático basado en un PLC Micrologix 1000 que servirá como

modulo de prácticas tanto en programación, como en conocimiento de dispositivos de

control y sensores, que se utilizan en la vida real.

1.2 Objetivo General Diseñar un sistema de control automático basado en un PLC Micrologix 1000 que

servirá como modulo de prácticas de control para la facultad de ingeniería industrial

1.3 Objetivos Específicos

Con el fin de conseguir el objetivo general tenemos que conseguir los siguientes

objetivos específicos:

• Construir el modulo de control eléctrico en el que se montaran los componentes

eléctricos para realizar las prácticas.

• Elaborar el manual de prácticas de control que se inicien con la programación de

las instrucciones básicas hasta llegar a las instrucciones mas elaboradas.

3

1.4 Idea a defender

Al desarrollar el sistema de control basado en un PLC, para la facultad de ingeniería

industrial con partes y componentes eléctricos y electrónicos que se utilizan en la

industria obtendremos un mejor conocimiento del funcionamiento y operación de los

mismos por parte de los estudiantes con el fin de crear cultura de mejoramiento de

procesos a través de manejo de variables a programar.

1.5 Justificación de la Investigación

La necesidad de realizar prácticas de control que se acerquen a la realidad de las

industrias hace que la facultad de ingeniería industrial cuente con modulo de control

eléctrico, que realice las mismas, a través de un PLC Micrologix 1000.

1.6 Marco de referencia

• Marco Teórico: Normas de programación eléctrica, Allen – Bradley, Rockwell

Software, RS Logix 500

1.7 Marco conceptual

• Control Automático: En todos los procesos es absolutamente necesario

controlar diversas operaciones como encendido y apagado, espera de tiempo, y

conteo de unidades para mantenerlos dentro de los limites requeridos por el

4

proceso. En los inicios de la era industrial, el operario realizaba un control

manual de estas variables utilizando elementos de accionamiento de acuerdo a su

intuición y experiencia. Debido a la gradual complejidad con que la industria se

ha ido desarrollado ha sido necesaria la automatización progresiva (control

automático) por medio de elementos de control: pulsadores, selectores, sensores,

programadores lógicos controlables que han ido liberando al operador de su

intervención directa.

1.8 Metodología de la investigación

Tomando en cuenta las necesidades del laboratorio de control de la facultad de

ingeniería industrial nos basaremos en técnicas y métodos que serán de ayuda para el

diseño de un sistema de control automático basado en PLC Micrologix 1000

• Explorativa: Mediante este método vamos a establecer cual es el estado actual

del laboratorio de control de la facultad de ingeniería industrial.

• Inductivo: Una vez implementado el sistema se buscará conocer algún tipo de

falencia que se presentaré en el sistema actual.

• Analítico: Mediante este método se hará un análisis imparcial de los problemas

encontrados para llegar al objetivo, el cual será encontrar soluciones óptimas con

el sistema implementado.

• Técnico: Para el desarrollo de la presente tesis se elaborará un manual de

prácticas de control para el mejor entendimiento del sistema.

5

CAPÍTULO II

2. Introducción a los Controladores Lógicos Programables PLC’s La competencia que existe entre una industria y otra, ha sido la parte fundamental para

el desarrollo de nuevas tecnologías con el fin de lograr una mejor producción y

productividad.

Han existido y seguirán existiendo elementos con los cuales se puede realizar el control

de equipos como son temporizadores, relés, contactores, etc. pero en la actualidad con el

uso de éstos equipos se incrementan los problemas, ya que van aumentando los

elementos, los equipos, y cada vez los armarios de maniobra se incrementan más y más,

por ende los riesgos de un posible daño aumentan, siendo su localización difícil de

encontrar.

Con la utilización de la electrónica se facilitó el trabajo ya que los componentes se

redujeron considerablemente, pero el cableado continuaba siendo importante

dificultando su mantenimiento.

Por todo esto la industria veía la necesidad de cambiar los armarios de los equipos

eléctricos por los primeros Autómatas también conocidos como Controladores Lógicos

Programables (PLC), limitados originalmente a los tratamientos de lógica secuencial,

los mismos que se fueron desarrollando en forma rápida y actualmente son muy

utilizados en la industria, para el control de procesos y de máquinas.

6

2.1. Definición de Controladores Lógicos Programables PLC

Un controlador Lógico Programable (PLC) es toda aquella máquina electrónica,

diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. Este

realiza funciones lógicas tales como son: serie, paralelo, temporizadores, contadores y

otros cálculos operacionales.

Un PLC esta constituido por tres partes principales:

Entradas.

Son captadores, los mismos que pueden ser pulsadores, relés térmicos, sensores, señales

de fin de carrera.

CPU:

Es un micro que realiza las operaciones que se requieren.

Salidas:

Dependiendo del PLC pueden ser: por Relé, por Transistor, o por Triacs.

Existen PLC’s que tienen sus tres partes separadas y se les conoce con el nombre de

PLC Modulares. Y existen PLC’s cuyas partes están juntas o compactas.

2.2. Principio de un Sistema Automático

Todo sistema se basa en el concepto de bucle o lazo cerrado, ejemplo:

7

2.3. Fases de un estudio en la elaboración de un Automatismo

El conocimiento previo de los siguientes datos, nos permitirá el desarrollo y la

elaboración correcta de un automatismo.

• Las especificaciones técnicas del sistema o proceso de automatizar y su correcta

interpretación.

Automatismo o parte de control

Captadores

Maquina o proceso operativo

Actuadores

Fuente: Allen Bradley – Controladores Programables Serie Micrologix Guías de Solución Rápida. Autor: Rockwell Automation

Figura 2.1 Lazo Cerrado de un Sistema Automático

8

• La parte económica asignada para no caer en el error de elaborar una buena

opción desde el punto de vista técnico, pero no posible económicamente.

• Los materiales, aparatos, etc., existentes en el mercado que se van utilizar para

diseñar el automatismo, en el mismo que se necesita conocer.

• Calidad de información de los equipos.

• Disponibilidad de la información técnica de los equipos

• Disponibilidad y rapidez en cuanto a recambios y asistencia técnica.

9

2.4. Opciones Tecnológicas

Mediante la lógica cableada y la lógica programada, se procederá a indicar las posibles

opciones tecnológicas de acuerdo a la tabla 2.1.

Inicio

Especificaciones funcionales

Planteamiento de las opciones tecnológicas más eficaces

Estudio económico de las opciones

Toma de decisiones

Lógica Cableada Lógica Programada

Fin

Estudio Previo

Estudio Técnico Económico

Decisión Final

Fuente: Libro Ingeniería de Control Moderna Autor: Ogata K

Figura 2.2 Organigrama de las fases de estudio en la elaboración de automatismos.

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Tabla 2.1 Opciones Tecnológicas

Tipo Familia tecnológica Subfamilias especificas

Lógica cableada Eléctrica

Relés Electromagnéticos

Electro neumática

Electro hidráulica

Electrónica Electrónica Estática

Lógica

programable Electrónica

Microordenador

Mini ordenados

Microsistemas

Autómatas Programables

Fuente: Libro Ingeniería de Control Moderna Autor: Ogata K

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Documentación del proceso, especificaciones funcionales

Inicio

Interpretación del Proceso

Esquema de potencia, mando, del proceso

Especificaciones de materiales, aparatos maniobra

Determinación de tiempos

Montaje y pruebas

Puesta en funcionamiento

Fin

Fuente: Getting Started PLC Micrologix 1000 (Folleto Arranque y Puesta en Marcha) Autor: Allen Bradley

Figura 2.3. Organigrama para el desarrollo de un proceso de lógica cableada

12

Asignaciónde I/O, reles,

temporizadores, contadores

Inicio

Documentación del proceso Memoria de función, planos,etc

Interpretación del proceso a controlar

Diagrama del proceso

Determinación de I/O, temporizadores, contadores, etc.

Elección del autómata

Asignación de I/O, relés, temporizadores, contadores, etc.

Programación diagrama lista de instrucciones. Diagrama de tiempos

Esquema eléctrico de Potencia de proceso

Autómata puesta en funcionamiento

Plano distribución de componentes

automatismo

Puesta en modo RUN Esquema de conexiones I/O del autómata

Proceso a controlarMontajes

Fin

Fuente: Allen Bradley – Controladores Programables Serie Micrologix Guías de Solución Rápida. Autor: Rockwell Automation

Figura 2.4 Organigrama para el desarrollo de un proceso industrial con un controlador lógico programable PLC

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2.5. Campos de Aplicación

Por medio de la evolución que se ha dado del hardware y del software, el campo de los

PLC’s va, extendiéndose cada vez más, ya sea por sus características de diseño y

construcción o por la facilidad del manejo.

Los campos de aplicación para la utilización de los PLC´s se dan fundamentalmente en

aquellas instalaciones en dónde son necesarios procesos de maniobra, control,

señalización, etc.

2.5.1. Señalización y Control

• Chequeo de programas

• Señalización de estado de procesos

2.5.2. Maniobra de Máquinas

• Industria del plástico

• Procesos textiles y de confección

• Procesos de arena y cemente

• Industria automotriz

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2.5.3. Maniobra de Instalaciones

• Calefacción, aire acondicionado, etc.

• Almacenamiento

• Embotelladoras

• Plantas depuradoras de residuos

2.6. Ventajas e inconvenientes del PLC

2.6.1. Ventajas del PLC

Entre las ventajas tenemos:

• Reducción de los elementos de maniobra electromecánica.

• Reducción del espacio

• Confiabilidad del sistema

• Posibilidad de gobernar uno o más de los sistemas

• Tiempos de apertura y cierre exactos

• Consumo de potencia bajo

2.6.2. Desventajas del PLC

• Salidas de baja potencia

• Susceptible a ambientes húmedos, corrosivos.

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• Existe un software de programación para cada PLC.

• Se necesita de personal capacitado

2.7. Estructura de los Autómatas Programables PLC

Aquí conoceremos la parte física o hardware y también la parte interna de un Autómata.

2.7.1. Estructura Interna Para el estudio del hardware interno del PLC se observará el siguiente diagrama de

bloques figura 2.5

Para el entendimiento del Autómata Programable se explicarán cada uno de los bloques:

Dispositivos de entrada o

captadores

Sección de Entrada (Inputs)

CPU

Sección de salida

(Outputs)

Dispositivos de salida o

Actuadores


Figura 2.5 Diagrama básico de un PLC

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2.7.1.1. La Sección de Entrada.

Los dispositivos de entada y captadores son adaptados y codificados de forma

comprensible por el CPU, también se tienen una de los circulitos electrónicos del

autómata, realizando una separación eléctrica entre estos y los captadores.

2.7.1.2. Unidad Central de Procesamiento (CPU).

La unidad central de proceso está diseñada cada día con más frecuencia por un solo

circuito integrado llamado microprocesador. En éste, es en donde se lee el programa y

se efectúan los cálculos y operaciones de entrada y salida correspondientes, es decir el

CPU es el programador del sistema.

2.7.1.3. Sección de Salida

A la sección salida tenemos la decodificación correspondiente de las señales

procedentes del CPU, las mismas que amplifica y controla con ella los dispositivos de

salida o actuadotes, como válvulas, lámparas, relés, etc.

Con las partes descritas se puede decir que se tiene un Autómata, pero para que sea

operativo son necesarios otros elementos como:

• Unidad de alimentación

• Unidad o consola de programación

• Dispositivos Periféricos

• Interfaces

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Unidad de Alimentación.

También conocida como fuente de alimentación, adaptada a la tensión de

funcionamiento de los circuitos electrónicos internos del Autómata, como también a los

dispositivos de entrada.

Unidades de Programación.

Se ha dicho que el CPU elabora las salidas en función de las entradas y de las

instrucciones del programa. En los Autómatas más sencillos es un teclado con display.

Periféricos.

Son todos los elementos auxiliares, que se encuentran independientes del Autómata, que

se une al mismo para realizar su función específica y que facilitan su utilización.

Dispositivos de salida o

Actuadores

Dispositivos de entrada o

captadores

Sección de Entrada (Imputs)

Unidad de Alimentación CPU

Sección de salida (Outputs)

Interfaces

PC Programación

Dispositivos periféricos


Figura 2.6 PLC con sus periféricos y unidades de programación

18

Interfaces.

Son todos los elementos, circuitos o dispositivos electrónicos que permiten la conexión

desde los elementos periféricos hacia el CPU

2.7.2. Estructura Externa

La estructura externa se refiere a la parte física de un Autómata Programable, siendo la

el fabricante el que oferta la magnitud de acuerdo a los requerimientos del proceso a

controlar.

En la actualidad, nuestro medio existen dos estructuras más significativas, las mismas

que son:

• Estructura Compacta

• Estructura Modular

Estructura Compacta.

La estructura compacta en los autómatas, es en si la indicación de un solo bloque de

todas las partes constitutivas como son: entradas, salidas, fuente de alimentación, CPU,

etc.

El autómata se podrá colocar en un armario de control mediante sistemas como: carril,

placa perforada, DIN, etc.

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Estructura Modular

En la estructura modular tenemos que los Autómatas se dividirán en módulos que

realizan funciones específicas.

Se tienen dos tipos de estructuras modulares como son:

• Estructura modular americana

• Estructura modular europea

Americana.

Se caracteriza por tener en un solo bloque el CPU, fuente de alimentación, memorias y

separadas las entradas y salidas.

Europea.

En este tipo de estructura se tiene que cada elemento tiene su propio módulo de trabajo,

y la unidad de programación se une mediante cable conector.

2.8. Memorias

La memoria es cualquier dispositivo que permitirá, almacenar información en forma de

bits (0y1).

20

2.8.1. Tipos de Memorias En la actualidad existen dos tipos de memorias las cuales son:

Memoria RAM.

Es una memoria de acceso aleatorio o memoria de lectura –escritura.

Memoria ROM

Es una memoria sólo de lectura, es decir no tiene acceso a escritura.

2.9. Utilización de Memorias

Para la utilización de una memoria dependerá de la función asignada:

2.9.1. Memoria de Usuario El programa de usuario normalmente se graba en la memoria RAM, ya que ésta además

de ser leída por el microprocesador, podrá ser cambiada la información por el usuario.

2.9.2. Memoria de la Tabla de Datos Esta memoria también es del tipo RAM: podemos encontrar la imagen de los estados de

las entradas y de las salidas, como también los datos numéricos y las variables internas.

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2.9.3. Memoria y Programa del Sistema Esta memoria junto con el procesador forma parte el CPU, se encuentra dividida en dos

áreas que son:

• Memoria del sistema = Memoria RAM

• Memoria del programa del sistema = Memoria ROM

2.9.4. Memoria EPROM Y EPROM Este tipo de memorias son de gran utilidad para la grabación y archivo de programas de

usuario

2.10. Unidad Central de Proceso (CPU).

La unidad central de proceso más conocida como CPU esta formada por las siguientes

partes:

• Procesador

• Memoria

• Circuitos Auxiliares

2.10.1. Procesador

Es un circuito integrado de gran escala. Esta constituido por el microprocesador de

impulsos (reloj) y chips auxiliares. El procesador posee las siguientes unidades.

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Unidad Lógica Aritmética.

Es la parte del microprocesador dónde se realizan los cálculos y las decisiones lógicas

para controlar el autómata.

Unidad de Control

Es aquel cuya función es organizar las tareas del microprocesador y controlar los

tiempos.

Registros.

Son memorias cuya función es almacenar temporalmente datos, instrucciones,

direcciones, etc.

Buses.

Son zonas conductoras en paralelo cuya función es transmitir datos, direcciones,

instrucciones y señales de control entre las diferentes partes del microprocesador.

2.11. Unidades De Entrada – Salida (I/O)

Son dispositivos básicos por donde se toma la información de los captadores, en el caso

de las entradas y en las salidas es por donde se realiza la activación de los actuadotes.

23

2.11.1. Entradas Las entradas son fácilmente identificables, ya que se caracterizan fácilmente por sus

bornes para acoplar los dispositivos captadores, su identificación se realiza ya sea por

Imput o Entrada, en muchos casos llevan la visualización en un led.

Dependiendo de la señal a ingresar, las entradas pueden ser :

2.11.1.1. Analógicas Se denominan entradas analógicas cuando la magnitud que es acoplada corresponde a

una medida, por ejemplo presión, temperatura, caudal, etc., es decir se necesita disponer

de un modulo de entrada.

2.11.1.2. Digitales Son las más utilizadas y corresponden a una señal de entrada todo o nada, es a un nivel

de tensión o a la ausencia de la misma, por ejemplo interruptores, pulsadores, etc.

2.11.2. Salidas La identificación de las salidas se realiza igual que en las entradas, indicándonos por

medio de un output o salidas van a ser acoplados dispositivos actuadotes y serán

indicadas con un led luminoso.

En un PLC se puede tener tres clases o tipos de salidas como son:

24

• Relé

• Triac

• Transistor

Cabe indicar que la salida a relé y triac se utiliza cuando el actuador es de AC y los a

transistor se utiliza cuando el actuador es de CC

2.12. Interfaces

Son circuitos cuya función es la comunicación del CPU con el exterior, llevando la

información acerca del estado de las entradas y transmitiendo las órdenes de activación

a las salidas.

2.13. Unidad de Programación La unidad de programación, es el medio material del que se auxilia el programador para

grabar o introducir en la memoria del usuario las instrucciones del programa.

La unidad de programación realiza otras funciones especiales como son:

2.13.1. Programación • Modificación del programa y de instrucciones

• Borrado de instrucciones

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• Inserción de instrucciones

• Forzamiento del estado de marcas, registros, contadores, temporizadores, etc.

2.13.2. Grabación del Programa • El chip de memoria EPROM O EEPROM.

• En papel mediante impresora

• En disquete mediante PC

2.13.3. Modos de Servicio • STOP (off – line), o salidas en reposo.

• RUN (on – line), o ejecutando el programa

2.14. Periféricos Son periféricos todos los elementos auxiliares y físicamente independientes al

Autómata, los mismos que realizan funciones concretas y de gran importancia.

Entre los periféricos más utilizados en los Autómatas tenemos:

Impresoras,

Unidades de cinta o memoria.

Lectores de código de barra, etc.

26

2.15. Tamaño de los Controladores Lógicos Programables PLC’s

En los PLC, su clasificación se realiza por medio del número de entradas - salidas, entre

estas tenemos:

2.15.1. Gama Baja

Hasta un máximo de 128 entradas - salidas. La memoria de usuario de que dispone

suele alcanzar un valor máximo de 4K instrucciones.

2.15.2. Gama Media

De 128 a 512 entradas - salidas, la memoria de usuario de que dispone suele alcanzar

un valor máximo de hasta 16 K instrucciones.

2.15.3. Gama Alta Más de 512 entradas - salidas. Su memoria de usuario supera en algunos de ellos los

100 K instrucciones.

27

Figura. 2.7 Diferentes tipos de PLC clasificados de acuerdo a su tamaño

Fuente: Product Catalog Design Operate and Maintain (Catalogo PLC) Autor: Rockwell Software

2.16. Tipos

Desde el punto de vista constructivo, podemos distinguir tres tipos principales:

2.16.1. Unidades Tipo Calculadora

Son las más comunes utilizadas en los Autómatas de la gama baja, constan de: teclado,

conmutador de modos, display de cristal líquido o siete segmentos de dos o más

líneas, así como de las entradas para la grabación del programa del usuario, éste puede

ser totalmente independiente o ser conectado directamente a la CPU.

2.16.2. Consola de Programación

Esta es una posición intermedia entre la unidad tipo calculadora y el PC, consta de:

pantalla de plasma o tipo similar y tamaño suficiente para 20 - 30 líneas y 60 -80

caracteres por línea, así como teclado.

28

2.16.3. Unidad con PC

Esta unidad que se adapta al Autómata mediante la interfaz correspondiente lleva

incorporado un monitor de tubo de rayos catódicos (TRC) y realiza la misma

función que la unidad de programación normal, permitiendo visualizar los esquemas,

diagramas o partes importantes de los mismos.

2.17. Manejo e Instalación

El manejo y utilización del Autómata es fundamental si queremos obtener

de él una eficacia mínima.

2.17.1. Organigrama de Utilización del PLC

El organigrama general simplificado que nos orientaría en la secuencia que se debe

seguir par la utilización correcta del PLC sería el representado en la Fig.2.8

29

2.17.2. Puesta en Funcionamiento Antes de iniciar cualquier acción para la puesta en funcionamiento del Autómata es

necesario tener delante el cuadro de características o especificaciones del mismo, ya

que, datos como tensión de alimentación al sistema o tensión de red y el margen de

Inicio

Fin

Puesta en Funcionamiento

Programación

Conexión de Entradas / Salidas

Instalación, puesta a punto y funcionamiento

Fuente: Product Catalog Design Operate and Maintain (Catalogo PLC) Autor: Rockwell Software

Figura 2.8 Organigrama simplificado para la utilización de un PLC

30

variación admisible de la misma no es necesario. Por medio de la figura 1.10, nos

guiaremos para la puesta en funcionamiento inicial del sistema.

Inicio

Conectar Fuente de Alimentación

Conectar Toma a Tierra

Verificar tensión de entrada

Verificación tensión de red

Verificación led verde run del PLC

Fin

Pulsar marcha instalación

Fuente: Rockwell Automation Autor: Allen Bradley

Figura 2.9 Organigrama de puesta en funcionamiento del PLC

31

2.17.3. Programación Básica Antes de iniciar el manejo de un Autómata es imprescindible familiarizarse con los

modos y funciones específicas mediante el manual de instrucciones del mismo.

2.17.3.1. Modos de servicio de un PLC Existen dos modos principales:

• STOP

• RUN

STOP (off-line).

Esto es, con el contacto de arranque abierto programa sin ejecutar. Todas las salidas

están en reposo, en estas condiciones se pueden escribir, corregir el programa, etc.

En el modo STOP existe tres modos particulares y específicos que son:

Modo ROM.- para programación en memorias.

Modo CMT.- (casete), para almacenamiento de programas en cinta.

Modo PRT.- (impresora), para impresión de programas sobre papel.

RUN (on-line).- o sea, con el contacto de arranque cerrado.

32

El programa se está ejecutando continuamente. Aquí sólo son posibles algunas

operaciones.

2.17.4. Funciones de servicio de un PLC

Es importante el conocer y manejar correctamente las funciones de servicio que ofrecen

los PLC's, para de esta forma conseguir las máximas prestaciones y eficacia de los

Autómatas

Se tienen las siguientes funciones:

2.17.4.1. Borrado del Programa Normalmente en modo STOP, debe realizarse un borrado total del programa, contenido

en la memoria antes de introducir uno nuevo, pulsando las correspondientes teclas, se

obtiene el borrado, de todas las instrucciones contenidas en la memoria de usuario,

poniendo a cero también los relés auxiliares protegidos, temporizadores, contadores,

registros, etc.

2.17.4.2. Escritura del Programa

Normalmente en modo STOP, el programa se confeccionaría con sus instrucciones

específicas.

2.17.4.3. Correcciones

Normalmente en modo STOP, las correcciones posibles son las siguientes:

33

• Inserción de instrucción.

• Borrado de instrucción.

• Modificación de una instrucción

Borrado de programa a partir de una determinada instrucción. En el manual de manejo,

encontraremos la forma de proceder en cada tipo de corrección. Tanto en la inserción

como en el borrado, el programa enumera automáticamente las direcciones de memoria

una vez efectuado este tipo de corrección.

2.17.4.4. Visualización y lectura de instrucciones Modo STOP y RUN, en este caso, la visualización la obtenemos a partir del número de

direcciones de memoria conocido, que habremos de introducir.

2.17.4.5. Búsqueda o localización de instrucciones del programa

Modos STOP y RUN, este caso es distinto al anterior, aquí no conocemos o dudamos de

la dirección o direcciones en que se encuentra determinada instrucción. Fijada la

instrucción buscada, aparecerá en pantalla ésta indicando la dirección en que se

encuentra. En caso de contactos repetidos en varias direcciones, también se visualizarán

éstas en orden ascendente de direcciones de memoria pulsando la correspondiente

función.

34

2.17.4.6. Revisión o control de sintaxis

Modos STOP y RUN, se controlan para su corrección los posibles errores en la

escritura del programa, como:

• Correcta numeración de E/S y relés auxiliares.

• Correcta ordenación de instrucciones en contadores y registros.

• Verifica que cada instrucción de comienzo de línea tiene su salida.

• Comprueba que los agrupamientos de apertura y cierre de grupos de contactos con

grupos de salidas llevan aparejadas las funciones correspondientes.

2.17.4.7. Inspección del programa Normalmente en modo RUN, con el auxilio de las correspondientes funciones logramos

visualizar el estado lógico de E/S, relés auxiliares, temporizadores, contadores,

registros, etc.

2.17.4.8. Modificación de contadores y temporizador

Normalmente en modo RUN, a veces en modo RUN es necesario modificar conteos o

tiempos para ajustar procesos.

2.17.4.9. Forzamiento de estados

Normalmente en modo RUN, ante una modificación, comprobación o avería a veces es

necesario forzar a "O a 1", los estados de determinado contador, registro,

35

temporizador, marcas protegidas, relés especiales, etc. Una vez conseguido este

forzamiento podemos volver al estado primitivo en el momento deseado.

La figura 2.10, muestra el organigrama de programación:

36

Inicio

Seleccionar Modo

Borrar Memoria

Escribir programa

Ensayar programa

Funciona

Imprimir

Buscar y corregir otros errores

Comprobar errores

Grabar

Fin

Fuente: Controladores Programables Serie Micrologix Guías de Solución Rápida Autor Allen Bradley

Figura 2.10 Organigrama de Programación de un PLC

37

2.18. Almacenamiento de la información

Como se conoce, una de las ventajas del Autómata sobre la lógica cableada, es la

posibilidad de introducir, borrar y modificar los programas, pero también de poder

grabarlos.

En procesos de producción periódicamente cambiantes, en donde programas

abandonados vuelven al cabo del tiempo a ser puestos en funcionamiento, juega un

papel importante la posibilidad de grabación y archivo de los mismos para su

posible utilización en el futuro, bien con su configuración actual o bien con las

modificaciones hechas.

Es por esto, que una vez realizado un programa, comprobado, verificado y dispuesto

para ponerlo en funcionamiento, es necesario grabarlos, ya sea por uno o algunos de

los sistemas de acuerdo a lo que se disponga, como puede ser:

Memoria EPROM o EEPROM, disquete, por medio de la impresora en archivo

impreso.

2.19. Borrado de memoria EPROM

Un programa grabado en éste tipo de memorias sólo es posible borrarlo basándose en

luz o radiación ultravioleta (UV), este procedimiento se puede realizar exponiendo la

ventanilla del CHIP a los rayos solares, resultando un poco lento, o por medio de una

lámpara ultravioleta que es más rápida.

38

2.20. Conexionado de las entradas – salidas

La eficaz puesta en funcionamiento de un PLC pasa principalmente por una correcta

conexión en los captadores en las entradas y en los actuadores a las salidas, así

conseguiremos las siguientes ventajas:

• El buen funcionamiento y la ausencia de averías por esta causa.

• La limitación en el número de entradas y salidas que se van a utilizar, lo que implica

un ahorro en el uso de Autómatas

2.20.1. Entradas

La importancia del conocimiento de las entradas en los Autómatas puede quedar

plenamente comprendida, si entendemos que las salidas a los actuadores y por tanto, el

estado de reposo o marcha de los elementos acoplados a ellas van a depender del

programa con que estemos trabajando y del estado de las entradas.

2.20.1.1. Captadores

Se entiende por captadores, aquellos elementos que se acoplan o conectan a las entradas

de los Autómatas, los mismos que pueden ser de dos tipos:

• Analógicos.- Cuya señal eléctrica es variable en el tiempo y que necesariamente han

de acoplarse al mismo tipo de entradas

• Digitales,- En donde la señal responde a (O y 1).

39

2.20.1.2. Principio de funcionamiento

En caso de que la señal que se va aplicar a la entrada sea analógica - digital, la entrada

ha de ser del mismo tipo, en este tipo de entradas existe un circuito analógico - digital

A/D que transforma dichas señales en digitales, ya que este es el lenguaje que

entiende el procesador.

2.20.1.3. Conexionado de las entradas

Dos son los tipos de captadores posibles desde el punto de vista de la tensión:

2.20.1.4. Captadores o contactos libres de tensión.

Los captadores sin tensión que se pueden conectar a un Autómata pueden ser de varios

tipos, y entre otros, se podría citar los siguientes:

• Pulsadores.

• Interruptores.

• Finales de carrera.

• Contactos de relé, etc.

2.20.1.5. Captadores o contactos con tensión Los elementos de éste tipo pueden ser:

• Detector de proximidad.

• Micro switch

40

Para la elección de éstos elementos, debemos hacerlo de tal forma que su tensión

coincida con la tensión de entrada del Autómata

2.20.2. Salidas

En los contactos de salida de los Autómatas se conectan las cargas o actuadores bien

directamente, bien a través de otros elementos de mando como pueden ser los

contactores por medio de sus bobinas.

Las salidas se suelen distribuir en varios grupos independientes de 1, 2, 4, 5 etc.

contactos, de tal forma que se puede utilizar varias tensiones, según las necesidades de

las cargas.

Cada grupo está limitado también por su consumo, que además es distinto en función

del tipo de carga, resistiva o inductiva.

Las tarjetas de salidas suelen ser de tres tipos distintos:

• Salidas a relés.- (AC o CC), este tipo de salidas suelen utilizarse cuando el

consumo tiene cierto valor (del orden de amperios), y donde las conmutaciones no

son demasiado rápidas, son empleados en cargas de contactores, electro válvulas,

etc.

• Salidas a triac's.- (AC o CC), en conmutaciones muy rápidas en donde el relé no es

capaz de realizarlas o su vida se hace corta, se utiliza el triac. Su vida es más larga

41

que la del relé, en cuanto al valor de intensidad, suele tener valores similares a los

del relé.

• Salidas a transistores.- (ce), cuando se utilice en ce, y cuando las cargas sean de

poco consumo, rápida respuesta y alto número de operaciones como es el caso de

circuitos electrónicos. Su vida es superior a la del relé.

2.20.2.1. Actuadores

Actuadores son todos los elementos conectados a la salida, sean éstos de actuación

directa o de mando.

Antes de conectar elemento alguno a la salida del Autómata, habremos de utilizar y

tener en cuenta las siguientes limitaciones.

La tensión que se vaya aplicar en cada grupo de contactos ha de ser única, por tanto

podremos utilizar tantas tensiones distintas como grupos de contactos posea el

Autómata.

El margen de los valores de tensiones que se vaya a aplicar tanto en ca como en ce,

serán los indicados por el fabricante.

Se sumarán las intensidades demandadas por los elementos conectados a cada grupo de

contactos y se comprobará que no supere la intensidad máxima que nos indiquen sus

características, los valores son distintos tanto para ce como para ca. Cuando el consumo

de una carga o bobina del contactor sobrepase el valor disponible en el grupo de salidas,

se colocará un relé intermedio de bajo consumo.

42

2.20.2.2. Circuitos protectores

Como sabemos las cargas en las salidas se puede clasificar en: cargas en CC y cargas

en CC.

En la mayoría de los casos, las cargas aplicadas a las salidas suelen ser circuitos

inductivos como por ejemplo, bobinas de contactores. La desconexión da lugar a picos

de tensión transitorios, de alto valor. Para proteger los circuitos internos y los contactos

de relés, los fabricantes acoplan internamente un circuitos de protección compuesto por

un condensador y una resistencia, circuito RC o bien un varistor.

Como en ocasiones estos circuitos internos no son suficientes, lo que se hace es

acoplar circuitos adicionales exteriores para que supriman mejor y más rápidamente

éstas tensiones transitorias. Cuando las cargas son del tipo resistivo, no es necesario

acoplar circuito alguno.

2.20.2.3. Contactos de relés térmicos

Dos son las posibilidades de conexión de los contactos de los relés térmicos de

protección contra sobre intensidades.

• En las entradas como captadores.

• En las salidas como actuadores.

Las ventajas e inconvenientes que presentan ambas posibilidades son las siguientes:

43

La conexión en el circuito de entrada o de captadores es la más técnica y segura desde

el punto de vista del control, ya que su apertura desactivará los correspondientes

circuitos de entrada y como consecuencia la salida que ha dado origen a dicha sobre

intensidad quedando señalizado en ambos diodos led (E/S) del PLC.

Otra ventaja a tener en cuenta es que en función del programa establecido un contacto

de un relé térmico puede tener únicamente el proceso del actuador al cual esté

protegiendo o detener el proceso completo.

Las posibilidades que nos prestan los relés térmicos son dos:

• Utilizar los contactos normalmente cerrados NC.

• Utilizar los contactos normalmente abiertos NA.

2.20.2.4. Protecciones en los procesos contactos de confirmación

En la mayoría de procesos industriales una avería o parada en los elementos que los

integran puede traer como consecuencia una pérdidas económicas importantes, si en la

programación del mismo no se ha tenido en cuenta estas posibilidades, esto es, la

incidencia que en el resto del proceso puede efectuar la paralización o incorrecto

funcionamiento de una sola máquina. Un procedimiento utilizado para corregir esta

posibilidad es el usar contactos de confirmación, esto es, contactos de determinada

parte de un proceso situados sobre otra parte de ese mismo proceso, que condiciona su

parada o marcha

44

2.21. Distintas posibilidades de conexión en las salidas

Se citarán algunas posibilidades de conexión de los actuadores a las salidas:

2.21.1. Conexión en un grupo de cuatro salidas comunes o de igual tensión

Para la conexión de cuatro salidas comunes es necesario tener en cuenta dos aspectos

fundamentales:

• Las tensiones de los elementos acoplados sean iguales, y que ésta tensión este dentro

de los márgenes indicados por las especificaciones del Autómata.

• Que la intensidad total y las intensidades parciales se encuentren también dentro de

los mimos márgenes

2.21.2. Acoplamiento directo e indirecto de cargas

En algunos casos, cuando el consumo de una carga es muy pequeño se puede acoplar

ésta directamente a la salida como por ejemplo lámparas, tubos fluorescentes, etc. en

otros casos el mando ha de hacerse a través de relés, contactores, electro válvulas, etc.

2.21.3. Acoplamiento de actuadores de gran consumo

Cuando el consumo de intensidad, por ejemplo de la bobina de un contactor que

controla un determinado motor es superior a la que puede soportar un contacto de

salida del Autómata, se puede seguir los siguientes procedimientos:

45

• Utilizar dos o más contactos de salida puenteados. Este procedimiento no es

recomendable, en general, debido al valor que económicamente representa un

contacto de salida.

• Situar un relé intermedio, y cuyo consumo de intensidad sea asumible por el

contacto de salida del Autómata

2.23. Instalación, puesta a punto y mantenimiento

Una correcta instalación del PLC implica necesariamente tener en cuenta factores

como:

• Condiciones ambientales del entorno físico donde se va a situar.

• Distribución de componentes en el armario que lo va a contener.

• Una buena alimentación y un cableado correcto

Como también, es necesario su puesta a punto y eficaz mantenimiento.

2.24. Condiciones ambientales del entorno Normalmente y salvo indicaciones expresa del fabricante, el entorno en dónde se sitúe

el PLC deberá cumplir las siguientes condiciones:

• Ausencia de vibraciones, golpes, etc.

• No-exposición directo a los rayos solares o focos caloríficos intensos, así como a

temperaturas que sobrepasan los 50 a 60 grados centígrados.

46

• No elegir lugares en donde la temperatura descienda en algún momento por debajo

de los 5 grados centígrados, o en donde los cambios bruscos puedan producir

condensaciones.

• Ausencia de polvo y ambientes salinos.

• Ausencia de gases corrosivos.

2.25. Distribución de componentes

Es norma que el PLC se sitúe en un armario metálico, se debe conocer si éste necesita

un ventilador incorporado, para forzar la ventilación del aire, se debe tener en cuenta

también los elementos que van junto a éste, para un mejor mantenimiento y cableado,

entre otros elementos tenemos:

• Interruptor o interruptores de alimentación.

• Relés, contactores, temporizadores, etc.

• Fuente de alimentación.

• Canales de cableado.

Algunos de los PLC se pueden colocar en distintas maneras o posiciones, pero de forma

general éste debe situarse en forma vertical sobre placas perforadas o carril din.

Para la distribución se tendrá en cuenta las siguientes condiciones:

• Los elementos disipadores de calor se situarán en la parte superior del armario,

principalmente el PLC y la fuente de alimentación para poder disipar más

fácilmente el calor.

47

• Los elementos electromagnéticos como: relés, contactores, etc. son generadores de

campos magnéticos debido a sus bobinas, por lo que es recomendable alejarlos lo

más posible de la CPU y de las E/S.

• Para realizar un buen cableado, se agruparán separadamente los módulos de entrada

y los de salida.

2.26. Cableado

Para un correcto cableado hay que tener en cuenta unas reglas mínimas, entre las que se

encuentran:

• Separar los cables que conducen CC de los de AC para evitar interferencias.

• Separar los cables de entrada de los de salida.

• Separar los conductos de las entradas - salidas analógicas de las digitales.

En cuanto al cableado externo, se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Los cables de alimentación y los de E/S discurrirán por distinta tubo de canaleta,

siendo recomendable entre cada grupo de cable una distancia mínima de 30

centímetros.

2.27. Alimentación

La alimentación del Autómata es otro factor importante a tener en cuenta. Cuatro son

las partes que se pueden considerar.

48

• Una tensión estable del valor indicado por el fabricante y exenta en lo posible de

picos provocados por otros aparatos de la instalación.

• Unas protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos por medio de interruptores

magneto térmicos, fusibles, etc. así como derivaciones a tierra por medio de otros

interruptores.

• Una tierra de un valor adecuado y normalmente señalizada mediante conductor

amarillo - verde.

• Un circuito de mando que nos permita conectar y desconectar en el momento

preciso el proceso o parte del mismo.

2.28. Puesta a punto y en servicio

Se entiende por puesta a punto la supervisión total del sistema y la realización de todas

aquellas tareas que sean necesarias para dejarlo en las condiciones perfectas de poder

iniciar su puesta en funcionamiento.

Es por ello que esta tarea se realizará cuando todas las anteriores fases del proyecto se

han terminado, incluso la de introducir programa en

la unidad central.

Esta supervisión es conveniente dividirla en dos partes:

• Sin tensión.- Verificación de las partes físicas.

• Con tensión.- Verificación del sistema automático.

49

2.29. Verificación de las partes físicas

La correcta conexión de todos los componentes del sistema, incluidos las

alimentaciones, de acuerdo con los esquemas correspondientes.

La firme sujeción de todos los cables a sus regletas, a la CPU, E/S, fuente de

alimentación, etc.

La exacta verificación de cables mediante señalización por medio de letras o

números.

Las correctas y firmes conexiones del cable amarillo - verde de tierra, también

han de ser comprobadas.

2.30. Verificación del sistema automático

Con el Autómata en modo STOP, alimentar el sistema, pero no las cargas.

Comprobar la no indicación de error de los leds del CPU.

Comprobar el correcto funcionamiento del circuito de mando de marcha y paro

tanto en las entradas y salidas como en la marcha y paro general.

Con el Autómata en modo RUN, verificar que las salidas responden de acuerdo

al programa al actuar manualmente sobre las entradas, esto es posible verificar

por medio de los diodos leds a la salida activada o por medio de la unidad de

programación.

50

2.31. Mantenimiento

Al igual que otra máquina, el PLC necesita de un mantenimiento preventivo o

inspección periódica, la misma que ha de tener una periodicidad tanto más corta cuanto

más complejo sea el sistema, y puede variar desde semanalmente hasta anualmente.

2.31.2. Mantenimiento preventivo

Es conveniente disponer de una carpeta de mantenimiento, con fichas en las cuales se

haya confeccionado un cuadro que recoja los datos de las inspecciones periódicas,

indicando fecha, y en apartado significativo, las averías detectadas y corregidas.

Entre los datos tenemos:

2.31.3. Inspección visual

De elementos mecánicos.

¿Están perfectamente sujetos tanto al PLC como a los demás elementos?

¿Existe algún cable suelto o roto?

¿Están los tornillos debidamente ajustados?

De CPU y E/S.

¿Existe señalización visual para la CPU?

¿Existe señalización visual para las E/S?

51

2.31.4. Condiciones ambientales

¿Se encuentran los valores de temperatura y humedad dentro del margen?

¿Existe polvo sobre los elementos?

¿Existen vibraciones, o golpes?

2.31.5. Medidas de tensión de alimentación

¿La corriente continua y el rizado, se encuentran dentro del margen?

¿Se ha cumplido la vida media de la batería de litio?

¿Las tensiones de E/S son las correctas?

Los elementos y aparatos necesarios para esta labor de mantenimiento preventivo

serían:

• Herramientas de instalador.

• Termómetro.

2.31.6. Localización y reparación de averías

La detección de averías imputables del Autómata se determina generalmente por los dos

procedimientos que son:

• Por la lista de mensajes de error correspondientes a los leds indicadores que se

encuentran en el frente de la CPU.

• Por las indicaciones que se presentan en los display de la consola de programación.

52

En la figura 2.11 se presenta un organigrama de la manera de seguir una avería.

2.32. Instrucciones y programas

Un programa es una sucesión o lista de órdenes de trabajo, también llamadas

instrucciones, capaz de hacer ejecutar al Autómata la secuencia de trabajo pretendida.

Una instrucción u orden de trabajo es la parte más pequeña de un programa y consta de

dos partes principales: operación y operando, y a su vez él operando está dividido en

símbolo y parámetro.

Alimentación Entrada / Salida

Terminales CPU

Condiciones Ambientales

Fuente: Controladores Programables Serie Micrologix Guías de Solución Rápida Autor: Allen Bradley

Figura 2.11 Organigrama a seguir para la detección de una avería

53

La operación es el código, de la instrucción, puede venir dado como código numérico.

El operando es el complemento al código u operación, mediante el operando se indica la

dirección del elemento de que se trata ( E/S, temporizadores, contadores, etc.), por

medio de éste indicará a la CPU, donde debe realizar las operaciones correspondientes.

2.33. Tipos de elementos

Los diferentes tipos de elementos (entradas, salidas, temporizadores, contactores), son

conectados adecuadamente en el programa.

A continuación, indicamos los elementos principales para cada programación:

Tabla N.2.2 Tipos de elementos que actúan en un programa

Tipo de elemento

Símbolo

entradas -] [- ] / [

salidas ( )

temporizadores

contadores

Fuente: Instrucciones RS Logix 500 Software de Programación PLC Micrologix 1000 Autor: Xavier Ruiz

54

2.34. Consideraciones previas a la programación

Antes de acometer los ejemplos prácticos, es necesario tener en cuenta algunas

consideraciones que facilitarán la labor de programación y que son las siguientes:

La programación en cada bloque de contactos se realizará en el orden de izquierda a

derecha.

El sentido de programación de los bloques de contactos de un programa se ejecutara en

el sentido de arriba hacia abajo

OUT


Fig. 2.12 Sentido de la programación en una línea de instrucción.

55

El número de contactos que se pueden colocar en un bloque, desde el comienzo de la

línea principal hasta la salida OUT, depende del PLC, la única limitación práctica que se

podrá encontrar es el ancho del papel, cuando se quiera sacar el programa por

impresora, en este caso el número máximo de contactos es ocho.

Bloque 1

Bloque 2

Bloque 3


Fig. 2.13 Sentido de la programación en una línea de instrucción.

56

Al no existir limitación de contactos de los relés, es preferible realizar un circuito claro

y comprensible con un número elevado de contactos que uno complicado como

consecuencia de reducir el número de éstos.

No se puede conectar una salida directamente a la línea principal.

Línea Principal

OUT


Fig. 2.14 En cada bloque máximo se programan 8 contactos.

57

Después de una salida OUT no se pueden colocar contacto alguno

En algunos autómatas es posible programar dos o más bobinas de salida.

OUT

OUT

NO

SI


Fig. 2.16 Forma correcta de programar una instrucción de salida

OUT OUT

SI NO


Fig. 2.15 Forma correcta de programar una salida en la línea de instrucción

58

Los contactos de entrada, el número de contactos abiertos o cerrados que se pueden

utilizar en un programa, para cada una de las entradas, es ilimitado, es decir se puede

repetir el mismo contacto cuantas veces se desee, tanto abierto como cerrado.


OUT

Fig. 2.18 La programación de contactos auxiliares en un bloque es ilimitada

OUT

OUT


Fig. 2.17 Programación de dos instrucciones de salida

59

CAPÍTULO III

3. Descripción de las partes de un PLC Micrologix 1000 Allen - Bradley

1. Agujero de ajuste del PLC al riel din.

2. Terminales de entrada (Input)

3. Terminales de salida (Output)

4. Led indicador de encendido

5. Led indicador Run (programa corriendo)

6. Led indicador de falla

7. Pórtico de comunicación

21

13

4 5 6

7

Fuente: Product Catalog Design Operate and Maintain (Catalogo PLC´s) Autor: Rockwell Software

Figura 3.1 Partes de un PLC Micrologix 1000

60

3.1. Ventajas • Rapidez

• Ocupa menor espacio

• Confiabilidad

• Bajo consumo de potencia

• Verificación del programa de control antes de instalarlo

• Posibilidad de conexión en red con otros PLC’s.

3.2. Desventajas • Costo alto para aplicaciones menores

• Elemento frágil

3.3. Especificaciones técnicas • Voltaje de alimentación 110 a 240 V o 24 V

• Consumo de potencia 10.4 W

• Temperatura de operación de 0 a 55 grados centígrados

• 6 entradas AC

• 4 salidas de relé AC

61

3.4. Instalación del PLC Micrologix 1000

Debe ser instalado en forma horizontal, en una pared vertical y sobre riel DIN, con las

temperaturas y condiciones ambientales ya indicadas anteriormente, con la suficiente

ventilación en donde no existan vibraciones.

Para las entradas y / o salidas se recomienda usar cables calibre 18 AWG, y el

conductor del cable a tierra debe tener un calibre 14 AWG.

3.5. Funciones de los archivos SLC 500 El CPU. O procesador, proporciona control a través del uso de un programa que usted

crea, dicho programa se llama archivo del procesador. Este archivo contiene otros

archivos que organizan el programa en secciones manejables las cuales presentamos a

continuación:

• Archivo de Programa, proporciona almacenamiento y control del programa

principal y subrutinas.

• Archivo de Datos, confirma el estado de las entradas, salidas, procesador,

temporizadores, contadores, etc.

62

3.6. Archivos de programas

El archivo 0 almacena la configuración del controlador y otras informaciones del

sistema, mientras que el archivo 1, es de uso interno del controlador, el archivo 2 se

utiliza para almacenar las instrucciones del programa de escalera, y el archivo 3 al 255

son las distintas subrutinas del programa.

3.7. Archivo de datos

Loa archivos de datos contienen los datos asociados con los archivos de programas.

Cada archivo de procesador puede contener hasta 256 archivos de datos. Estos archivos

están organizados según el tipo de datos que contienen.

Cada unidad de datos en cada uno de estos archivos tienen una dirección asociada con

dicho archivo que los identifica para su uso en el archivo de programa, por ejemplo un

punto de entrada tiene una dirección que representa su ubicación en el archivo de datos

de entrada.

0 Funciones del Sistema

1 Reservado

2 Principal

3-255 Subrutinas

63

Este compuesto por hasta 256 archivos de los cuales los 10 primeros son de uso

especifico, mientras que los siguientes son de uso general.

La siguiente Tabla N. 3.1 se muestra los usos de los archivos.

Tabla 3.1 Cuadro de Instrucciones de Programación Micrologix 1000

0 Imagen de salidas

“O”

Almacena el estado de terminales de salida para el

controlador

1 Imagen de entradas

“I”

Almacena el estado de los terminales de entrada para el

procesador

2 Status “S” Almacena la información de operación del controlador

3 Bit “B” Estos se los conoce como relés internos

4 Temporizadores “T” Archivo de temporizadores

5 Contadores “C” Archivo de contadores

6 Control “R” Archivo de control

7 Enteros “N” Archivo de enteros

8 Reservado Archivo de datos flotantes

Fuente: Controladores Programables Serie Micrologix Guías de Solución Rápida Autor: Allen Bradley

64

3.8. Direccionamiento

3.8.1. Direccionamiento de entradas / salidas

Las entradas y salidas externas están vinculadas al archivo de datos de entrada y al

archivo de datos de salida del procesador. Cada Bit de estado en estos archivos tiene

dirección.

Las direcciones de entrada / salida tienen el siguiente formato:

O : e / b

I : e / b

Donde:

O: Archivo de datos de salida

I: Archivo de datos de entrada

: Elemento delimitador de ranura

e: Número de ranura del módulo

/: Delimitador de bit o terminal

B: Número de terminal

Ejemplo:

O:2/0, correspondería a una salida que se encuentra en el primer terminal de un modulo

de salidas, conectado en la segunda posición del bastidor (rack)

65

3.8.2. Direccionamiento de bits

El uso de esta zona de memoria está entendido como relés auxiliares, es decir, su

utilización es en el orden de los bits. Sien embargo, su uso a nivel de palabra no esta

restringido.

Especificando el elemento y el bit b3:200/4 corresponde al (5) quinto bit del elemento

(200)

3.8.3. Direccionamiento de temporizadores

Los temporizadores son elementos de tres palabras, la palabra 0 es la de control, la

palabra 1 es el valor preset y la palabra 2 es el valor acumulado acc.

El formato es el siguiente:

T4 ; X / DN

Donde:

T: Tipo de Temporizador

4: Número de archivo

: separador del elemento

X: Número del elemento ( 0-255)

/: Separador de Bit

DN: Bit (DN, EN; TT)

66

3.8.4. Direccionamiento de contadores

Los contadores son elementos de tres palabras. La palabra 0 es la de control, la palabra

1 es la de preset y la palabra 2 es el valor acumulado acc.

El formato es el siguiente:

C5 : x / DN

Donde:

C: Tipo Contador

5 : Número de archivo

: Separador del elemento

/ : Separador de bit

DN ; Bit (DN, CU, CD)

DN : Done bit, es uno siempre que el valor acc sea mayor al valor pre

CU: Habilitación de cuenta ascendente

CD : Habilitación de cuenta descendente

3.9. Instrucciones

3.9.1. Instrucciones de BIT

Las siguientes instrucciones operan sobre un solo bit de datos.

-] [- XIC Examina un bit por condición de ON

-]/[- XIO Examina un bit por condición OFF

-( )- OTE Activa o desactiva un bit

67

-(L)- OTL Activa un bit (enclavamiento “1”)

-(U)- OTU Desactiva un bit (enclavamiento “0”)

-[OSR]- Evaluación de transición de OFF a ON

Estas instrucciones actúan sobre un bit, el cual puede ser diseccionado cuantas veces

sea necesario en el programa.

Los siguientes archivos de datos utilizan instrucciones: archivo de entradas / salidas,

archivo de status, archivo de bits, archivo de temporizadores, contadores, archivos de

control y enteros.

3.9.2. Pantalla de instrucciones / direcciones RS Logix

La pantalla del RS Logix muestra las direcciones de E/S tal como se muestra en la

figura 3.2.

68

3.9.3. Conceptos de la lógica de escalera

Los programas se escriben en un lenguaje de programación llamado lógica de escalera.

Este nombre proviene de la apariencia que aquel tiene con una escalera.

Un programa lógico de escalera consiste en un número de renglones, en los cuales se

coloca las instrucciones. Cada instrucción tiene una dirección de datos asociada con ella

y, en base al estado de instrucciones, se evalúa el renglón.

La figura 3.3 siguiente muestra un programa simple de escalera de un renglón. El

renglón incluye dos instrucciones de entrada y una instrucción de salida.

Archivo entrada de datos

Ranura 1

Terminal 0

Instrucción XIC

Fuente: Getting Started PLC Micrologix 1000 (Manual) Autor: Allen Bradley

Fig. 3.2 Descripción Entrada PLC

69

3.9.4. Continuidad Lógica

Durante la operación del controlador, el procesador evalúa cada renglón, y cambia el

estado de las instrucciones de acuerdo a la continuidad lógica de los renglones. Más

específicamente, las instrucciones de entrada establecen condiciones bajo las cuales el

procesador hará una instrucción de salida verdadera o falsa. Estas condiciones son:

• Cuando el procesador encuentra un camino continuo de instrucciones de entrada

verdaderas en un renglón, la instrucción de salida OTE se hará verdadera. En este

caso decimos que las condiciones del renglón son verdaderas.

• Cuando el procesador no encuentra un camino continuo de instrucciones de entrada

verdadera en un renglón, la instrucción de salida OTE se hará falsa. En este caso,

decimos que las condiciones del renglón son falsas.

Instrucciones de entrada Instrucciones de salida


Figura 3.3 Descripción instrucciones de programación

70

3.9.5. Instrucciones de temporización

Temporizador ON DELAY no retentivo (solo temporiza cuando el peldaño

correspondiente es verdadero).

Temporizador OFF DELAY no retentivo.


Fig. 3.5 Instrucción Temporizador Off Delay


Fig. 3.4 Instrucción Temporizador On Delay

71

3.9.6. Instrucciones de conteo

Contadores COUNTER UP, incrementa un contador por cada transición de falso a

verdadero.

Contadores COUNTER DOWN, decrementa un contador por cada transición de falso a

verdadero.

3.9.7. Uso de temporizadores y contadores Previo a la programación de contadores y temporizadores, es necesario aclarar los

siguientes conceptos.



Fig. 3.6: Instrucción Contador ascendente

Fig. 3.7 Instrucción Contador descendente

72

• Valor acumulado ACC: para un temporizador, es el número de intervalos de la base

de tiempo que ha transcurrido. Para un contador, es el número de veces que el

peldaño ha pasado de falso a verdadero.

• Valor preset PRE: Es el punto de ajuste que se ingresa en la instrucción de

temporizador y/o de contador, cuando este valor es alcanzado el bit DONE pasa a

verdadero. El valor preset para temporizadores debe estar en el rango de 0 a +

32767, si se intenta colocar un valor negativo por medio de una instrucción, se

presenta un error el momento de correr el programa. El valor de preset y acumulado

para los contadores puede estar en el rango de -32768 a + 32767.

• Base de tiempo: Determina la duración de cada intervalo de conteo de un

temporizador.

73

CAPÍTULO IV

4. Aplicaciones de circuitos didácticos con el PLC Micrologix 1000 En el presente capitulo se realizan algunas aplicaciones de circuitos de control para

procesos industriales y secuenciales mediante la utilización del PLC Micrologix 1000.

Antes de proceder a programar y a codificar los circuitos seleccionados vale la pena

indicar algunos circuitos básicos que podrían utilizarse en circuitos futuros.

4.1. Enlace Serie

Circuito


Fig. 4.1 Programación serie en una línea del software RS Logix

74

4.2. Enlace Paralelo

Circuito

4.3. Circuitos Secuenciales

Circuito


Fig. 4.3 Programación instrucciones de tiempo y conteo


Fig. 4.2 Programación paralelo en una línea del software RS Logix

75

4.4. Practicas de carga y descarga de programas

4.4.1. Cómo crear un archivo de programa

1. Abra el Proyecto RSLogix 500 en el cual desea crear un archivo de programa.

Seleccione file del menú principal, haga clic en new, y se desplegara la ventana Select

Processor Type que indica cual es el tipo de procesador del PLC Micrologix 10000.

Fig. 4.4 Selección del tipo de procesador de acuerdo al modelo del PLC

2. Seleccione con el Mouse Micrologix 1000 y haga clic en el botón OK. A

continuación se desplegará la siguiente pantalla


76

Fig. 4.5 Pantalla inicial para programar por primera vez

3. Para asignar nombre al archivo creado, escogemos file del menú principal, y

hacemos clic en guardar como (save as), y se despliega la ventana save program

as…, y escribimos el nombre practicas control ute, y pulsamos el botón guardar.


77

Fig. 4.6 Creación de un archivo principal de programación

4.4.2. Cómo introducir y editar la lógica de escalera 1. Del árbol de proyectos, haga clic en LAD 2 (MAIN_PROG) de la carpeta program

files, y haga clic derecho del mouse en el inicio de la línea end. Luego escoja la

opción Insert Rung.


78

Fig. 4.7 Inserción de una línea de programación “rung”

2. Introducimos una función JSR, la misma que sirve para crear un salto a las

siguientes archivos ladder (LAD) y se cree un barrido de las instrucciones

ingresadas en cada uno de los mismos. Seleccionamos la viñeta Program Control en

el menú de instrucciones y escogemos la instrucción JSR haciendo clic y sin soltar

el mouse trasladamos la instrucción hasta el indicador verde y luego soltamos el

mouse.


79

Fig. 4.8 Inserción de una jump sub rutine que se utiliza para unir archivos

3. Escribimos U:6 en el SBR File Number de la instrucción JSR. Adicional hacemos

clic derecho sobre el inicio de la línea 0000 y escogemos la opción verify rung.


80

Fig. 4.9 Verificación de la instrucción JSR insertada en la línea de programación

En la siguiente pantalla se indica como se ha programado la primera línea de

instrucciones


81

Fig. 4.10 Línea de instrucción correctamente programada con la instrucción JSR

4. Ahora podemos programar las instrucciones de entrada y salida, para ello hacemos

clic derecho del mouse en el archivo LAD 6 y escogemos Rename y escribimos

PRACTICA 1.


82

Fig. 4.11 Creación del archivo Practica 1

5. Luego de hacer doble clic sobre el archivo PRACTICA 1 iniciamos la programación

ladder, insertando una nueva línea de instrucciones, para lo cual hacemos clic

derecho sobre el inicio de la línea end en el número 0000, y escogemos insert run.


83

Fig. 4.12 Inserción de una línea de instrucción en el archivo Practica 1

6. Escogemos con el mouse la instrucción de entrada contacto abierto ] [ y arrastramos

hacia la izquierda de la línea de programación, dejamos de hacer clic cuando

aparece una guía de color verde, luego procedemos de manera similar pero esta vez

escogemos la instrucción de salida ( ). Ahora procedemos a cada una de las

instrucciones direccionar las entradas y salidas correspondientes, ejemplo: I:0 /1 y

O:/1. Para verificar si los valores ingresado de direccionamiento son los correctos

hacemos clic derecho sobre el inicio de la línea de instrucciones que estamos

programando y escogemos la opción verify rung. Si no existen errores la línea de

programación el programa RS Logix no mostrará ningún mensaje de error


84

Fig. 4.13 Programación de una instrucción de entrada I:0/1

7. Ahora podemos probar en el módulo de control el programa, cada vez que

accionemos la entrada 1, tendremos una respuesta en la salida 1. Pero antes de esto

debemos descargar el programa en el PLC Micrologix 1000 haciendo clic en la

viñeta de OFFLINE y escogemos Download.


85

Fig. 4.14 Carga de la programación realizada al PLC mediante la instrucción Download

8. En estos pasos hemos realizado la primera práctica de programación sencilla

utilizando únicamente una entrada y una salida.

4.4.3. Cómo crear un programa de control con instrucciones secuenciales 1. Abrir el archivo “practicas control ute”, y renombrar el archivo de escalera 7 (Lad 7)

digitando la palabra práctica 2. y procedemos a insertar una línea de instrucciones

como lo hicimos en la practica 1.

2. Ingresaremos las instrucciones secuencias TON, y CTU que son un temporizador de

tiempo y un contador respectivamente, arrastramos la instrucción de entrada I: 0/2, y


86

luego escogemos del panel de instrucciones Timer / Counter, la instrucción TON y

la arrastramos al final de la línea de instrucciones.

Fig. 4.15 Programación de instrucciones de tiempo TON y CTU

3. Continuamos programando la línea de instrucciones e ingresamos la instrucción de

bit (contacto auxiliar) cerrado correspondiente al temporizador T4:0 (T4:0/DN).

Además procedemos a ingresar los valores de Time Base: 0.01 y Preset = 300.


87

Fig. 4.16 Programación de un bit auxiliar correspondiente a la instrucción TON

4. Continuamos programando la segunda línea de instrucciones e ingresamos un bit de

instrucciones abierto correspondiente al temporizador TON T4:0. y la instrucción de

contador CTU( C5:0), ingresando el valor correspondientes de Preset 1000


88

Fig. 4.17 Programación de la instrucción CTU

5. Una vez que se realice la descarga del programa (download) hacia el PLC

Micrologix 1000, podemos realizar la práctica N.2, sí la entrada número 2 está

activa el temporizador T4:0 se activa hasta alcanzar el valor de pre seteo de 300 y

activa el contacto auxiliar T4:0/DN sumando las veces que esto suceda en el

contador C5:0.


89

CAPÍTULO V

5. Control clásico de procesos

El control es la función fundamental de la ingeniería y la administración cuyo propósito

principal es medir, evaluar y ajustar la operación de un proceso, una máquina o un

sistema en condiciones dinámicas, de tal modo que logre objetivos deseados dentro de

especificaciones planeadas y de acuerdo con factores de costo y seguridad. El término

control automático significa auto corrección o control por retroalimentación; una

explicación sencilla de este concepto se puede ilustrar con las siguientes palabras:

1. Algún instrumento de control está monitoreando continuamente ciertas variables de

salida de un proceso controlado.

2. Está comparando esta salida con ciertos valores deseados preestablecidos.

3. Cualquier error resultante que se obtenga en esta comparación se usa para calcular la

corrección requerida para ajustar el control del equipo controlado.

4. En consecuencia, el valor de la variable de salida se ajustará a su nivel deseado y se

mantendrá en él.

Este tipo de control se conoce como servomecanismo.

Un lazo de control típico se conforma por el proceso, el instrumento de medición, el

instrumento controlador y el elemento final de control (válvula de control, por ejemplo).

90

5.1. Sensores Discretos Los Sensores permiten al PLC determinar el estado o condición del proceso y permiten

únicamente determinar si son falsos o verdaderos es decir “1” o “0”. Como ejemplo

listaremos algunos tipos:

• Sensores Inductivos, detectan metal en su proximidad

• Sensores Capacitivos, detectan objetos dieléctricos en su proximidad

• Sensores Ópticos, detectan objetos si estos interrumpen el haz óptico entre el emisor

y receptor.

• Sensores Final de Carrera, son accionados mediante maniobra de encendido o

apagado.

5.2. Sensores final de carrera (switch es) La figura 5.1 muestra el cableado de un sensor tipo switch conectado a la entrada de un

PLC.

91

Figura 5.1 Diagrama de cableado a la entrada de un PLC

En la figura 5.1 un contacto normalmente abierto es conectado a la entrada 01 de la

tarjeta de entrada del PLC, al igual que un sensor a través de una salida de relé.

5.3. Sensores ópticos (fotoeléctricos) Los sensores ópticos están compuestos de un emisor y un receptor, las emisiones son

producidas por leds y diodos láser dentro del espectro visible e invisible de frecuencia

de luz. Los detectores son construidos en base a fotodiodos o fototransistores, el emisor

y el receptor por lo general trabajan uno al frente del otro. A continuación se muestra la

figura 5.2 describe la estructura base de este tipo de sensores.

Fuente: Product Catalog Design Operate and Maintain (Catalogo) Autor: Rockwell Software

92

Figura 5.2 Descripción funcionamiento sensor óptico

Para simplificar la explicación mostramos en la figura 5.3, como opera los haces de luz

emitida por el sensor.

Figura 5.3 Descripción simplificada del funcionamiento de un sensor óptico

Fuente: Catalogo de Aparallaje Eléctrico Autor: Telemecanique


93

5.4. Sensores capacitivos

Los sensores capacitivos están habilitados para detectar materiales sobre algunos

centímetros de distancia entre sí. A continuación detallamos el principio de

funcionamiento en la figura 5.4

Figura 5.4 Principio de funcionamiento de un Sensor Capacitivo

Los sensores capacitivos tienden a trabajar de mejor manera con materiales dieléctricos

tales como el plástico ya que incrementan el campo eléctrico y mejoran su rendimiento

a continuación detallamos dos condiciones una con materiales metálicos y dieléctricos.

Figura 5.5 Comportamiento del campo eléctrico con material dieléctrico

Fuente: Catalogo de Sensores Eléctricos Autor: Siemens


94

5.5. Sensores inductivos

Los sensores inductivos utilizan un campo magnético que es producido para detectar

metales en la periferia del mismo, a través de una bobina magnética de alta frecuencia

que produce dicho campo. El detector evalúa la intensidad del campo magnético el

momento que se acerca un objeto metálico y procede a la apertura o cierre de sus

contactos, según muestra la figura 5.6

Figura 5.6 Principio funcionamiento Sensor Inductivo

5.6. Elementos de maniobra a la entrada y salida de un PLC

Las entradas son los contactos externos al PLC, que se utilizan en las maniobras.

Normalmente, las prácticas se realizarán como contactos pulsadores mecánicos de

retorno automático de muelle e interruptores de protección.

Fuente: Sensor Inductive Catalog (Catalogo) Autor: Pepperl Fuchs

95

5.6.1. Pulsadores

Un pulsador es básicamente un botón que actúa sobre un contacto eléctrico accionable

mediante una pulsación manual que cierra o abre el circuito durante el tiempo que dura

la pulsación.

Podemos encontrar dos tipos de pulsadores definidos por sus variables de activación

sean estos normalmente abierto (NA) o normalmente cerrado (NC).

Pulsador NA Pulsador NC

Variable de

activación

Valor lógico del

contacto

Variable de

activación

Valor lógico del

contacto

1 1 1 0

0 0 0 1

El valor lógico de la variable de activación es 1 mientras se este pulsando y 0 mientras

el pulsador este en reposo. El valor lógico del contacto es 1 cuando deja pasar

intensidad y 0 cuando no deja pasar intensidad.

Es usual encontrar botoneras compuestas por dos pulsadores uno NA de color verde y

otro NC de color rojo. Estas botoneras también son conocidas como paro marcha,

siendo el botón verde utilizado para la puesta en marcha de receptores y el botón rojo

para su paro.

Para conectar un pulsador a la entrada de un PLC se conectará uno de los terminales a la

línea de alimentación en alterna o al positivo en continua y el otro a un borne de entrada

disponible en el PLC. No se ocuparán bornes que ya estén utilizados.

96

5.6.2. Interruptores de protección

En las prácticas se realizarán maniobras sobre el modulo de control, el mismo que

deberá ser conectado a la red eléctrica con sus respectivas protecciones que aseguren

que el dispositivo no sufrirá daños de ocurrir anomalías.

Las protecciones térmicas actúan sobre un contacto asociado a ellas cuando el valor de

la intensidad absorbida de la línea sobrepasa los límites de seguridad aconsejados para

la máquina. El contacto asociado se programa en el esquema de maniobra del autómata

para que la máquina deje de alimentarse cuando éste se acciona.

5.6.3. Contactores

Como se conoce el PLC se va a utilizar para realizar maniobras con máquinas eléctricas,

dicho PLC no actúa directamente sobre la máquina. Esto se debe a que las máquinas

accionadas suelen trabajar con grandes potencias que el PLC no es capaz de soportar en

sus contactos. La solución es utilizar el PLC para comandar contactores capaces de

actuar directamente sobre los receptores.

El PLC comanda un esquema de potencia mediante la activación y desactivación de las

bobinas de los contactores que realizan las funciones de interruptores de mando de la

máquina accionada en la potencia. Para la activación de las bobinas de los contactores

se toma la tensión que el relé programable suministra en los bornes de las salidas.

97

El mando del esquema de potencia se programa en el PLC mediante el esquema de

maniobra que introducimos. Esto quiere decir que la salida O, que programamos en el

esquema de maniobra del módulo lógico, se corresponde con la bobina de un contactor

Figura 5.7 Esquema de maniobra de un PLC

Fuente: Product Catalog Design Operate and Maintain Autor: Rockwell Software

98

CAPÍTULO VI

METODOLOGÍA Y DISEÑO DE PRÁCTICAS

6. Elaboración

Las prácticas se han diseñado sobre un soporte informático. El software utilizado en la

elaboración de las prácticas incluye el software de programación de autómata que es

utilizado para la elaboración y simulación de las prácticas y para la obtención de los

esquemas de maniobra programables en el autómata.

Cada práctica se compone de las siguientes partes:

• Título

• Objetivos

• Componentes

• Funcionamiento

• Ensayo

• Programación

• Comentarios

• Anexo

Se ha procurado ordenar las prácticas de una manera meditada. Con el orden

establecido se pretende obtener una familiarización progresiva del alumno con el

entorno del laboratorio y las máquinas sobre las que se realizarán las maniobras.

99

6.1. Estructuración

6.1.1. Título

Cada práctica esta encabezada por un titulo explicativo. El titulo incluye el número de

práctica y la maniobra que se tratará en ella.

6.1.1. Objetivos

La introducción a cada práctica incluye una explicación sobre los objetivos perseguidos

por la elaboración de la misma, así como algunas justificaciones básicas sobre los fines

de la práctica. Sobre este esquema se realizarán las observaciones oportunas para

destacar la singularidad de cada práctica.

6.1.2. Componentes

En este apartado se enumeran los distintos componentes que serán necesarios para el

montaje de la práctica.

6.1.3. Funcionamiento

Este apartado incluye una serie de explicaciones sobre el funcionamiento de proceso de

maniobra.

Además de las explicaciones necesarias para elaborarlo, el apartado también incluye

dos esquemas de maniobra en lenguaje de contactos tradicional. Uno de los esquemas

100

se elabora con bobinas convencionales mientras que el otro se elabora el lenguaje lader

o escalera. De esta manera el alumno podrá observar dos soluciones diferentes.

6.1.4. Procedimiento

En el apartado ensayo se enumeran las actividades a llevar a cabo para considerar que

una práctica se ha realizado satisfactoriamente.

6.1.5. Programación

El apartado de programación proporciona al alumno una relación de entradas salidas

del PLC Micrologix 1000, donde se relacionan los elementos que se programarán en el

PLC con los dispositivos físicos a los que representan.

6.1.6. Conclusiones

En este punto se ofrecen explicaciones de interés sobre la práctica que se realiza.

En el apartado se suelen incluir gráficos explicativos del proceso de maniobra donde se

pueden observar ejemplos obtenidos mediante la simulación con ordenador.

6.1.7. Anexo

El anexo incluye los esquemas de maniobra en el lenguaje y en la notación Micrologix

1000 resultado de la programación de los esquemas de maniobra facilitados a los

alumnos.

101

CAPÍTULO VII

MANUAL DE PRÁCTICAS

7 Práctica n.1

7.1 Titulo: encendido y apagado del sensor final de carrera telemecanique

• Objetivos

En el desarrollo de la práctica a realizarse, se obtendrá una familiarización con la

introducción de instrucciones de entrada y salida así como el funcionamiento y

maniobra del sensor final de carrera Telemecanique XCK-M ver figura 7-1.


Figura 7-1 Sensor Final de Carrera Telemecanique XCK-M

102

La figura 7-2 muestra el esquema de las instrucciones a ejecutar en la programa del

PLC.

La activación del contacto I:1/0 se realiza a través del sensor final de carrera

Telemecanique XCK-M y adicional se enciende la luz piloto de entrada E1.

El cambio de condición en la salida O:0 /0 se refleja en encendido de la luz indicadora

piloto 1 S1.

• Componentes

1 Selector de dos posiciones (ON – OFF)

1 Sensor Final de Carrera Telemecanique XCK-M

1 Luz Piloto Entrada E1

1 Luz Piloto Salida S1


Figura 7-2 Programación encendido y apagado

103

• Funcionamiento

Para la realización de la siguiente práctica se procederá a realizar los siguientes pasos:

1. Colocar el selector encendido del equipo en la posición ON

2. Verificar encendido luz indicadora tensión OK

3. Conectar la PC al PLC MicroLogix 1000 a través del cable de conexión

4. Ingresar al software RS Logix 500

5. Abril desde el File el archivo de programa “Practicas Control UTE_BAK022”.

6. Escoger el archivo PRACTICA 1 del archivo Program File

7. Activar el PLC MicroLogix 1000 en modo RUN

8. Accionar el Sensor Final de Carrera Telemecanique manualmente

9. Observar como se enciende la luz indicadora piloto de salida S1

10. Observar como pasa a una condición verdadera la salida 0:0/0 en el rung # 0000.

• Programación

Entradas Descripción

I:0/0 Sensor de Final de Carrera Telemecanique XCK-M

Salidas Descripción

O:0/0 Luz Indicadora de Salida piloto (S1)

104

• Conclusiones

La práctica presenta una línea de programación (rung) simple en la cual hemos

introducido una instrucción de contactos normalmente abiertos, los mismos que activan

una salida.

La condición de salida verdadera (encendida) O:0/0, se presenta únicamente si el sensor

final de carrera Telemecanique activa el contacto normalmente abierto de programación

I: 0/0.

Es una manera útil de iniciar al estudiante en la programación de líneas de

instrucciones.

7.2 Práctica n.2

7.2.1 Título: encendido y apagado del sensor inductivo pepperl – fuchs • Objetivos

En el desarrollo de la práctica a realizarse, se ingresa una instrucción de entrada la cual

es activada por un sensor tipo inductivo que reacciona a un objeto metálico cuando éste

se acerca a la zona de influencia magnética. La figura 7-3 muestra una descripción

gráfica de dicho sensor inductivo Pepperl - Fuchs

105

El accionamiento del contacto I: 0/1 hace que se active la salida 0: 0/1 en la línea de

programación 000 y a su vez active la luz piloto de Salida S2.

La figura 7-4 muestra las estructura de programación de ésta práctica.


Figura 7- 4 Programación encendido y apagado Sensor inductivo pepperl-fuchs

Fuente: Sensor Inductive Catalog (Catalogo) Autor: Pepperl Fuchs

Figura 7-3 Sensor inductivo pepperl-fuchs

106

• Componentes


1 Sensor Inductivo Pepperl - Fuchs



• Procedimiento









8. Accionar el Sensor Inductivo Pepperl Fuchs acercando un objeto metálico a la zona

de magnetismo.


10. Observar el cambio de condición a verdadero de la salida O:0/1

107

• Programación


I:0/1 Sensor Inductivo Pepperl - Fuchs



• Conclusiones



una salida.

La condición de salida verdadera (encendida) se presenta únicamente si es activado el

sensor inductivo Pepperl – Fuchs. Es una manera útil de iniciar al estudiante en la

programación de líneas de instrucciones.

7.3 Práctica n.3

7.3.1 Titulo: encendido y apagado del sensor fotoeléctrico telemecanique xul-m06031

• Objetivos


es activada por un sensor tipo fotoeléctrico que reacciona al interrumpir la señal

emisor receptor que se encuentra a determina distancia el uno con respecto al otro. La

108

figura 7-5 muestra una descripción gráfica de dicho sensor fotoeléctrico

Telemecanique.





Figura 7-6 Programación encendido y apagado sensor fotoeléctrico telemecanique


Emisor Receptor

Figura 7-5 Sensor Fotoeléctrico Telemecanique xul-m06031

109

• Componentes


1 Sensor Fotoeléctrico Telemecanique XUL-M06031



• Procedimiento









8. Accionar el Sensor Fotoeléctrico Telemecanique interrumpiendo la señal emisor

receptor con cualquier objeto pequeño o con la mano.



110

• Programación


I:0/2 Sensor Fotoeléctrico Telemecanique



• Conclusiones



una salida.


sensor Fotoeléctrico Telemecanique. Es una manera útil de iniciar al estudiante en la


7.4 Práctica n.4

7.4.1 Título: encendido y apagado del sensor capacitivo Siemens 3rg1614-6ld00. • Objetivos


es activada por un sensor capacitivo que reacciona al acercar un material dieléctrico al

111

área de censado incrementado con esto el campo eléctrico y activando dicho sensor. La

figura 7-7 muestra una descripción gráfica del sensor capacitivo Siemens.





Figura 7-8 Programación encendido y apagado sensor capacitivo


Figura 7-7 Sensor capacitivo Siemens 3rg1614-61d00

112

• Componentes


1 Sensor Capacitivo Siemens 3RG1614-6LD00



• Procedimiento









8. Accionar el Sensor Capacitivo Siemens acercando un elemento dieléctrico hecho

con algún polímero como caucho y si es cerámico mejora el material ya que es

mayor el grado dieléctrico e incluso puede activarse acercando la mano.



113

• Programación


I:0/3 Sensor Capacitivo Siemens 3RG1614-6LD00



• Conclusiones



una salida.


Sensor Capacitivo Siemens. Es una manera útil de iniciar al estudiante en la


7.5 Práctica n.5

7.5.1 Título: utilización de instrucciones de secuencia de tiempo (TON) y conteo (CTU)

• Objetivos

En el desarrollo de la práctica a realizarse, cuando se acciona el selector de dos

posiciones se activa la instrucción de entrada I:0/4, la cual activa a el temporizador

114

T4:0 que está pre consignado a 2 segundos. Generando pulsos que son contados por el

contador ascendente C5:0, hasta un valor de 20 para luego encender la salida 1 y

resetear el contador presionando el pulsador N.1

En resumen este tipo de programación que se muestra en la figura 7-9 genera pulsos a

través de un temporizador que son acumulados en un contador y una vez alcanzado el

valor requerido entrega una señal de salida.

• Componentes

1 Selector de dos posiciones (ON – OFF) encendido equipo.

1 Selector de dos posiciones accionamiento de la entrada I:0/4.


Figura 7-9 Programación secuencial de instrucciones de tiempo TON y conteo CTU

115



• Procedimiento






5. Abrir desde el File el archivo de programa “Practicas Control UTE_BAK022”.



8. Colocar en modo ON el selector de dos posiciones N.1

9. Observar como el temporizador T4:0 genera un pulso cada dos segundos a través del

contacto T4:0/DN.

10. Observar el acumulamiento en forma ascendente en la instrucción C5:0 hasta

alcanzar el valor de consigna 20 e inmediatamente acciona la luz de salida O:0/1

11. Para volver a cero el valor de acumulación del contador es necesario presionar el

pulsador N.1

116

• Programación


I:0/4 Selector dos posiciones N.1



• Conclusiones

La práctica relaciona entre si a dos instrucciones de secuencia de tiempo un

temporizador y un contador con esto logramos que el estudiante conozca las

instrucciones internas que posee el PLC en su programación interna con el fin que vaya

adquiriendo destrezas de estructura de programación para resolver necesidades de

automatización externas.

7.6 Práctica n.6

7.6.1 Título: enclavamiento y desenclavamiento de una salida • OBJETIVOS

En el desarrollo de la práctica a realizarse, cuando se acciona el selector de dos

posiciones I: 0/4 activa la instrucción de enclavamiento (L) la cual hace que la salida

0:0/2 se active de manera permanente hasta que reciba una instrucción que cambie de

117

estado a la anteriormente mencionada como es el caso de la instrucción de

desenclavamiento (U) accionada por el pulsador I:0/5 liberando la condición de

enclavamamiento, como muestra la figura 7-10 en su programación.

• Componentes


1 Selector de dos posiciones accionamiento de la entrada I: 0/4.


1 Pulsador 1 accionamiento de la entrada I: 0/5.

• Procedimiento



Figura 7-10 Programación enclavamiento utilizando la instrucción latch (L)

118









9. Observar como se enciende la luz de salida 3 adicional pasar a la posición OFF el

selector de posiciones N.1 y tomar en cuenta que dicha luz no se apaga debido a la

instrucción de enclavamiento (L) O: 0/2.

10. Luego presionar el Pulsador N.1 y dejará sin efecto el enclavamiento ya que es una

instrucción que libera la condición anterior a través de la salida (U) 0: 0/2

• Programación


I:0/4

I:0/5

Selector dos posiciones N.1

Pulsador N.1



119

• Conclusiones

La práctica tiene como objetivo enseñar al estudiante la importancia de una condición

de enclavamiento y desenclavamiento de una instrucción de salida la misma que es de

gran ayuda en la programación de alarmas, o genera condiciones de no cambio de

estado hasta que sean reconocidas en si genera un grado de seguridad en determinados

rangos de programación.

7.7 Práctica n.7

7.7.1 Título: Programación de contactos auxiliares o bits

• Objetivos

En el desarrollo de la presente práctica el selector de dos posiciones I:0/4 activará el Bit

Auxiliar N.1 B3:0/0 el mismo que está relacionado con el contacto normalmente

abierto perteneciente al mismo bit y este a su vez acciona un Temporizador T4:1

previamente consignado a un valor de 20 segundos como muestra la figura 7-11. La

ayuda de estos contactos auxiliares que se encuentran dentro de la programación del

software y son utilizados de manera práctica para simplificar el número de entradas y

salidas del PLC Micrologix1000.

120

• Componentes


1 Selector de dos posiciones accionamiento de la entrada I: 0/4.

• Procedimiento






Figura 7-11 Programación de contactos auxiliares o bits

121






9. Observar como se activa el Bit Auxiliar B3: 0/0 bajo la condición de salida

(entendiéndose como bobina) y adicional activa su respectivo contacto auxiliar.

10. Luego en la línea de programación 0001 se activa el Temporizador On Delay T4:1

el mismo que luego de 20 segundos activa el contacto normalmente cerrado

T4:1/DN y regresa a condiciones iniciales toda la programación.

• Programación


I:0/4 Selector dos posiciones N.1

Instrucción Descripción

T4:1 Temporizador On Delay T4:1

• Conclusiones

La práctica tiene como objetivo enseñar al estudiante la importancia de la aplicación de

contactos auxiliares conocidos como Bits en la programación de la mayoría de

instrucciones del PLC gracias a ellos se reduce sustancialmente el tamaño de los

122

tableros de control electromecánicos antiguamente utilizados antes de la aparición del

los autómatas.

7.8 Práctica n.8

7.8.1 Título: enclavamiento y desenclavamiento de un bit auxiliar • OBJETIVOS

En el desarrollo de la presente práctica el pulsador I: 0/5 activará el Bit Auxiliar N.1

B3:0/0 el mismo que está bajo la condición de enclavamiento pero aplicado a un bit de

salida como es nuestro caso, B3: 0/0 (Latch) y esta condición no cambia mientras no se

accione el Sensor Óptico I: 0/2 Telemecanique como habíamos explicado en prácticas

anteriores, y según muestra la figura 7- 12, es ahí donde activamos la condición que

libera el enclavamiento del Bit B3: 0/0 (Un latch) y se regresa a la condición inicial

cabe señalar y hay que aclarar que si hubiese contactos normalmente abiertos o

normalmente cerrados relacionados al Bit B3:0/0 estos tampoco cambian de condición

hasta que se aplique la condición unlatch.

123

• Componentes


1 Pulsador N. 1 I: 0/5

1 Sensor Fotoeléctrico Telemecanique XUL – M06031

• Procedimiento








Figura 7-12 Programación enclavamiento y desenclavamiento BIT auxiliar

124



8. Presionar el Pulsador N.1 ( I: 0/5 )

9. Observar como se activa el Bit Auxiliar B3: 0/0 bajo la condición de enclavamiento

(Latch) aún cuando se ha dejado de presionar el pulsador N.1

10. Para lograr un cambio de condición en el Bit Auxiliar B3: 0/0 es necesario activar el

sensor Fotoeléctrico Telemecanique XUL – M06031 para que se activa la condición

unlatch (U).

11. Finalmente toda la programación vuelve a su condición inicial.

• Programación


I:0/5

I: 0/2

Pulsador Telemecanique N.1

Sensor Fotoeléctrico Telemecanique


(L)

(U)

Latch – Enclavamiento

Unlatch - Desenclavamiento

• Conclusiones

La práctica tiene como objetivo enseñar al estudiante la importancia de la aplicación de

las condiciones latch y unlatch de los Bits Auxiliares que servirán para simplificar la

125

utilización de entradas y salidas del PLC, también son usados como bit de seguridad, bit

de arranque, bit de apagado según sea la necesidad de la instalación o del programador.

7.9 Práctica n.9

7.9.1 Título: Aplicación de un contador ascendente

• Objetivos

En el desarrollo de la presente práctica vamos a programar la instrucción contador

ascendente (CTU) C5:1 la cual se encuentra previamente pre asignado un valor máximo

de 6 antes que active el contacto abierto C5:1/ DN, cada vez que presionemos el

pulsador N.1 el contador irá sumando de 0 a 6 los pulsos generados en dicho pulsador.

Al llegar al valor máximo (6) se activará el contacto normalmente abierto C5:1/DN el

mismo que activa la luz piloto de salida N.4: O.0/4. Finalmente para volver a cero el

contador debemos pasar a la posición 1 el selector de dos posiciones N.2 y nuevamente

esta listo para iniciar el conteo.

126

• Componentes


1 Pulsador N. 1 I: 0/5

1 Selector de dos posiciones encendido – apagado N.2

• Procedimiento





Figura 7-13 Programación de un contador ascendente que suma con un pulsador

127






8. Presionar el Pulsador N.1 ( I: 0/5 )

9. Observar como se inicia el conteo ascendente de cero a seis en el contador C5:1

(acum.), cada vez que se presiona el pulsador N.1.

10. Una vez alcanzado el valor de consigna (6) observar como se acciona la luz piloto

de salida 4 a través del contacto normalmente abierto C5:1/DN.

11. Finalmente toda la programación vuelve a su condición inicial si pasamos a la

posición 1 el selector de dos posiciones N.2.

• Programación


I:0/5

I: 0/4

Pulsador Telemecanique N.1

Selector de dos posiciones N.2


CTU (C5:1)

C5:1/DN

Contador Ascendente

Contacto Normalmente Abierto del Contador

128

• Conclusiones

La práctica tiene como objetivo enseñar al estudiante la instrucción de conteo

ascendente CTU, esta es muy importante en la industria en el control de movimientos

oscilatorios en cadenas de montaje de vehículos.

7.10 Práctica n.10

7.10.1 Título: Aplicación de una instrucción de comparación

• Objetivos

En el desarrollo de la presente práctica vamos a programar la instrucción contador

ascendente (CTU) C5:2 la cual se encuentra previamente pre asignado un valor máximo

de 10 el mismo que se reflejara en la instrucción de comparación Greater Than (A>B)

que activa el Bit Auxiliar 4 B3:0/3, exclusivamente cuando se haya superado el valor de

Source B igual a 8. Es decir si el valor acumulado en el contador ascendente 1 supera el

valor de 8 entonces se activará el bit auxiliar 4. Según se muestra en la figura 7 - 14

129

• Componentes

1 Sensor óptico Telemecanique XUL-MO6031.

• Procedimiento






Figura 7-14 Programación de una instrucción de comparación

130





8. Acercarse al sensor fotoeléctrico Telemecanique e interrumpir la señal emisor –

receptor con la mano o algún objeto.

9. Observar como se inicia el conteo ascendente de cero a 10 en el contador C5:2

(acum.), cada vez que se interrumpe la señal del sensor fotoeléctrico.

10. Una vez que haya superado el valor de 8 en el contador ascendente C5:2 entonces el

comparador mayor que activa el bit auxiliar 4.

11. Para regresar a las condiciones iniciales se debe pasar a ON el selector de dos

posiciones 2.

• Programación


I:0/2

Sensor Fotoeléctrico Telemecanique


CTU (C5:2)

Greater Than (A>B)

Contador Ascendente

Comparador mayor que ( fuente A > fuente B)

131

• Conclusiones

La práctica tiene como objetivo enseñar al estudiante como en base a la instrucción de

conteo ascendente C5:2 se acumula los pulsos generados por la interrupción del sensor

fotoeléctrico hasta superar el valor de 8 y activar un bit de salida, esto en la industria

sirve para posicionar elementos que suben y bajan a través de cadenas y/o tienen que

cambiar de velocidad o se generan balanceos controlados con cambios de giros de

motores.

132

CAPÍTULO VIII

8 Conclusiones • Al culminar el presente proyecto llegamos a nuestro objetivo principal que es

diseñar un sistema de control automático basado en un PLC, que servirá para el

conocimiento de elementos reales de control que es parte de la práctica que

realizarán estudiantes de la facultad de Ingeniería Industrial.

• La puesta en marcha del sistema de control automático basado en un PLC

Micrologix 1000 servirá como apoyo a la práctica de conocimientos técnicos

adquiridos en las materias referentes a control industrial.

• Los componentes del módulo de control automático elaborado en la presente tesis

tienen la mayoría de elementos eléctricos y electrónicos que se encontrarán en la

industria automatizada.

• Es importante observar que el módulo acepta la programación del lenguaje de

control utilizado en el PLC por parte del estudiante en cada práctica, es decir

podemos acceder a cambiar parámetros vía software como lo haría un técnico

especializado.

• Las condiciones de operación normal y de falla que se presentan en un proceso

productivo se simulan a través del modulo de control automático para beneficio del

estudiante.

• La iniciativa de mejora de las condiciones de eficiencia del programa de control, se

las puede generar a través de la práctica eficiente de las instrucciones de

133

programación estas dependen del grado de profundidad de conocimiento que vayan

adquiriendo los estudiantes.

• La presente tesis presenta al modulo de control de una manera didáctica y visual,

con el fin de elaborar prácticas, utilizando elementos reales de control, alarmas

visuales y sonoras. Que servirán como guía de forma amigable.

• Es determinante que el apoyo de la presente tesis servirá como elemento de juicio a

tomarse en la mejora de producción de elementos que se encuentran bajo el control

de un sistema automático soportados por controladores lógicos programados.

• La automatización industrial a través de los PLC’s son soluciones que se presentan

en la industria de manera sencilla, rentables y de mayor crecimiento tecnológico.

8.1 Recomendaciones

• El cuidado de las partes electrónicas que componen cada uno de los elementos y

partes como son sensores, controladores lógicos programables, es de vital

importancia que no se expongan a la humedad ni temperatura extrema para evitar

daños y descalibraciones en su operación.

• Es muy importante aplicar un programa de mantenimiento eléctrico al modulo de

control automático que se quedará en el laboratorio de control de la facultad de

Ingeniería Industrial, basado en las recomendaciones de los fabricantes como son

ALLEN BRADLEY, SIEMENS; TELEMECANIQUE, PEPPERL FUCHS

• Los archivos con los programas originales del software de programación que se

dejan en la facultad deben tener una copia bajo custodia del encargado del área de

134

control o laboratorio para evitar que fallas por parte de los estudiantes impidan el

acceso al PLC.

• Las prácticas propuestas en la presente tesis son los primeros pasos para el potencial

conocimiento de muchas instrucciones de programación que posee el programa, se

recomienda a los encargados del área de control automático investigar y plantear

nuevas alternativas de uso al modulo de control automático ya que la flexibilidad del

software lo permite

• Se recomienda el cambio de pila de apoyo de memoria que se encuentra en PLC al

menos 1 vez al año ésta sirve para respaldar la programación de cada uno de las

prácticas a realizarse

135

Bibliografía general. 1. Allen Bradley, CONTROLADORES PROGRAMABLES SERIE MICROLOGIX

GUIAS DE SOLUCION RAPIDA, Milwaukee, WI, USA, 2005.

2. Allen Bradley, GETTING STARTED PLC MICROLOGIX 1000, Milwaukee, WI,

USA, 2005

3. Benjamin C. Kuo, SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO, Barcelona,

España, 2007

4. Pepperl+Fuchs, SENSOR INDUCTIVE CATALOG, Austin, Texas, 2002.

5. Rockwell Software, PRODUCT CATALOG DESIGN OPERATE AND

MAINTAIN, Milwaukee, I, USA, 2004.

6. Rockwell International Corporation, SUGGESTION AND COMENT FORM

MICROLOGIX 1OOO DOCUMENTATION REFERENCE GUIDE TRAINING,

Mayfield Heights, OH, USA 2004.

7. Siemens, CATALOGO DE SENSORES ELECTRICOS, Berlín, Alemania, 2003.

8. Telemecanique, CATALOGO APARALLAJE ELECTRICO, Paris, Francia, 2003.

9. Ogata, K, INGENIERIA DE CONTROL MODERNA, Prentice Hall, 1998.

10. Rockwell Software, RS LOGIX 500, Milwaukee, WI, USA 2003

136

Anexo 1. Como interpretar códigos de error que reporta el software del PLC


Anexos.

137

Anexo 2. Consideraciones y precauciones de seguridad (leer antes de intentar reparaciones)


138

Anexo 3. Fotografías del sistema de control automático construido para el laboratorio de Control Automático.

Fuente: Desarrollo de tesis Autor: Xavier Ruiz

Fotografía 1 Módulo de control ha ser utilizado en el Laboratorio de Control Automático

139

Fuente: Desarrollo de tesis Autor: Xavier Ruiz

Fotografía 2. Modulo de control conectado con el software de programación Rs Logix vía PC

Documents

114130578-apuntes-micrologix