apuntes micrologix

7/30/2019 apuntes micrologix

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II

UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA INDUSTRIAL

Tema:

DISEO DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMTICO BASADO EN UN

PLC MICROLOGIX 1000

TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

Autor:

EDGAR XAVIER RUIZ ROBALINO

Director de Tesis:

ING. LUIS HIDALGO

Quito, Julio del 2009


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III

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor

Edgar Xavier Ruiz Robalino

Revisado por:

Ing. Luis Hidalgo


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V

DEDICATORIA

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

con amor

A mi esposa Mnica mi hijo Miguel y mi hija Micaela, por ser el motivo de superacin

y mejora

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

ingeniera


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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 desempee como especialista de

mantenimiento durante 9 aos en donde se realizo el montaje electromecnico y de

control elctrico de plantas automticas de pintura en las reas de primer, esmalte y

elpo.

Esta ltima con controladores lgicos programables (PLCs) de ltima generacin que

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

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

reas tan extensas que, a lo largo de los aos se fueron profundizando en el

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

escuela de ingeniera industrial.

Es por esta razn que se decidi desarrollar la presente tesis, con el aval de mis

conocimientos tericos, tcnicos obtenidos antes como tecnlogo electromecnico

previo a la obtencin del titulo de ingeniero industrial.


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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 (PLCs), 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


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VIII

NDICE GENERAL

Pg.

Cartula.... I

Revisin... II

Agradecimiento..... III

Dedicatoria IV

Resumen.VI

Summary.. VII

CAPTULO I ................................................................................................................... 1

1 Introduccin......................................................... ................................................................ .......... 1

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

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

1.3 Objetivos Especficos................................................................... ............................................... 2

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

1.5 Justificacin de la Investigacin .................................................................. .......................... 3

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

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


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IX

1.8 Metodologa de la investigacin .............................................................. ............................... 4

CAPTULO II ................................................................................................................. 5

2. Introduccin a los Controladores Lgicos Programables PLCs ............................. 5

2.1. Definicin de Controladores Lgicos Programables PLC .......................................... 6

2.2. Principio de un Sistema Automtico..................................................................... ............... 6

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

2.4. Opciones Tecnolgicas................................................................ ............................................... 9

2.5. Campos de Aplicacin ........................................................... .................................................. 13

2.5.1. Sealizacin y Control .................................................................................... 13

2.5.2. Maniobra de Mquinas ................................................................................... 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 Autmatas Programables PLC ........................................................ 15

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

2.7.1.1. La Seccin de Entrada. ............................................................... ............................. 16

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

2.7.1.3. Seccin de Salida .............................................................. ........................................ 16


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X

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

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

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

2.9. Utilizacin 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. Analgicas...................................................... ............................................................. 23

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

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

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

2.13.Unidad de Programacin...................................................... .................................................. 24

2.13.1. Programacin .............................................................................................. 24

2.13.2. Grabacin del Programa .............................................................................. 25

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

2.14.Perifricos ............................................................. ................................................................ ........ 25


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XI

2.15.Tamao de los Controladores Lgicos Programables PLCs .................................. 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 Programacin ........................................................................... 27

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

2.17.Manejo e Instalacin .............................................................. .................................................. 28

2.17.1. Organigrama de Utilizacin del PLC .......................................................... 28

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

2.17.3. Programacin Bsica ................................................................................... 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. Visualizacin y lectura de instrucciones ............................................................ 33

2.17.4.5. Bsqueda o localizacin de instrucciones del programa ............................... 33

2.17.4.6. Revisin o control de sintaxis ............................................................. .................. 34

2.17.4.7. Inspeccin del programa ............................................................ ............................. 34

2.17.4.8. Modificacin de contadores y temporizador..................................................... 34

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


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XII

2.18.Almacenamiento de la informacin....................................................... ............................. 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 tensin. .......................................................... 39

2.20.1.5. Captadores o contactos con tensin ............................................................. ........ 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 rels trmicos ...................................................... ............................. 42

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

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

2.21.1. Conexin en un grupo de cuatro salidas comunes o de igual tensin ......... 44

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

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

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

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

2.25.Distribucin de componentes ........................................................ ........................................ 46


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XIII

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

2.27.Alimentacin........................................................ ................................................................ ........ 47

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

2.29.Verificacin de las partes fsicas ............................................................. ............................. 49

2.30.Verificacin del sistema automtico...................................................... ............................. 49

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

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

2.31.3. Inspeccin visual ......................................................................................... 50

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

2.31.5. Medidas de tensin de alimentacin ........................................................... 51

2.31.6. Localizacin y reparacin de averas .......................................................... 51

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

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

2.34.Consideraciones previas a la programacin ........................................................... ........ 54

CAPTULO III .............................................................................................................. 59

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

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

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


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XIV

3.3. Especificaciones tcnicas....................................................... .................................................. 60

3.4. Instalacin 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 lgica de escalera .................................................................. 68

3.9.4. Continuidad Lgica ......................................................................................... 69

3.9.5. Instrucciones de temporizacin ....................................................................... 70

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

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

CAPTULO IV .............................................................................................................. 73


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XV

4. Aplicaciones de circuitos didcticos 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. Cmo crear un archivo de programa ............................................................... 75

4.4.2. Cmo introducir y editar la lgica de escalera ................................................ 77

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

CAPTULO V ................................................................................................................ 89

5. Control clsico de procesos ............................................................ ........................................ 89

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

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

5.3. Sensores pticos (fotoelctricos) ............................................................. ............................. 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 proteccin ............................................................................. 96


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XVI

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

CAPTULO VI .............................................................................................................. 98

METODOLOGIA Y DISEO DE PRCTICAS ...................................................... 98

6. Elaboracin .......................................................... ................................................................ ........ 98

6.1. Estructuracin ............................................................... ............................................................. 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. Programacin ................................................................................................ 100

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

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

CAPTULO VII ........................................................................................................... 101

MANUAL DE PRCTICAS ...................................................................................... 101

7 Prctica n.1............................................................ ............................................................... ...... 101

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

7.2 Prctica n.2............................................................ ............................................................... ...... 104


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XVII

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

7.3 Prctica n.3............................................................ ............................................................... ...... 107

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

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

7.4 Prctica n.4............................................................ ............................................................... ...... 110

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

7.5 Prctica n.5............................................................ ............................................................... ...... 113

7.5.1 Ttulo: utilizacin de instrucciones de secuencia de tiempo (TON) y conteo

(CTU) 113

7.6 Prctica n.6............................................................ ............................................................... ...... 116

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

7.7 Prctica n.7............................................................ ............................................................... ...... 119

7.7.1 Ttulo: Programacin de contactos auxiliares o bits ..................................... 119

7.8 Prctica n.8............................................................ ............................................................... ...... 122

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

7.9 Prctica n.9............................................................ ............................................................... ...... 125

7.9.1 Ttulo: Aplicacin de un contador ascendente .............................................. 125

7.10Prctica n.10 ......................................................... ............................................................... ...... 128

7.10.1 Ttulo: Aplicacin de una instruccin de comparacin ............................. 128


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XVIII

CAPTULO VIII ......................................................................................................... 132

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

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


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XIX

NDICE DE TABLAS

Tabla N.2.1 Opciones tecnolgicas......10

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

Tabla N.3.1 Cuadro de instrucciones de programacin Micrologix 1000...63

NDICE DE FOTOS

Fotografa N.1 Mdulo de control a ser utilizado en el Laboratorio de Control...138

Fotografa N.2 Mdulo de control conectado con el software de programacin Rs Logix

va PC.139

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Lazo cerrado de un sistema automtico7

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

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

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

lgico programable PLC..12

Figura 2.5 Diagrama bsico de un PC..15

Figura 2.6 PLC con sus perifricos y unidades de programacin17

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

Figura 2.8 Organigrama simplificado para la utilizacin de un PLC..29


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XX

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

Figura 2.10 Organigrama de programacin de un PLC...36

Figura 2.11 Organigrama a seguir para la deteccin de una avera.52

Figura 2.12 Sentido de la programacin en una lnea de instruccin..54

Figura 2.13 Sentido de programacin de los bloques de contactos.55

Figura 2.14 Mxima cantidad de contactos por bloque nmero 8...56

Figura 2.15 Forma correcta de programar una salida en la lnea de instruccin.57

Figura 2.16 Forma correcta de programar una instruccin de salida..57

Figura 2.17 Programacin de dos instrucciones de salida..58

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

Figura 3.1 Partes de un PLC Micrologix 100059

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

Figura 3.3 Descripcin instrucciones de programacin...69

Figura 3.4 Instruccin Temporizador On Delay..70

Figura 3.5 Instruccin Temporizador Off Delay.70

Figura 3.6 Instruccin Contador ascendente...71

Figura 3.7 Instruccin Contador descendente.71

Figura 4.1 Programacin serie en una lnea del software Rs Logix....73

Figura 4.2 Programacin paralelo en una lnea del software Rs Logix...74

Figura 4.3 Programacin instrucciones de tiempo y conteo74

Figura 4.4 Seleccin de tipo de procesador de acuerdo al modelo del PLC75

Figura 4.5 Pantalla inicial de programacin software Rs Logix.76

Figura 4.6 Creacin de un archivo principal de programacin77

Figura 4.7 Insercin de una lnea de programacin rung.78


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XXI

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

Figura 4.9 Verificacin de la instruccin JSR ....80

Figura 4.10 Lnea de instruccin correctamente programada con la instruccin JSR.....81

Figura 4.11 Creacin del archivo prctica n.1.82

Figura 4.12 Insercin de una lnea de instruccin en el archivo prctica n.1..83

Figura 4.13 Programacin de una instruccin de entrada I:0/1...84

Figura 4.14 Carga de la programacin realizada al PLC mediante la instruccin

download..85

Figura 4.15 Programacin de instrucciones de tiempo TON y CTU...86

Figura 4.16. Programacin de un BIT auxiliar correspondiente a la instruccin TON...87

Figura 4.17 Programacin de la instruccin CTU...88

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

Figura 5.2 descripcin funcionamiento sensor ptico.92

Figura 5.3 Descripcin simplificada de un sensor ptico...92

Figura 5.4 Principio de funcionamiento de un sensor capacitivo93

Figura 5.5 Comportamiento del campo elctrico con materiales dielctrico 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 Programacin, encendido y apagado sensor telemecanique....102

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

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

Figura 7.5 Sensor fotoelctrico telemecanique xul-m06031..108


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XXII

Figura 7.6 Programacin encendido y apagado sensor fotoelctrico telemecanique.108

Figura 7.7 Sensor capacitivo Siemens 3rg1614-61100. 111

Figura 7.8 Programacin encendido y apagado sensor capacitivo Siemens..111

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

Figura 7.10 Programacin enclavamiento utilizando la instruccin match (L).117

Figura 7.11 Programacin de contactos auxiliares o bits..120

Figura 7.12 Programacin enclavamiento y desenclavamiento BIT auxiliar123

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

Figura 7.14 Programacin de una instruccin de comparacin.129


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1

CAPTULO I

1 Introduccin

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

se requiere la utilizacin de tecnologas nuevas, y es de gran utilidad que todo

profesional del rea industrial debe tener conocimientos de stas.

Por sus ventajas, el programador lgico programable PLC es de fcil manejo, seguridad,

economa y tiempo hacen que sean mucho ms tiles en el campo de la industria.

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

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

conocimiento de ste equipo de trabajo, evitando as daos en el mismo, ya sean fsicos

como internos en su programacin.

La versatilidad en su uso para ciertas aplicaciones, depender nicamente del ingenio

del futuro Ingeniero Industrial.

Las varias aplicaciones que se pueden dar a los PLCs, hacen de l de gran importancia

en la actualidad, y justifican el costo del mismo.

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

visualizacin por medio de leds a las salidas.


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2

1.1Antecedentes

La necesidad de contar con equipos didcticos que guen a los estudiantes que han

recibido materias tericas de control elctrico, en donde se conoce los principios de

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

sistema de control automtico basado en un PLC Micrologix 1000 que servir como

modulo de prcticas tanto en programacin, como en conocimiento de dispositivos de

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

1.2Objetivo General

Disear un sistema de control automtico basado en un PLC Micrologix 1000 que

servir como modulo de prcticas de control para la facultad de ingeniera industrial

1.3Objetivos Especficos

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

objetivos especficos:

Construir el modulo de control elctrico en el que se montaran los componentes

elctricos para realizar las prcticas.

Elaborar el manual de prcticas de control que se inicien con la programacin de

las instrucciones bsicas hasta llegar a las instrucciones mas elaboradas.


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3

1.4Idea a defender

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

industrial con partes y componentes elctricos y electrnicos que se utilizan en la

industria obtendremos un mejor conocimiento del funcionamiento y operacin de los

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

procesos a travs de manejo de variables a programar.

1.5Justificacin de la Investigacin

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

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

elctrico, que realice las mismas, a travs de un PLC Micrologix 1000.

1.6Marco de referencia

Marco Terico: Normas de programacin elctrica, Allen Bradley, Rockwell

Software, RS Logix 500

1.7Marco conceptual

Control Automtico: 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


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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

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

ha ido desarrollado ha sido necesaria la automatizacin progresiva (control

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

programadores lgicos controlables que han ido liberando al operador de su

intervencin directa.

1.8Metodologa de la investigacin

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

ingeniera industrial nos basaremos en tcnicas y mtodos que sern de ayuda para el

diseo de un sistema de control automtico basado en PLC Micrologix 1000

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

del laboratorio de control de la facultad de ingeniera industrial.

Inductivo: Una vez implementado el sistema se buscar conocer algn tipo de

falencia que se presentar en el sistema actual.

Analtico: Mediante este mtodo se har un anlisis imparcial de los problemas

encontrados para llegar al objetivo, el cual ser encontrar soluciones ptimas con

el sistema implementado.

Tcnico: Para el desarrollo de la presente tesis se elaborar un manual de

prcticas de control para el mejor entendimiento del sistema.


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5

CAPTULO II

2. Introduccin a los Controladores Lgicos Programables PLCs

La competencia que existe entre una industria y otra, ha sido la parte fundamental para

el desarrollo de nuevas tecnologas con el fin de lograr una mejor produccin y

productividad.

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

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

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

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

por ende los riesgos de un posible dao aumentan, siendo su localizacin difcil de

encontrar.

Con la utilizacin de la electrnica se facilit el trabajo ya que los componentes se

redujeron considerablemente, pero el cableado continuaba siendo importante

dificultando su mantenimiento.

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

elctricos por los primeros Autmatas tambin conocidos como Controladores Lgicos

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

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

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


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

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

elaboracin correcta de un automatismo.

Las especificaciones tcnicas del sistema o proceso de automatizar y su correcta

interpretacin.

Automatismo o partede control

Captadores

Maquina o proceso

operativo

Actuadores

Fuente: Allen Bradley Controladores Programables Serie Micrologix Guas deSolucin Rpida.Autor: Rockwell Automation

Figura 2.1 Lazo Cerrado de un Sistema Automtico


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

opcin desde el punto de vista tcnico, pero no posible econmicamente.

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

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

Calidad de informacin de los equipos.

Disponibilidad de la informacin tcnica de los equipos

Disponibilidad y rapidez en cuanto a recambios y asistencia tcnica.


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2.4. Opciones Tecnolgicas

Mediante la lgica cableada y la lgica programada, se proceder a indicar las posibles

opciones tecnolgicas de acuerdo a la tabla 2.1.

Inicio

Especificacionesfuncionales

Planteamiento de las opcionestecnol icas ms eficaces

Estudio econmico de laso ciones

Toma de decisiones

Lgica Cableada Lgica Programada

Fin

Estudio Previo

Estudio TcnicoEconmico

Decisin Final

Fuente: Libro Ingeniera de Control Moderna

Autor: Ogata K

Figura 2.2 Organigrama de las fases de estudio en laelaboracin de automatismos.


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Tabla 2.1 Opciones Tecnolgicas

Tipo Familia tecnolgica Subfamilias especificas

Lgica cableadaElctrica

Rels Electromagnticos

Electro neumtica

Electro hidrulica

Electrnica Electrnica Esttica

Lgica

programableElectrnica

Microordenador

Mini ordenados

Microsistemas

Autmatas Programables

Fuente: Libro Ingeniera de Control ModernaAutor: Ogata K


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Documentacin del proceso, especificaciones funcionales

Inicio

Interpretacin del Proceso

Esquema de potencia, mando, del proceso

Especificaciones de materiales, aparatos maniobra

Determinacin de tiempos

Montaje y pruebas

Puesta en funcionamiento

Fin

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

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


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Asignacinde I/O,reles,

temporizadores,contadores

Inicio

Documentacin delproceso Memoria defuncin, planos,etc

Interpretacin delproceso a controlar

Diagrama del proceso

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

Eleccin del autmata

Asignacin de I/O,

rels, temporizadores,contadores, etc.

Programacin diagramalista de instrucciones.Diagrama de tiempos

Esquema elctrico dePotencia de proceso

Autmata puesta enfuncionamiento

Plano distribucinde componentes

automatismo

Puesta en modo RUN Esquema de conexionesI/O del autmata

Proceso a controlarMontajes

Fin

Fuente: Allen Bradley Controladores Programables Serie Micrologix Guas de SolucinRpida.

Autor: Rockwell Automation

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

controlador lgico programable PLC


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2.5. Campos de Aplicacin

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

PLCs va, extendindose cada vez ms, ya sea por sus caractersticas de diseo y

construccin o por la facilidad del manejo.

Los campos de aplicacin para la utilizacin de los PLCs se dan fundamentalmente en

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

sealizacin, etc.

2.5.1. Sealizacin y Control

Chequeo de programas

Sealizacin de estado de procesos

2.5.2. Maniobra de Mquinas

Industria del plstico

Procesos textiles y de confeccin

Procesos de arena y cemente

Industria automotriz


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2.5.3. Maniobra de Instalaciones

Calefaccin, 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:

Reduccin de los elementos de maniobra electromecnica.

Reduccin del espacio

Confiabilidad del sistema

Posibilidad de gobernar uno o ms 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 hmedos, corrosivos.


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Existe un software de programacin para cada PLC.

Se necesita de personal capacitado

2.7. Estructura de los Autmatas Programables PLC

Aqu conoceremos la parte fsica o hardware y tambin la parte interna de un Autmata.

2.7.1. Estructura Interna

Para el estudio del hardware interno del PLC se observar el siguiente diagrama de

bloques figura 2.5

Para el entendimiento del Autmata Programable se explicarn cada uno de los bloques:

Dispositivos deentrada o

captadores

Seccin deEntrada(Inputs)

CPUSeccin de

salida(Outputs)

Dispositivos desalida o

Actuadores

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

Figura 2.5 Diagrama bsico de un PLC


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2.7.1.1. La Seccin de Entrada.

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

comprensible por el CPU, tambin se tienen una de los circulitos electrnicos del

autmata, realizando una separacin elctrica entre estos y los captadores.

2.7.1.2. Unidad Central de Procesamiento (CPU).

La unidad central de proceso est diseada cada da con ms frecuencia por un solo

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

se efectan los clculos y operaciones de entrada y salida correspondientes, es decir el

CPU es el programador del sistema.

2.7.1.3. Seccin de Salida

A la seccin salida tenemos la decodificacin correspondiente de las seales

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

salida o actuadotes, como vlvulas, lmparas, rels, etc.

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

operativo son necesarios otros elementos como:

Unidad de alimentacin

Unidad o consola de programacin

Dispositivos Perifricos

Interfaces


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Unidad de Alimentacin.

Tambin conocida como fuente de alimentacin, adaptada a la tensin de

funcionamiento de los circuitos electrnicos internos del Autmata, como tambin a los

dispositivos de entrada.

Unidades de Programacin.

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

instrucciones del programa. En los Autmatas ms sencillos es un teclado con display.

Perifricos.

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

se une al mismo para realizar su funcin especfica y que facilitan su utilizacin.

Dispositivos desalida o

Actuadores

Dispositivos deentrada o

captadores

Seccinde Entrada(Imputs)

Unidad deAlimentacin CPU

Seccinde salida(Outputs)

Interfaces

PCProgramacin Dispositivosperifricos

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

Figura 2.6 PLC con sus perifricos y unidades de programacin


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Interfaces.

Son todos los elementos, circuitos o dispositivos electrnicos que permiten la conexin

desde los elementos perifricos hacia el CPU

2.7.2. Estructura Externa

La estructura externa se refiere a la parte fsica de un Autmata 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 ms significativas, las mismas

que son:

Estructura Compacta

Estructura Modular

Estructura Compacta.

La estructura compacta en los autmatas, es en si la indicacin de un solo bloque de

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

etc.

El autmata se podr 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 Autmatas se dividirn en mdulos que

realizan funciones especficas.

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 alimentacin, memorias y

separadas las entradas y salidas.

Europea.

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

y la unidad de programacin se une mediante cable conector.

2.8. Memorias

La memoria es cualquier dispositivo que permitir, almacenar informacin en forma de

bits (0y1).


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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 slo de lectura, es decir no tiene acceso a escritura.

2.9. Utilizacin de Memorias

Para la utilizacin de una memoria depender de la funcin asignada:

2.9.1. Memoria de Usuario

El programa de usuario normalmente se graba en la memoria RAM, ya que sta adems

de ser leda por el microprocesador, podr ser cambiada la informacin por el usuario.

2.9.2. Memoria de la Tabla de DatosEsta memoria tambin es del tipo RAM: podemos encontrar la imagen de los estados de

las entradas y de las salidas, como tambin los datos numricos 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

reas 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 grabacin y archivo de programas de

usuario

2.10. Unidad Central de Proceso (CPU).

La unidad central de proceso ms 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 Lgica Aritmtica.

Es la parte del microprocesador dnde se realizan los clculos y las decisiones lgicas

para controlar el autmata.

Unidad de Control

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

tiempos.

Registros.

Son memorias cuya funcin es almacenar temporalmente datos, instrucciones,

direcciones, etc.

Buses.

Son zonas conductoras en paralelo cuya funcin es transmitir datos, direcciones,instrucciones y seales de control entre las diferentes partes del microprocesador.

2.11. Unidades De Entrada Salida (I/O)

Son dispositivos bsicos por donde se toma la informacin de los captadores, en el caso

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


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2.11.1. Entradas

Las entradas son fcilmente identificables, ya que se caracterizan fcilmente por sus

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

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

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

2.11.1.1. AnalgicasSe denominan entradas analgicas cuando la magnitud que es acoplada corresponde a

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

de un modulo de entrada.

2.11.1.2. DigitalesSon las ms utilizadas y corresponden a una seal de entrada todo o nada, es a un nivel

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

2.11.2. SalidasLa identificacin de las salidas se realiza igual que en las entradas, indicndonos por

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

indicadas con un led luminoso.

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


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Rel

Triac

Transistor

Cabe indicar que la salida a rel 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 funcin es la comunicacin del CPU con el exterior, llevando la

informacin acerca del estado de las entradas y transmitiendo las rdenes de activacin

a las salidas.

2.13. Unidad de Programacin

La unidad de programacin, 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 programacin realiza otras funciones especiales como son:

2.13.1. Programacin

Modificacin del programa y de instrucciones

Borrado de instrucciones


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Insercin de instrucciones

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

2.13.2. Grabacin 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. Perifricos

Son perifricos todos los elementos auxiliares y fsicamente independientes al

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

Entre los perifricos ms utilizados en los Autmatas tenemos:

Impresoras,

Unidades de cinta o memoria.

Lectores de cdigo de barra, etc.


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2.15. Tamao de los Controladores Lgicos Programables PLCs

En los PLC, su clasificacin se realiza por medio del nmero de entradas - salidas, entre

estas tenemos:

2.15.1. Gama Baja

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

suele alcanzar un valor mximo 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 mximo de hasta 16 K instrucciones.

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

100 K instrucciones.


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

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

2.16. TiposDesde el punto de vista constructivo, podemos distinguir tres tipos principales:

2.16.1. Unidades Tipo Calculadora

Son las ms comunes utilizadas en los Autmatas de la gama baja, constan de: teclado,

conmutador de modos, display de cristal lquido o siete segmentos de dos o ms

lneas, as como de las entradas para la grabacin del programa del usuario, ste puedeser totalmente independiente o ser conectado directamente a la CPU.

2.16.2. Consola de Programacin

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

pantalla de plasma o tipo similar y tamao suficiente para 20 - 30 lneas y 60 -80

caracteres por lnea, as como teclado.


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2.16.3. Unidad con PC

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

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

funcin que la unidad de programacin normal, permitiendo visualizar los esquemas,

diagramas o partes importantes de los mismos.

2.17. Manejo e Instalacin

El manejo y utilizacin del Autmata es fundamental si queremos obtener

de l una eficacia mnima.

2.17.1. Organigrama de Utilizacin del PLC

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

seguir par la utilizacin correcta del PLC sera el representado en la Fig.2.8


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2.17.2. Puesta en FuncionamientoAntes de iniciar cualquier accin para la puesta en funcionamiento del Autmata es

necesario tener delante el cuadro de caractersticas o especificaciones del mismo, yaque, datos como tensin de alimentacin al sistema o tensin de red y el margen de

Inicio

Fin

Puesta en Funcionamiento

Programacin

Conexin de Entradas /Salidas

Instalacin, puesta a puntoy funcionamiento

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

Figura 2.8 Organigrama simplificado para la utilizacin de unPLC


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variacin 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 Fuentede Alimentacin

Conectar Toma aTierra

Verificar tensinde entrada

Verificacintensin de red

Verificacin ledverde run del PLC

Fin

Pulsar marchainstalacin

Fuente: Rockwell AutomationAutor: Allen Bradley

Figura 2.9 Organigrama de puesta en funcionamiento del PLC


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2.17.3. Programacin Bsica

Antes de iniciar el manejo de un Autmata es imprescindible familiarizarse con los

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

2.17.3.1. Modos de servicio de un PLCExisten dos modos principales:

STOP

RUN

STOP (off-line).

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

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

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

Modo ROM.- para programacin en memorias.

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

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

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


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El programa se est ejecutando continuamente. Aqu slo son posibles algunas

operaciones.

2.17.4. Funciones de servicio de un PLCEs importante el conocer y manejar correctamente las funciones de servicio que ofrecen

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

Autmatas

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 tambin los rels auxiliares protegidos, temporizadores, contadores,

registros, etc.

2.17.4.2. Escritura del ProgramaNormalmente en modo STOP, el programa se confeccionara con sus instrucciones

especficas.

2.17.4.3. Correcciones

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


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Insercin de instruccin.

Borrado de instruccin.

Modificacin de una instruccin

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

encontraremos la forma de proceder en cada tipo de correccin. Tanto en la insercin

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

una vez efectuado este tipo de correccin.

2.17.4.4. Visualizacin y lectura de instruccionesModo STOP y RUN, en este caso, la visualizacin la obtenemos a partir del nmero de

direcciones de memoria conocido, que habremos de introducir.

2.17.4.5. Bsqueda o localizacin de instrucciones del programa

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

la direccin o direcciones en que se encuentra determinada instruccin. Fijada la

instruccin buscada, aparecer en pantalla sta indicando la direccin en que se

encuentra. En caso de contactos repetidos en varias direcciones, tambin se visualizarn

stas en orden ascendente de direcciones de memoria pulsando la correspondiente

funcin.


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2.17.4.6. Revisin o control de sintaxis

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

escritura del programa, como:

Correcta numeracin de E/S y rels auxiliares.

Correcta ordenacin de instrucciones en contadores y registros.

Verifica que cada instruccin de comienzo de lnea 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. Inspeccin del programaNormalmente en modo RUN, con el auxilio de las correspondientes funciones logramos

visualizar el estado lgico de E/S, rels auxiliares, temporizadores, contadores,

registros, etc.

2.17.4.8. Modificacin 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 modificacin, comprobacin o avera a veces es

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


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

forzamiento podemos volver al estado primitivo en el momento deseado.

La figura 2.10, muestra el organigrama de programacin:


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Inicio

SeleccionarModo

Borrar

Memoria

Escribirprograma

Ensayarprograma

Funciona

Imprimir

Buscar y corregirotros errores

Comprobarerrores

Grabar

Fin

Fuente: Controladores Programables Serie Micrologix Guas deSolucin RpidaAutor Allen Bradley

Figura 2.10 Organigrama de Programacin de un PLC


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2.18. Almacenamiento de la informacin

Como se conoce, una de las ventajas del Autmata sobre la lgica cableada, es la

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

grabarlos.

En procesos de produccin peridicamente cambiantes, en donde programas

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

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

posible utilizacin en el futuro, bien con su configuracin actual o bien con las

modificaciones hechas.

Es por esto, que una vez realizado un programa, comprobado, verificado y dispuestopara 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 ste tipo de memorias slo es posible borrarlo basndose en

luz o radiacin 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

lmpara ultravioleta que es ms rpida.


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2.20. Conexionado de las entradas salidasLa eficaz puesta en funcionamiento de un PLC pasa principalmente por una correcta

conexin en los captadores en las entradas y en los actuadores a las salidas, as

conseguiremos las siguientes ventajas:

El buen funcionamiento y la ausencia de averas por esta causa.

La limitacin en el nmero de entradas y salidas que se van a utilizar, lo que implica

un ahorro en el uso de Autmatas

2.20.1. Entradas

La importancia del conocimiento de las entradas en los Autmatas 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. CaptadoresSe entiende por captadores, aquellos elementos que se acoplan o conectan a las entradas

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

Analgicos.- Cuya seal elctrica es variable en el tiempo y que necesariamente han

de acoplarse al mismo tipo de entradas

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


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2.20.1.2. Principio de funcionamientoEn caso de que la seal que se va aplicar a la entrada sea analgica - digital, la entrada

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

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

entiende el procesador.

2.20.1.3. Conexionado de las entradasDos son los tipos de captadores posibles desde el punto de vista de la tensin:

2.20.1.4. Captadores o contactos libres de tensin.

Los captadores sin tensin que se pueden conectar a un Autmata pueden ser de varios

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

Pulsadores.

Interruptores.

Finales de carrera.

Contactos de rel, etc.

2.20.1.5. Captadores o contactos con tensinLos elementos de ste tipo pueden ser:

Detector de proximidad.

Micro switch


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Para la eleccin de stos elementos, debemos hacerlo de tal forma que su tensin

coincida con la tensin de entrada del Autmata

2.20.2. Salidas

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

directamente, bien a travs 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, segn las necesidades de

las cargas.

Cada grupo est limitado tambin por su consumo, que adems es distinto en funcin

del tipo de carga, resistiva o inductiva.

Las tarjetas de salidas suelen ser de tres tipos distintos:

Salidas a rels.- (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 rpidas, son empleados en cargas de contactores, electro vlvulas,

etc.

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

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


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

del rel.

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

poco consumo, rpida respuesta y alto nmero de operaciones como es el caso de

circuitos electrnicos. Su vida es superior a la del rel.

2.20.2.1.

Actuadores

Actuadores son todos los elementos conectados a la salida, sean stos de actuacin

directa o de mando.

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

tener en cuenta las siguientes limitaciones.

La tensin que se vaya aplicar en cada grupo de contactos ha de ser nica, por tanto

podremos utilizar tantas tensiones distintas como grupos de contactos posea el

Autmata.

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

sern los indicados por el fabricante.

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

contactos y se comprobar que no supere la intensidad mxima que nos indiquen sus

caractersticas, 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 colocar un rel intermedio de bajo consumo.


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2.20.2.2. Circuitos protectoresComo sabemos las cargas en las salidas se puede clasificar en: cargas en CC y cargas

en CC.

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

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

de tensin transitorios, de alto valor. Para proteger los circuitos internos y los contactosde rels, los fabricantes acoplan internamente un circuitos de proteccin 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 ms rpidamente

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

acoplar circuito alguno.

2.20.2.3. Contactos de rels trmicosDos son las posibilidades de conexin de los contactos de los rels trmicos de

proteccin contra sobre intensidades.

En las entradas como captadores.

En las salidas como actuadores.

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


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La conexin en el circuito de entrada o de captadores es la ms tcnica y segura desde

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

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

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

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

de un rel trmico puede tener nicamente el proceso del actuador al cual est

protegiendo o detener el proceso completo.

Las posibilidades que nos prestan los rels trmicos son dos:

Utilizar los contactos normalmente cerrados NC.

Utilizar los contactos normalmente abiertos NA.

2.20.2.4. Protecciones en los procesos contactos de confirmacinEn la mayora de procesos industriales una avera o parada en los elementos que los

integran puede traer como consecuencia una prdidas econmicas importantes, si en la

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

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

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

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

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

parada o marcha


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2.21. Distintas posibilidades de conexin en las salidas

Se citarn algunas posibilidades de conexin de los actuadores a las salidas:

2.21.1. Conexin en un grupo de cuatro salidas comunes o de igual tensin

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

fundamentales:

Las tensiones de los elementos acoplados sean iguales, y que sta tensin este dentro

de los mrgenes indicados por las especificaciones del Autmata.

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

los mimos mrgenes

2.21.2. Acoplamiento directo e indirecto de cargas

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

sta directamente a la salida como por ejemplo lmparas, tubos fluorescentes, etc. en

otros casos el mando ha de hacerse a travs de rels, contactores, electro vlvulas, 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 Autmata, se puede seguir los siguientes procedimientos:


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

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

contacto de salida.

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

contacto de salida del Autmata

2.23. Instalacin, puesta a punto y mantenimiento

Una correcta instalacin del PLC implica necesariamente tener en cuenta factores

como:

Condiciones ambientales del entorno fsico donde se va a situar.

Distribucin de componentes en el armario que lo va a contener.

Una buena alimentacin y un cableado correcto

Como tambin, 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 dnde se site

el PLC deber cumplir las siguientes condiciones:

Ausencia de vibraciones, golpes, etc.

No-exposicin directo a los rayos solares o focos calorficos intensos, as como a

temperaturas que sobrepasan los 50 a 60 grados centgrados.


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No elegir lugares en donde la temperatura descienda en algn momento por debajo

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

condensaciones.

Ausencia de polvo y ambientes salinos.

Ausencia de gases corrosivos.

2.25. Distribucin de componentesEs norma que el PLC se site en un armario metlico, se debe conocer si ste necesita

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

tambin los elementos que van junto a ste, para un mejor mantenimiento y cableado,

entre otros elementos tenemos:

Interruptor o interruptores de alimentacin.

Rels, contactores, temporizadores, etc.

Fuente de alimentacin.

Canales de cableado.

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

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

Para la distribucin se tendr en cuenta las siguientes condiciones:

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

principalmente el PLC y la fuente de alimentacin para poder disipar ms

fcilmente el calor.


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Los elementos electromagnticos como: rels, contactores, etc. son generadores de

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

ms posible de la CPU y de las E/S.

Para realizar un buen cableado, se agruparn separadamente los mdulos de entrada

y los de salida.

2.26. CableadoPara un correcto cableado hay que tener en cuenta unas reglas mnimas, 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 analgicas de las digitales.

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

Los cables de alimentacin y los de E/S discurrirn por distinta tubo de canaleta,

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

centmetros.

2.27. Alimentacin

La alimentacin del Autmata es otro factor importante a tener en cuenta. Cuatro son

las partes que se pueden considerar.


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

picos provocados por otros aparatos de la instalacin.

Unas protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos por medio de interruptores

magneto trmicos, fusibles, etc. as como derivaciones a tierra por medio de otros

interruptores.

Una tierra de un valor adecuado y normalmente sealizada 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 supervisin total del sistema y la realizacin 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 realizar cuando todas las anteriores fases del proyecto se

han terminado, incluso la de introducir programa en

la unidad central.

Esta supervisin es conveniente dividirla en dos partes:

Sin tensin.- Verificacin de las partes fsicas.

Con tensin.- Verificacin del sistema automtico.


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2.29. Verificacin de las partes fsicas

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

alimentaciones, de acuerdo con los esquemas correspondientes.

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

alimentacin, etc.

La exacta verificacin de cables mediante sealizacin por medio de letras o

nmeros.

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

han de ser comprobadas.

2.30. Verificacin del sistema automtico

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

Comprobar la no indicacin 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 Autmata 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

programacin.


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2.31. Mantenimiento

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

inspeccin peridica, la misma que ha de tener una periodicidad tanto ms corta cuanto

ms 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 peridicas,

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

Entre los datos tenemos:

2.31.3. Inspeccin visual

De elementos mecnicos.

Estn perfectamente sujetos tanto al PLC como a los dems elementos?

Existe algn cable suelto o roto?Estn los tornillos debidamente ajustados?

De CPU y E/S.

Existe sealizacin visual para la CPU?

Existe sealizacin visual para las E/S?


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2.31.4. Condiciones ambientalesSe encuentran los valores de temperatura y humedad dentro del margen?

Existe polvo sobre los elementos?

Existen vibraciones, o golpes?

2.31.5. Medidas de tensin de alimentacin

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

Se ha cumplido la vida media de la batera de litio?

Las tensiones de E/S son las correctas?

Los elementos y aparatos necesarios para esta labor de mantenimiento preventivo

seran:

Herramientas de instalador.

Termmetro.

2.31.6. Localizacin y reparacin de averasLa deteccin de averas imputables del Autmata 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 programacin.


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

2.32. Instrucciones y programas

Un programa es una sucesin o lista de rdenes de trabajo, tambin llamadas

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

Una instruccin u orden de trabajo es la parte ms pequea de un programa y consta de

dos partes principales: operacin y operando, y a su vez l operando est dividido ensmbolo y parmetro.

Alimentacin Entrada / Salida

Terminales CPU

CondicionesAmbientales

Fuente: Controladores Programables Serie Micrologix Guas de SolucinRpidaAutor: Allen Bradley

Figura 2.11 Organigrama a seguir para la deteccin de una avera


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La operacin es el cdigo, de la instruccin, puede venir dado como cdigo numrico.

El operando es el complemento al cdigo u operacin, mediante el operando se indica la

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

medio de ste indicar 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 continuacin, indicamos los elementos principales para cada programacin:

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

Tipo de elemento Smbolo

entradas -] [- ] / [

salidas ( )

temporizadores

contadores

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


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2.34. Consideraciones previas a la programacin

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

consideraciones que facilitarn la labor de programacin y que son las siguientes:

La programacin en cada bloque de contactos se realizar en el orden de izquierda a

derecha.

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

el sentido de arriba hacia abajo

OUT

Fuente: Instrucciones RS Logix 500 Software de Programacin PLCMicrologix 1000Autor: Xavier Ruiz

Fig. 2.12 Sentido de la programacin en una lnea de instruccin.


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

lnea principal hasta la salida OUT, depende del PLC, la nica limitacin prctica que se

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

impresora, en este caso el nmero mximo de contactos es ocho.

Bloque 1

Bloque 2

Bloque 3

Fuente: Instrucciones RS Logix 500 Software de

Programacin PLC Micrologix 1000Autor: Xavier Ruiz

Fig. 2.13 Sentido de la programacin en una lnea de instruccin.


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Al no existir limitacin de contactos de los rels, es preferible realizar un circuito claro

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

consecuencia de reducir el nmero de stos.

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

Lnea Principal

OUT

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

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


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Despus de una salida OUT no se pueden colocar contacto alguno

En algunos autmatas es posible programar dos o ms bobinas de salida.

OUT

OUT

NO

SI

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

Fig. 2.16 Forma correcta de programar una instruccin desalida

OUT OUT

SINO

Fuente: Instrucciones RS Logix 500 Software de Programacin PLCMicrologix 1000

Autor: Xavier Ruiz

Fig. 2.15 Forma correcta de programar una salida en la lnea deinstruccin


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Los contactos de entrada, el nmero 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 programacin de contactos auxiliares enun bloque es ilimitada

OUT

OUT


Fi . 2.17 Pro ramacin de dos instrucciones de salida


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CAPTULO III

3. Descripcin 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. Prtico de comunicacin

21

13

456

7

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

Figura 3.1 Partes de un PLC Micrologix 1000


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3.1. Ventajas

Rapidez

Ocupa menor espacio

Confiabilidad

Bajo consumo de potencia

Verificacin del programa de control antes de instalarlo

Posibilidad de conexin en red con otros PLCs.

3.2. Desventajas

Costo alto para aplicaciones menores

Elemento frgil

3.3. Especificaciones tcnicas

Voltaje de alimentacin 110 a 240 V o 24 V

Consumo de potencia 10.4 W

Temperatura de operacin de 0 a 55 grados centgrados

6 entradas AC

4 salidas de rel AC


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3.4. Instalacin 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

v

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