INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL€¦ · MARCA: SIEMENS, SERIE: S7-200 Página 8 2.2. ENTRENADORES...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”

“SISTEMAS DE ENTRENAMIENTO EN CONTROLES LOGICOS

PROGRAMABLES (PLC) MARCA: SIEMENS, SERIE: S7-200”

MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTA:

HÉCTOR ROLANDO TORRES LERMA

ASESOR:

DR. ROBERTO BACA ARROYO

MÉXICO, D.F., JUNIO DE 2015

SISTEMAS DE ENTRENAMIENTO EN CONTROLES LOGICOS PROGRAMABLES (PLC)

MARCA: SIEMENS, SERIE: S7-200

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CONTENIDO

AGRADECIMIENTO------------------------------------------------------------- 3

PROYECTOS Y EXPERIENCIA PROFESIONAL----------------------------- 3

OBJETIVO------------------------------------------------------------------------- 4

1. INTRODUCCION----------------------------------------------------------------- 5

2. SELECCIÓN OPERATIVA DEL PLC-------------------------------------------- 7

2.1 SOLUCION DE UN PROBLEMA DE AUTOMATIZACION--------- 7

2.2 ENTRENADORES DE PLC Y APLICACIONES DIDACTICAS------- 8

3. ESPECIFICACIONES TECNICAS----------------------------------------------- 11

3.1 HARDWARE DEL PLC S7-200------------------------------------------ 13

3.2 CABLEADO DEL PLC----------------------------------------------------- 14

3.3 MODOS DE OPERACIÓN----------------------------------------------- 16

4. PRGRAMACION DEL PLC----------------------------------------------------- 22

4.1.1 REGLAS BASICAS----------------------------------------------- 25

4.1.2 OPERACIONES LOGICAS------------------------------------- 26

4.1.3 VARIABLES INTERNAS--------------------------------------- 29

4.1.4 SET / RESET----------------------------------------------------- 29

4.2 CONTROL DE ELECTROVALVULAS------------------------------------- 35

4.3 CONTADORES-------------------------------------------------------------- 37

4.3.1 SET RESET PARA CONTADORES-------------------------------- 38

4.3.2 OPERACIONES ARITMETICAS----------------------------------- 39

SUMA-------------------------------------------------------------------- 39

SUSTRACCION--------------------------------------------------------- 39

MULTIPLICACION----------------------------------------------------- 40

DIVICION---------------------------------------------------------------- 40

COMPARACION------------------------------------------------------- 41

4.3.3 TEMPORIZADORES ------------------------------------------------ 42

Temporizadores On-Delay---------------------------------- 43

Temporizadores Off-Delay o de reposo---------------- 43

Temporizador acumulativo o de retención----------- 44

CONCLUSIONES----------------------------------------------------------------- 45

BIBLIOGRAFIA------------------------------------------------------------------- 45



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AGRADECIMIENTO

QUIERO AGRADECER A MI ESPOSA SUSANA, MIS HIJOS ALEXANDRA Y JORGE;

ESPECIALMENTE A MIS PADRES MARIA Y RUBEN; HERMANOS JOSE, CIRO,

YOLANDA, ARMINDA Y MARTE; ASI COMO A TODOS MIS FAMILIARES,

AMIGOS, COMPAÑEROS, MAESTROS Y COLABORADORES, QUE ME HAN

ACOMPAÑADO, APOYADO Y ENSEÑADO DURANTE TODAS LAS ETAPAS DE MI

VIDA “MUCHAS GRACIAS”.

PROYECTOS Y EXPERIENCIA PROFESIONAL

LOS PROYECTOS EN LOS CUALES SE INTEGRO EL SISTEMA DE

ENTRENAMIENTO EN CONTROL LOGICO PROGRAMABLE (PLC) MARCA

SIEMENS, SERIE S7-200 SON:

PETROLEOS MEXICANOS ( PEMEX )

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD ( CFE )

ESCUELA MILITAR DE INGENIEROS ( SEDENA )

INDUSTRIA MILITAR ( SEDENA )

ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO ( ECUADOR )

SENA (COLOMBIA)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE MEXICO ( UNITEC )

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA ( UT )

UNIVERSIDAD DE COLIMA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DEL ESTADO DE MEXICO

INSTITUTO TECNOLOGICO DE SONORA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE GUADALAJARA

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

IUSA PASTEJE

GILLETTE NAUCALLI

EN ELLOS SE CAPACITÓ EN HARDWARE Y SOFTWARE, EN LOS CUALES SE

INTEGRÓ CON EQUIPOS: DEGEM SYSTEMS ISRAEL, ALECOP ESPAÑA, DE

LORENZO ITALIA, Q&T ITALIA, SMC NEUMATIC JAPÓN, DE VILLE

INTERNACIONAL MÉXICO, EDIBON ESPAÑA, ED LAB KOREA.



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EXPERIENCIA LABORAL:

CON TREINTA AÑOS DE EXPERIENCIA PROFESIONAL EN INGENIERÍA

DE COMUNICACIONES Y ELECTRONICA EN MANTENIMIENTO, DISEÑO,

INTEGRACIÓN, FABRICACIÓN, CAPACITACIÓN Y EJECUTIVO COMERCIAL EN

MÉXICO, USA, PUERTO RICO, GUATEMALA, EL SALVADOR, NICARAGUA,

PANAMA, VENEZUELA, COLOMBIA, ECUADOR, ESPAÑA, ITALIA E ISRAEL.

ASISTENTE DE LABORATORIO ELECTRONICO Y MANTENIMIENTO EN

LINEAS DE PRODUCCION AUTOMATIZADAS ( ZENTH CO.USA Y MEX

BESTOS MEXICO).

DISEÑO DE SISTEMAS ESPECIALES DE SEGURIDAD (ALARMAS

AUTOMATICAS)

CAPACITACION ELECTRONICA Y CONTROL (INSTITUTO MEXICANO DEL

PETROLEO)

TELECOMUNICACIONES, TELEMEDICION DE DUCTOS, TELEMEDICION DE

TANQUES Y TELEMEDICION DE CARGA DE BUQUE TANQUES PEMEX

(EIKON Y DE VILLE MEXICO )

DIRECTOR TECNICO PARA MEXICO, CENTRO Y SUDAMERICA (DEGEM

SYSTEMS ISRAEL)

DIRECTOR DE VILLE INTERNACIONAL MEXICO (DISTRIBUIMOS ALECOP

ESPAÑA, ED LAB KOREA, DE LORENZO ITALIA, TEKTRONIX USA, EDIBON

ESPAÑA, ENTRE OTRAS).

FUÍ RESPONSABLE DIRECTO DE LOS PROYECTOS DE: LABORATORIOS DE

ELECTRONICA EB-2000 (CBTIS), AUTOTRÓNICA (CECATIS), AVIÓNICA

(TIJUANA), ELECTRONEUMÁTICA ( SMC, PN-2000, ALECOP ), DOMÓTICA

(UT), SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN ( IPN, CONALEP, SENA, SEDENA,

TECNOLOGICOS, UNITEC, PEMEX, ),

OBJETIVO

QUE LOS PROFESIONALES EN ELECTRÓNICA Y CONTROL, CONOSCAN LA

IMPORTANCIA DEL PLC, HARDWARE, SOFTWARE, APLICACIONES, ALCANCES,

ASI COMO EQUIPOS EN EL MERCADO PUDIENDO TENER CONOCIMIENTOS Y

EXPERIENCIA PARA INTEGRARSE A LA INDUSTRIA ACTUAL.



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CAPÍTULO 1. INTRODUCCION

En la industria moderna es necesario tener cierto grado de

automatización en sus procesos, el PLC es un equipo básico con una

estructura abierta y muy flexible.

En el PLC es necesario que se tenga bien definida la necesidad

del proceso así como los conocimientos del hardware involucrado o

necesario, desarrollar la programación y comprobar que haga lo que

queremos.

Cuando un equipo ya tiene funcionando un PLC, podemos

cambiar componentes o modificar funciones del proceso modificando

el programa.

Por todas estas razones es importante saber manejar y

programar el PLC, es indispensable conocer el tipo de PLC necesario

por esta razón los fabricantes manejan diferentes configuraciones ya

sea de entradas y salidas digitales, analógicas o combinadas, juegos

de instrucciones, capacidad de memoria, velocidad y comunicaciones

entre ellos a la computadora o panel de control, puede ser autónomo o

parte de un sistema.

Cuando se tiene la habilidad de programar en una plataforma,

podrá migrar con facilidad a otra, ya que las instrucciones y su forma

de introducirlas tienen cambios no significativos.

También nos permite escalar si es necesario o interconectarlo

hasta ser parte de un control distribuido.

El lenguaje de programación LEADER nos da:

Seguridad: el programa una vez redactado, puede ser cargado en otro

PLC, reduciendo los tiempos de programación.

Flexibilidad: para modificar el programa puede usar una computadora

común y tener acceso a una red.

Mantenimiento reducido: prácticamente no lo necesita.

Rapidez de funcionamiento: algunos procesos necesitan velocidad de

producción en tiempo real las señales de los sensores son procesadas

por el PLC.

Diagnóstico: Hay procedimientos de problemas de funcionamiento de

hardware y software, así se reduce al mínimo de tiempo la afectación.



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Comunicación: los PLC permiten comunicar entre sí para intercambiar

información y optimizar la producción.

La estructura de un PLC es la de un microprocesador, CPU, Memoria

RAM, memoria ROM, y Puertos de entrada y salida.

La idea del PLC es industrial donde debe ser fácil y rápido, pero

sofisticado y complejo para elaborar programas a todos los niveles por

lo cual se puede utilizar diferentes lenguajes como:

LD Diagrama Escalera (Ladder Diagram) , lenguajes a contactos, ha

sido el primer y el más difundido cuya referencia son los circuitos a

rele, los contactos normalmente abiertos y cerrados con el agregado

de temporizadores y contadores según un diseño, con una secuencia

de instrucciones horizontales confluentes a las alimentaciones

laterales. Tal estructura sigue fielmente las modalidades de ejecución

de los esquemas eléctricos.

IL Listado de Instrucciones (Instrucción List) (Assembler Like),

Ensamblador listado de instrucciones o Nemónicos

ST Texto Estructurado, (Structured Text) Pascal Like

SFC Gráficos Secuenciales, (Secuencial Function Chart) ( Graphe de

Comande Etape Transition GRAFCET ), diagrama funcional

secuencial, es un lenguaje que permite el pasaje de una fase a otra

del proceso mediante la superación de una condición. Es un lenguaje

veloz y práctico pero no todos pueden soportarlo.

FBD Diagrama de Bloques Funcionales, Funtion Block Diagram,

basado en la lógica binaria, utiliza una representación gráfica de

elementos lógicos.

Los primeros dos son del tipo textual, son los más comunes y los otros

tres del tipo gráfico. Los fabricantes les integran facilidades pero no

siempre son exportables.

Las especificaciones técnicas son de equipos industriales para uso

continuo y rudo por eso se selecciona uno dependiendo de las

condiciones ambientales donde se van a instalar, como temperatura,

humedad, presión, vibración, etc. Si el PLC no existe se puede instalar

accesorios como gabinetes, accesorios, acondicionadores de señal,

voltaje, corriente todo lo que se necesite existe con las fabricantes, lo

ideal es que sea de la misma marca porque es mínimo para adaptarlo.



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CAPÍTULO 2. SELECCION OPERATIVA DEL PLC

La elección de un PLC para automatizar un equipo es indispensable

tomar en cuenta:

Tiempo de escaneo: es la velocidad del CPU para ejecutar el

programa incluyendo el tiempo efectivo en las rutinas de anillo

asociadas a las entradas y salidas.

Funcionamiento síncrono o asíncrono

Síncrono entradas y salidas

Síncrono entradas y asíncrono salidas

Asíncrono entradas y salidas. Cada función se resuelve

automáticamente, es inconveniente que una entrada pueda variar en

dos funciones lógicas sucesivas.

Ciclo con prioridades. Lee las entradas periódicamente

independientemente de la actividad del momento, se puede evitar

inconvenientes y favorecer las prioridades.

Número de entradas y salidas. La elección se hace después de

analizar la aplicación y dejar algunas para futuras expansiones o

mejorías.

Tipo de entradas y salidas. Digitales a rele o transistor, Analógicas

nivel de exactitud.

Memoria. Depende del Tamaño del Programa.

Funciones Lógicas – Aritméticas. Depende de la Complejidad del

Programa.

2.1. SOLUCION DE UN PROBLEMA DE AUTOMATIZACION

Para resolver un problema de automatización es necesario analizarlo

con habilidad y racionalidad y seguir la secuencia siguiente:

Estudiar a detalle y paso a paso el proceso a desarrollar.

Describirlo secuencialmente, paso a paso o con un Diagrama de Flujo.

Optimizar y minimizar el sistema haciéndolo lo más económico.

Seleccionar el PLC y su configuración.

Programar por línea paso a paso.

Redactar el programa y efectuar el debugging.

Simular paso a paso

Ejecutar.



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2.2. ENTRENADORES DE PLC Y APLICACIONES

DIDÁCTICAS

En el mercado existen diferentes entrenadores para el estudio del

PLC. Lo ideal es que cuenten con un equipo real que se use en la

industria, por ese motivo seleccionamos un Siemens Serie S7-200, ya

que es de los más utilizados en la industria mundial, su estructura es

muy confiable y el software Step 7 cumple con todas las condiciones

para que aprendan a programar a cualquier nivel y que les sirva como

base para el manejo de diferentes equipos.

ENTRENADOR PLC CPU 224 DIEZ SALIDAS A RELEVADOR, CATORCE ENTRADAS

INTERFACE PPI – USB o RS-232, SOFTWARE MICRO/ WIN STEP 7

Estos entrenadores vienen preparados en un gabinete resistente con todo lo necesario para su uso constante como toma de 127 vac, sw de encendido, fusible, fuente de alimentación de 24vdc de suficiente corriente para las aplicaciones que podamos conectar, con bornes ya sea de 2 o 4 mm, indicadores de entradas y salidas, Interface

.



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ENTRENADOR PLC CPU 1224 DIEZ SALIDAS A RELEVADOR, CATORCE ENTRADAS

INTERFACE ETERNET , SOFTWARE SIMATIC STEP 7 BASIC V10.5

STEP 7-MICRO/WIN ES UN LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN SIMPLE Y FÁCIL DE APRENDER PARA EL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN SIMATIC S7-200. SU GRAN REPERTORIO FUNCIONAL PERMITE RESOLVER INCLUSO LAS TAREAS DE AUTOMATIZACIÓN MÁS DIFÍCILES. SU FACILIDAD DE APRENDIZAJE Y LA VELOCIDAD CON QUE ES POSIBLE PROGRAMAR LE HACEN PARTICULARMENTE FÁCIL DE USAR. SIMATIC S7-200, CABLE USB/PPI MM MULTIMASTER, PARA CONEXION DE S7-200 AL PUERTO USB DEL PC. ESTA MONTADO EN UN PORTAFOLIO A SOLICITUD DEL CLIENTE PARA SU MEJOR TRANSPORTACION. CONTARA CON APLICACIONES LOGICAS COMO: PUSH BOTTON, FOCOS, RELEY, MOTOR, PHOTO SENSOR, SENSOR DE LÍMITE, ELECTROVALVULAS, ETC.



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APLICACIÓN BANDA TRANSPORTADORA 24 VDC, CON SERVOMOTOR CONTROLADA POR PLC 4 I/O

APLICACIÓN ROBOT NEUMATICO CUATRO GRADOS DE LIBERTAD, 24 VDC CONTROLADO POR PLC



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CAPÍTULO 3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Micro-PLC SIMATIC S7-200

La información que debemos recibir del fabricante es muy importante ya que es de primera mano en el idioma que uno lo requiera, regularmente la entregan al momento de la compra como:

Folleto: Es la información de los productos que manejan con su información rápida. ( S7200-FOLLETO.pdf).

Catalogo: la información que contiene ya es más detallada y los alcances del equipo. (S7200-CAT.pdf).

El manual del Sistema, puede ser en papel o digital. (S7-200 SISTEMA DE AUTOMATIZACION y S7200-CAT.pdf).

Software de Programación, aquí es importante que tipo y cantidad de licencias (si se requiere llave tenga cuidado de no perderla si es por software o hardware), así como requerimientos del equipo de cómputo e interfaces necesarios. (SIMATIC STEP 7 Basic V10.5), (PPI CABLE USB, MULTI MASTER ISOLATED).

Puesta en Marcha: Instrucciones necesarias de instalación, prueba y arranque en hardware y Software. ( S7200-GETINSTARTER.pdf).

Capacitación: Puede ser en Sitio, Cursos Públicos, por Software o en Línea. Incluida o con Costo depende del Fabricante. (S7200-1HORA.pdf, S7200-2HORAS.pdf).

Soporte Técnico y Garantía. Esto es muy importante ya que deben tener personal alta mente calificado que nos pueden ayudar en disipar dudas, colaborar con ideas, experiencias o resolver el problema. En garantía el equipo debe tener el respaldo de la fábrica para reemplazarlo o repararlo inmediatamente.

SIMATIC S7-200 es un micro-PLC al máximo nivel: es compacto y potente, rápido, ofrece una conectividad extraordinaria y todo tipo de facilidades en el manejo del software y del hardware.



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El micro-PLC SIMATIC S7-200 responde a una concepción modular consecuente que permite soluciones a la medida que no quedan sobredimensionadas hoy y, además, pueden ampliarse en cualquier momento.

Se trata de una auténtica alternativa rentable en la gama baja de PLC's. Para todas las aplicaciones de automatización que apuestan consecuentemente por la innovación y los beneficios del cliente. Beneficios del SIMATIC S7-200

Puerto estándar RS-485 con velocidad de transferencia de datos comprendida entre 1,2 y 187,5 kbits/s.

Protocolo PPI en calidad de bus del sistema para interconexión sin problemas.

Modo libremente programable con protocolos personalizados para comunicación con cualquier equipo.

Rápido en la comunicación PROFIBUS vía módulo dedicado, operando como Esclavo.

Potente en la comunicación por bus AS-Interface, operando como maestro. Conexión a Industrial Ethernet vía módulo dedicado con conexión a internet

mediante módulo correspondiente. Accesibilidad desde cualquier punto gracias a comunicación por modem

(para tele mantenimiento, teleservice o telecontrol). S7-200 PC ACCESS, servidor OPC para simplificar la conexión al mundo del PC Pequeño y compacto, ideal para aplicaciones donde se cuenta con reducido

espacio. Extensa funcionalidad básica uniforme en todos los tipos de CPU. Alta capacidad de memoria. Extraordinaria respuesta en tiempo real; la posibilidad de dominar en

cualquier instante todo el proceso permite aumentar la calidad, la eficiencia y la seguridad.

Manejo simplificado gracias a software de fácil uso STEP7-Micro/WIN, ideal tanto para nuevos usuarios como para expertos. Una gama de sistemas que convergen, para un dimensionamiento exactamente adaptado a la aplicación y resuelto de forma óptima.

La gama del sistema: 5 CPUs escalonadas en prestaciones con extensa funcionalidad básica y

puerto Freeport integrado para comunicaciones

Amplia gama de módulos de ampliación para diferentes funciones. Manejo y visualización Software STEP 7-Micro/WIN con librería Add-on Micro/WIN

Una gama de sistemas que convergen, para un dimensionamiento exactamente adaptado a la aplicación y resuelto de forma óptima.



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3.1. HARDWARE DEL PLC S7-200 Las partes y componentes externos de un PLC y en general las partes fundamentales que lo conforman, específicamente el modelo S7-200, ahora nuestro objetivo son los módulos internos del equipo, de tal manera que podamos darle una mirada a las formas de conexión y probablemente podamos efectuar algunos montajes que nos simulen los procesos reales tal como suceden en la industria.

Recordemos que externamente el PLC S7-200 se distribuye en los siguientes módulos:



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3.2. CABLEADO DEL PLC

Para iniciar los montajes y hacer pruebas prácticas que consoliden las temáticas que se van aprendiendo. Por tal motivo se debe conocer muy bien cómo sería la forma de conexión del PLC Siemens S7-200 para asegurar su buen funcionamiento. Revisemos entonces los esquemáticos de conexión y tenga en cuenta como advertencia que si no sigue las instrucciones se pueden producir daños personales y materiales:

El esquema de montaje anterior se puede utilizar conectando a las salidas del PLC dispositivos discretos como luces Pilotos, con las cuales se pueda correr el programa cargado en el equipo y verificar su correcto funcionamiento según las posiciones de los simuladores de entrada (1/0). Debe tener en cuenta en el



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esquemático:

Coloque los cables marcados en negrilla tal como lo muestra el esquema.

El cable gris está fijado a la maqueta sólo de forma mecánica. Los extremos del cable gris pueden conectarse indistintamente en L+ y 1L. Si necesita una aplicación más específica, por ejemplo, conectando un actuador (relé) a un motor, se podría utilizar el siguiente esquema de montaje:



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En caso que necesite ocupar más espacios de salidas, deberá tener presente, según las especificaciones de cada PLC, la cantidad máxima de salidas discretas y análogas disponibles; Por ejemplo, a continuación se muestra un esquema de ocupación de bornes del S7-200 para una CPU 221:

3.3. MODOS DE OPERACIÓN Dependiendo del tamaño del proceso industrial, que normalmente se puede cuantificar por medio de la bandeja de señales de entradas y salidas que se necesiten dentro del proceso, mantiene una relación directamente proporcional con el tamaño de entradas y salidas con las que debe contar un PLC para poder asumir el control de todas estas variables. Ahora no solo el PLC cumple una labor importante dentro del sistema de automatización, sino que también el papel que juegan elementos secundarios como la fuente de alimentación para instrumentación o el caso de los contactores también los correlacionan con la óptima funcionalidad del entorno industrial. Las fuentes de alimentación para instrumentación y para el PLC son fuentes



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reguladas que proveen las tensiones necesarias para alimentar las diferentes secciones que se tienen internamente en el PLC o externamente con los dispositivos conectados en sus entradas y salidas (I/O). Por lo general, estas fuentes también son de tipo swiching que con un mínimo de componentes, un alto rendimiento y bajo volumen puede alimentar con facilidad el PLC. Por un lado la fuente tiene una entrada de tensión para alimentarse, en el rango de 120V a 240V (tensiones estándar en la industria) y la frecuencia puede estar entre los 50Hz y 60Hz para ser utilizados indistintamente en Europa o en América. También vienen con tensiones de alimentación de salida de 5VDC, 12VDC o 24VDC que sirven para accionar las entradas al PLC y evitar fuentes de alimentación externas adicionales. Esta fuente sólo se puede usar para alimentar unos pocos sensores y todos los pulsadores, llaves selectores, swiches, entre otros.

Conexionado de entradas y salidas: La eficaz puesta en funcionamiento de los PLC pasa necesariamente por una correcta conexión de los elementos de entrada, en las entradas y los actuadores en las salidas. De esta forma, conseguiremos las ventajas siguientes:

El buen funcionamiento y ausencia de averías por esta causa. La limitación en el número de entradas y salidas que se van a utilizar.

Entradas: La importancia del conocimiento de las características de entradas del

PLC, hace que pueda quedar plenamente comprendida, y el estado de ellas va a depender del proceso con el que estemos trabajando. Como las entradas del PLC son terminales de conexión en donde se le van a conectar sensores, pulsadores, o cualquier otros dispositivo o elemento (ver unidad 1) que sirva para tomar datos desde el exterior y llevarlos al interior para que el PLC para que él los analice y, de acuerdo con un programa, accione algunas salidas que modifiquen el proceso. En el mercado existen dos tipos de entradas, recordemos que pueden ser entradas análogas y las entradas discretas. Las más utilizadas son las digitales o discretas, ya que son de bajo costo, inmunes al ruido y están aisladas eléctricamente. Una entrada típica se puede observar en las siguientes figuras:



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Entrada al PLC digital para corriente continua

Entrada al PLC digital para corriente alterna

Como se puede ver en el diagrama, para accionar una entrada sólo se necesita encender un LED de un opto-acoplado y la entrada ya se ha accionado.

Este conexionado permite que la tensión de trabajo del dispositivo de entrada coincida con la tensión de entrada al PLC, en nuestro caso particular 24Vcc. En la figura siguiente, se puede observar un ejemplo aplicado a un sensor de proximidad (tipo P), para la disposición del conexionado de este tipo de entradas.



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Sensor de proximidad (tipo P)

Hay otro tipo de entrada que no es tan usada y en algunos procesos es bastante útil y en otros procesos resulta un poco sobredimensionada y costosa; es la llamada entrada análoga, esta entrada sirve para monitorear variables entre unos rangos, que pueden expresarse como corrientes o en tensiones dependiendo del sensor utilizado. El esquema general de este tipo de entrada se puede observar en la siguiente figura:

Diagrama de bloques de una entrada análoga

Como se ve, esta entrada viene directamente acoplada a un conversor análogo digital; por tal razón este tipo de entrada es costosa, puede ser influenciada por el ruido eléctrico de la empresa, presenta un aislamiento eléctrico mínimo que puede ser quebrantado con facilidad. Este tipo de entrada sólo recibe señales codificadas entre 4 a 20mA, 0 a 10V, 0 a 5V (puede haber otros rangos de tensión), es importante, antes de adquirir este tipo de entrada, consultar al fabricante del sensor a conectar y el fabricante del PLC, ya que estos no siempre producen los mismos estándares



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Salidas: las salidas son swiches que sirven para accionar elementos dentro de

un proceso industrial. En los contactos de salida del PLC se conectan las cargas o actuadores, bien a través de otros elementos de mando, como pueden ser los contactores, relés, etc., o directamente si las condiciones de corriente máxima lo permiten. Las salidas son de tres tipos distintos:

Salidas a transistores

Salidas a SCR

Salidas a reles

La elección en el momento de su uso, de un tipo u otro ha de venir pensado en función de los tipos de carga que se le vayan a acoplar.

Salidas a transistores (CC): Se utilizan para manejar cargas de corriente continua, de bajas capacidades, también cuando las cargas sean del tipo de poco consumo, rápida respuesta y alto número de operaciones, como es el caso de circuitos electrónicos, se deben utilizar estos tipos de salidas. Algunas ventajas que tienen los transistores son:

Su vida es superior a la del rele. Rápidos

Silenciosos. No soportan sobrecargas ni cortocircuitos. Pueden manejar salidas de forma PWM. Su configuración es de colector abierto. Las tensiones de las cargas a manejar son bajas. El mantenimiento es bajo. Se pueden usar en ambientes con polvo y corrosivos.

Salida típica con transistores

Salidas a SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio (CA): Este tipo de salida suele utilizarse cuando el valor de la corriente es alto (del orden de amperios) y donde las conmutaciones son demasiado rápidas. Son empleadas en cargas de contactores, electroválvulas, entre otras;



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estas salidas sólo funcionan para corrientes alternas y algunas de sus características son:

Son silenciosas. Su velocidad es relativamente alta. No soportan sobrecargas ni corto-circuitos. Se puede variar la potencia manejada por medio de control de ángulo de fase. Trabajan con corrientes medias. Pueden Manejar cargas hasta de 440V. El mantenimiento es bajo. Se pueden usar en ambientes con polvo y corrosivos.

Salidas con SCR

Salidas a reles (CA o CC): Este tipo de salida suele utilizarse cuando el consumo

tiene cierto valor (corrientes no tan altas) y donde las conmutaciones no son demasiado rápidas. También son empleadas en cargas de contactores, electroválvulas, entre otras; este tipo de salida es el más usado por sus características que se muestran a continuación:

Son lentas. Son ruidosas. Soportan sobrecargas y cortocircuitos. Pueden manejar bobinas de contactores con c.c. o c.a. Pueden manejar tensiones tan altas como 600V. Su mantenimiento es periódico. Al accionar cargas pueden producir chispas, por tal razón, hay que tener cuidado

al usarlo en ambientes explosivos. Presentan una vida limitada en cuanto a número de accionamientos. Si se usan en ambientes con polvo o corrosivos pueden presentar malos

funcionamientos.



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Salidas con reles

Es importante destacar que la mayoría de cargas que van a manejar los PLC no se pueden accionar directamente sino debe hacerse por medio de contactores u otros elementos; Sabemos ya que los actuadores son todos los elementos conectados a las salidas, sean estos elementos de actuación directa, o elementos de mando. Antes de conectar elemento alguno a las salidas de los PLC, habremos de analizar y tener en cuenta las siguientes limitaciones:

1- La tensión que se vaya a aplicar en cada juego de contactos del rele ha de ser única: en cada rele, por tanto, podremos aplicar tantas tensiones distintas como rele tenga el PLC.

2- El margen de los valores de tensiones que se vaya a aplicar tanto en CA, como en CC, están indicados en las características técnicas de cada PLC.

3- 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 para CA y CC. Cuando el consumo de una carga o bobina del contactor sobrepase el valor disponible en el grupo de salidas, se colocará un rele intermedio de bajo consumo.

CAPÍTULO 4. PROGRAMACION DEL PLC

Ahora, como ya sabemos que un PLC fue el reemplazo de los sistemas basados en reles, también son computadoras que solo reconocen códigos de programación, que afortunadamente muchos de ellos poseen software con el cual puede convertir el diagrama escalera a código de máquina. Por lo tanto, lo primero por hacer es crear lo que se conoce como un diagrama escalera (LADDER), a lo cual se deberían convertir todos los ítems de un diagrama de control a símbolos que el PLC entiende. El PLC no entiende terminologías como switch, reles o campanas, más bien él interpreta simbologías de entradas, bobinas de salida, contactos, entre otros. En una lección anterior aprendimos que la batería de entrada ya es reemplazada con un símbolo que es común en todos los diagramas escalera y son llamados barras de potencial. Recordemos que las mismas son simplemente dos líneas verticales, una a cada lada del diagrama. Se puede pensar que la de la izquierda es el potencial (+), mientras



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que la de la derecha es el potencial (-). Así el flujo lógico será de izquierda hacia la derecha. Luego se colocarán los símbolos de las entradas y finalmente los símbolos de salida. A continuación se presentan los símbolos más usados dentro de la programación general de un PLC, pero en lecciones posteriores profundizaremos en otras simbologías para propósitos específicos:

Símbolo Nombre Descripción

Contacto NA

Contactos normalmente abiertos: como su nombre lo

indica los contactos NA (normalmente abiertos) son aquellos contactos que en su estado de reposo no dejan conducir energía eléctrica. Una vez la bobina se energice los contactos se cierran y dejan pasar energía a otros elementos. Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que representa, esto es, una entrada (para captar información del proceso a controlar), una variable interna o un bit de sistema.

Contacto NC

Contactos normalmente cerrados: como su nombre lo indica, los contactos NC (normalmente cerrados) son aquellos que en su estado de reposo dejan pasar corriente y cuando la bobina que los gobierna está energizada estos contactos se abren y no dejan pasar energía. Su función es similar al contacto NA anterior, pero en este caso se activa cuando hay un cero lógico, cosa que deberá de tenerse muy en cuenta a la hora de su utilización.

Pulsador NA Pulsadores: son los elementos externos que maneja el

operario para poder alterar o cambiar el estado de cualquier circuito. Básicamente es la interfaz hombre máquina que se trabaja actualmente. Un pulsador consta de uno o dos contactos normalmente abiertos o cerrados, acoplados por medio de un eje mecánico que sólo cambia de estado mientras un operario mantenga un dedo sobre el dispositivo físico, de resto los contactos quedan en su estado de reposo.

Pulsador NC

Conjunto de

pulsadores

Bobinas: como se vio con anterioridad, la bobina, es la variable independiente

del contactor y la variable dependiente son los contactos. Si la bobina se energiza los contactos cambia de estado, si la bobina se desenergiza los contactos vuelven a su estado de reposo. En resumidas cuentas sobre quien se debe hacer el control es sobre la bobina. Bajo la normas alemanas en la figura se ve el símbolo de la bobina y está tiene cerca el elemento a que pertenece, si

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG



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es contactor la bobina se marcará con un número seguido de la letra M, si se trata de un rele auxiliar se encontrará un numero seguidos de las letras CR, si se trata de un temporizador se notarán con las letras TR.

Bobina NA

Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un uno lógico. Su activación equivale a decir que tiene un uno lógico. Suele representar elementos de salida, aunque a veces puede hacer el papel de variable interna.

Bobina NC

Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un cero lógico. Su activación equivale a decir que tiene un cero lógico. Su comportamiento es complementario al de la bobina NA.

Bobina SET

Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta a 0) si no es por su correspondiente bobina en RESET. Sirve para memorizar bits y usada junto con la bina RESET dan una enorme potencia en la programación.

Bobina SET

Permite desactivar una bobina SET previamente activada.

Antes de iniciar cualquier acción para la puesta en funcionamiento de los PLC es necesario tener delante el cuadro de características o especificación del mismo, ya que datos como tensión de alimentación al sistema o tensión de red y el margen de variación admisible de la misma nos es necesario. Es conveniente verificar las especificaciones técnicas de cada PLC en particular. Los pasos a seguir son los que seguiremos para no cometer errores en la puesta en funcionamiento inicial del sistema:

1. Conectar la fuente de alimentación. 2. Conectar toma a TIERRA. 3. Verificar tensiones de Entradas y Salidas

4. Ver tensión de la red de Alimentación

5. Si lo anterior es correcto proseguir si no corregir. 6. Conectar fuente a la red

7. Poner a los PLC en funcionamiento

8. Deletrear o borrar la Memoria (sólo la primera vez)

9. Cargar el programa

10. Colocar los PLC en modo RUN.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG



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4.1.1. REGLAS BASICAS DE PROGRAMACION Antes de iniciar con los ejercicios prácticos revisaremos algunas normas básicas que debemos tener presentes al momento de presentar nuestro programa, al igual que los diagramas en escalera para montajes electromagnéticos los PLC tienen algunas reglas que deben ser respetadas al momento de programar un montaje, entre tantas están: 1. No se puede conectar una salida directamente a la línea principal, en estos

casos se intercala un contacto cerrado de una marca o bit o rele interno cualquiera, en otras palabras una bobina no puede venir conectada directamente de la barra de inicio. En tal caso es necesario interponer un contacto siempre cerrado.

2. Las instrucciones deben ser programadas en el PLC. 3. Los montajes para cualquier automatización son similares

4. No debe haber fusibles de control. 5. Sólo debe aparecer contactos NA o NC de entradas, salidas, temporizadores, contadores o funciones especiales del PLC. 6. Sólo deben aparecer bobinas como elementos accionadores. 7. Todo pulsador, llave selectora, final de carrera o sensor se debe reemplazar por un contacto NA o NC de una entrada donde este se conecte. 8. Se pueden repetir tantos contactos NA o NC como se necesiten en un proceso. 9. No se debe repetir una bobina. 10. Sólo se deben usar dibujos de forma horizontal. 11. Toda bobina debe ir siempre al final de un escalón. 12. Toda bobina debe estar controlada por lo menos con un contacto o un elemento. 13. Tratar de que cada escalón sea lo más sencillo posible, para evitar complicaciones en la revisión del programa. 14. Deben leerse las instrucciones del fabricante para conocer las limitaciones de su producto. 15. Algunos fabricantes no usan diagramas en escalera sino el lenguaje booleano. 16. El número de contactos que se pueden colocar en un bloque, desde el comienzo de la línea principal hasta la salida, es ilimitado, pero trate que siempre sea visible todo el bloque al momento de presentarlo a un tercero,



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puesto que puede comprenderse mal la línea de programa por la ausencia visual de elementos en la estructura. 17. A la derecha de una bobina no es posible programar ningún contacto. 18. El número de contactos posibles en serie o en paralelo es prácticamente ilimitado. 19. Una rama está compuesta de una serie de contactos, conectados en serie o en paralelo que dan origen a una salida que bien puede ser una bobina o una función especial. 20. A una rama de circuito en esquema de contactos le corresponde una secuencia de instrucciones en forma mnemónica. 21. Con relación a los contactos, tenga presente lo siguiente:

4.1.2. OPERACIONES LÓGICAS

Para programar un PLC con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje, y entender su relación con un circuito real. S1 o S2 no tienen por qué ser contactos necesariamente, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, entre otros que den una señal lógica baja o alta (0 – 1). Ejemplos aplicados se verán más adelante. Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación, resulta importante recordar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución. El siguiente esquema representa la estructura general de la distribución de todo programa LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Estructura_ladder.PNG



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En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que las líneas verticales representan las líneas de alimentación de un circuito de control eléctrico. El orden de ejecución es generalmente de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, primero los contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un controlador a otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se ejecuta primero lo que primero se introduce.

Ejemplo:

La lámpara se enciende si A Y B están cerrados



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Aquí se puede observar que la operación AND está relacionada con la multiplicación ya que la única vez que el resultado es cierto es cuando los dos operándos son ciertos al mismo tiempo. Ejemplo: En el circuito se activa Q1.2 cuando I1.0, I1.1 e I1.2 son verdaderas. De hecho, el PLC evalúa la rama ejecutando la operación lógica Q1.2 = I1.0 AND I1.1 AND I1.2.

Ejemplo:

La lámpara se enciende si A o B están cerrados

Aquí se puede ver que la función OR está relacionada con la adición ya que mientras A o B sean ciertos, el resultado será cierto.



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Ejemplo: En el circuito se activa Q1.3 si alguna de las entradas I1.0 o I1.1 se activa. La operación lógica es Q1.3 = I1.0 OR I1.1.

Ejemplo: Función y operación realizada es Q1.0 = NOT I1.0.

4.1.3. VARIABLES INTERNAS

Las variables internas son bits auxiliares que pueden ser usados según convenga, sin necesidad de que representen ningún elemento del autómata. Se suele indicar mediante los caracteres B o M y tienen tanto bobinas como contactos asociados a las mismas. Su número de identificación suele oscilar, en general, entre 0 y 255. Su utilidad fundamental es la de almacenar información intermedia para simplificar esquemas y programación. Los bits de sistema son contactos que el propio autómata activa cuando conviene o cuando se dan unas circunstancias determinadas. Existe una gran variedad, siendo los más importantes los de arranque y los de reloj, que permiten que empiece la ejecución desde un sitio en concreto y formar una base de tiempos respectivamente. Su nomenclatura es muy diversa, dependiendo siempre del tipo de autómata y fabricante.

4.1.4. SET / RESET A los elementos de salida, al igual que para los de entrada, se les escribe encima la variable a la cual están referidos. El valor lógico del elemento de salida es determinado por el PLC a partir de los elementos de entrada. El elemento de salida principal se denomina Asignación o Bobina. Las bobinas de salida son parte esencial de los programas en los PLCs, pero hay que tomar en cuenta que ellas se activan mientras que todas las instrucciones que la preceden en el peldaño están también activas.



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En los PLC, la instrucción de retención permite que se usen switch de acción momentánea para mantener una bobina activa indefinidamente hasta tanto se le aplique la instrucción de liberación. Las bobinas pueden funcionar bajo instrucciones de tres (3) tipos: Una instrucción de asignación simple, la instrucción de retención comúnmente se llama SET (puesta a uno) y la instrucción de liberación se llama RESET (puesta a cero).

Bobina de Asignación Simple: Su valor lógico es igual al resultado de la

combinación de los contactos en la rama. Si el resultado de la evaluación de los contactos es V entonces la bobina será V; si el resultado es F, la bobina toma el valor F.

Bobina de retención o Puesta a Uno (SET): Cuando llega el valor V a esta

bobina, su variable asociada se pone y mantiene indefinidamente en estado V sin importar que a la bobina llegue posteriormente un valor F. Una vez retenida la variable en el valor V, para pasarla a F será necesario el uso de una bobina de puesta a 0 (cero).

Bobina de liberación o Puesta a Cero (RESET): Cuando llega un valor V a

esta bobina, su variable asociada se pone y mantiene indefinidamente en estado F sin importar que a la bobina llegue posteriormente un valor F. La única manera de cambiar el estado de la variable es usando una Bobina de Puesta a Uno.

Ejemplo: Un ejemplo básico de un diagrama set/reset podría ser como el que se observa en la siguiente gráfica:

En el caso que se desee que, al pulsar los dos pulsadores a la vez la carga accione se deberá realizar el siguiente circuito de comando



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Como podemos ver en la figura al pulsar IN1 la salida Out1 se activara, y el contacto de K1 también en este circuito hará la función de autor-retención, para que al soltar IN1 esta siga accionada la salida Out1, al pulsar IN2, la carga deja de estar accionada, ahora al pulsar IN1 y IN2 en forma conjunta, la salida Out1 seguirá accionada. A este circuito se la denomina circuito de comando del tipo SET DOMINANTE. Teniendo en cuenta ahora si como debería efectuarse idealmente la conexión de un motor eléctrico TRIFÁSICO sencillo, vamos a armar un programa en escalera el cual me encienda un motor eléctrico a través de un contacto y que éste se apague cuando presionemos otro contacto. Revisemos el siguiente diagrama:

Como se observa el contacto I0.0 e I0.2 son elementos de entrada y la bobina M0.0 es una bobina interna del PLC. La salida en este caso un motor eléctrico se representa con la bobina Q0.0; Por lo tanto: cuando usted presione el elemento I0.0 este hará que se active la bobina M0.0 y a causa de ello provocara que el contacto auxiliar M0.0 se cierre y así se encienda el motor eléctrico. El contacto auxiliar M0.0 sirve como una retroalimentación al circuito. Esto se hace por que por lo común los contactos de entrada son de pulso y este se encuentra en uno cuando lo tengamos presionado y al soltarlo cae a cero. Por lo tanto para evitar eso se retroalimenta el contacto. El motor se detendrá únicamente cuando se presione el contacto I0.2 ya que este cortara la retroalimentación que existe en el circuito. Revisemos ahora como se generaría el código del programa para el PLC, donde



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dicho programa deberá contener protecciones para proteger al motor, esto es, que se detenga automáticamente cuando haya una sobrecarga (recuerde que una sobrecarga en el motor significa un aumento en la corriente de consumo) y además que se detenga cuando exista alta temperatura en el motor.

A continuación procederemos a redactar el código del programa, que como bien se ha expresado a lo largo del curso, se va a enfocar hacia el “STEP 7” para los PLC de SIEMENS, pero sin embargo puede ser de su selección previa los simuladores que se ofrecen gratis por internet, con los cuales podrá verificar que su código este correcto y no presente errores al momento de compilar. (Revisar las OVA’s del curso). Su funcionamiento se ejecuta de la siguiente forma: Entradas:

Debe haber un botón de paro y uno de arranque. (Pulsadores)

Un sensor para el límite derecho (Pulsador)

Un sensor para el límite izquierdo (Interruptor)

Salidas:

Una que active un motor hacia la derecha.

Una que active un motor hacia la izquierda. Especificaciones: Para darle una aplicación especifica a este ejemplo, imaginemos entonces un motor acoplado a los limpia vidrios (parabrisas) de un vehículo, en el cual se encenderá por medio de la acción requerida por el conductor (botón de arranque), iniciara con un giro especifico el motor hasta una posición especifica y censada su posición angular máxima procederá a invertir su giro para devolverse, y así sucesivamente hasta que el mismo conductor detenga el procedimiento por considerar que ya no es necesario. Del enunciado anterior podríamos tener alguna información a manera de bosquejo que nos permita empezar a concebir un algoritmo para resolver el problema:

Para que el sistema sea activado, debemos pensar en una posición inicial para el motor del limpiador, en este caso vamos a suponer que inicie colocado en la parte izquierda por lo tanto el sensor que detecte la posición izquierda debe de estar cerrado, de lo contrario el sistema no debe de activarse si este no cumple esta condición inicial.

En cuanto el sistema sea activado, el motor que esta acoplado a los limpiadores debe de moverse de derecha a izquierda, por ello los sensores de ambos lados se van a abrir y a cerrar según la ubicación de estos.

Para que el sistema sea apagado el motor de los limpiadores deberá retornar a la posición inicial, por lo tanto deberá estar en el sensor izquierdo, de lo contrario no se debe de apagar hasta que esta condición se cumpla (se debe cumplir todo el ciclo). Se te hace similar el ejemplo, pues esa es la idea, que se pueda relacionar con una actividad de la vida cotidiana que se haya percibido para que su análisis no sea tan complejo en estos primero pasos de la programación de las acciones discretas de un PLC. Revisemos pues como quedaría el código de programa:



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Programa en Lista de Instrucciones (AWL):



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Programa en Esquema de contactos (KOP):



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4.2. CONTROL DE ELECTROVALVULAS Ahora vamos a implementar funciones que hemos encontrado para cada electroválvula, usando diagramas de contactos (KOP). Recordemos que las estructuras OR nos permiten la operación se suma mediante líneas en paralelo y las estructuras AND nos permiten la operación de multiplicación mediante líneas en serie; para facilitar la programación primero hemos realizado una gráfica con los símbolos asociados a una entrada o salida y un nombre asociado para su fácil reconocimiento. A continuación se muestra el diagrama de relés introducido. Cada electroválvula está programada en su propio segmento, haciendo un total de 4 segmentos

Para la electroválvula A:

Para la electroválvula B:



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Para la electroválvula C:

Para la electroválvula D:

Ahora solo basta implementarlo en el software recomendado para el Siemens Step S7-200, para verificar su funcionalidad.



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4.3. CONTADORES Los contadores están construidos dentro del PLC y posibilitan contar eventos, acontecimientos o en general señales de entrada. Se puede contar las veces que una polea pasa por un punto determinado, número de vueltas que gira un eje en un tiempo, el número de personas que pasan por una puerta, entre otras posibles aplicaciones, sin embargo dependiendo del fabricante pueden existir en general tres tipos de contadores: Contadores ascendentes los cuales cuentan solamente ascendentemente (1, 2, 3, 4…) y que usualmente se denotan como CTU (Count Up Counter); Contadores descendentes los cuales cuentan solamente descendentemente (9, 8, 7, 6…) y que usualmente se denotan como CTD (Count Down Counter); y Contadores bidireccionales los cuales cuentan tanto ascendente como descendentemente (1, 2, 3, 4, 3, 2, 3, 4, 5,...) y que usualmente se denotan como CTUD (Count Up/Down Counter) o simplemente C. También, muchos fabricantes incluyen un número limitado de contadores de alta velocidad denotados usualmente como HSC (high-speed counter). Típicamente el contador rápido es un dispositivo del hardware del PLC, mientras que los contadores mencionados anteriormente son implementados mediante software. Es decir, mientras que los contadores ordinarios no existen físicamente sino que son simulados en el programa monitor del PLC, los contadores de alta velocidad si existen como elemento del hardware y funciona de esta manera en forma independiente del tiempo de scan del PLC. En algunos PLC, de acuerdo como se inicialicen pueden ser: Contador ascendente o contador descendente. Por eso es aconsejable que antes de poner a funcionar un contador se verifique de que tipo son los contadores tiene el PLC a utilizar verificando las características técnicas de cada equipo. Una buena regla práctica es simplemente usar los contadores normales (software) cuando los pulsos que se estén contando arriben con periodos mayores a 2 veces el tiempo del SCAN. Por ejemplo, si el tiempo de SCAN es 2 ms y los pulsos que se están contando llegan cada 4 ms o más, es posible usar los contadores normales. Si al contrario los pulsos arriban cada 3 ms hay que hacer uso de los contadores rápidos. Típicamente los contadores de 16 bits pueden contar desde 0 hasta 9999 usando BCD (decimal codificado en binario), -32,768 hasta +32,767 o 0 hasta 65535 usando codificación binaria normal. El “SETEO” del valor del contador se realiza en el software, o cuando está corriendo el PLC mediante la utilización de “HAND HELD’s” los cuales nos permitirán modificar a voluntad los valores del contador al igual que visualizarlos mientras funcionan, en otras palabras, cuando el programa está corriendo en el PLC, el valor actual o el acumulado del contador puede ser visualizado en la consola de programación y ajuste del PLC. Cómo se incorporan los contadores en los diagramas Ladder para los PLC:



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En la parte condicional (Entradas) En la parte de acciones (Salidas)

Donde el símbolo (#) indica el número que le corresponde a cada contador. Específicamente para los modelos de Siemens, los contadores estarían representados por los siguientes símbolos:

4.3.1. SET - RESET PARA CONTADORES Como vimos en una lección anterior, estas funciones son muy útiles en los PLC. De la misma forma, la función de setear (activar) o resetear (desactivar) un contador se hace a través de los bit internos. La función de set causa que el bit se mantenga activo; para apagar un bit es necesario que haya un reset del mismo bit. Este tipo de función se conoce como las funciones de flip flop donde la bobina es activada una vez se haya lanzado su estado y se mantiene hasta que haya una función de reset. La función reset apaga la bobina y se mantiene



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activa hasta que haya una función de set.

4.3.2. OPERACIONES ARITMETICAS La mayoría de PLC tiene las cuatro operaciones aritméticas básicas como son la suma, resta, multiplicación y división; aunque algunos de los PLC más avanzados pueden tener raíz cuadrada, cuadrados, funciones hiperbólicas, funciones trigonométricas, entre otros. Como las otras instrucciones, las operaciones matemáticas tienen su propio formato y no son tan diferentes como las que usamos los humanos, solo que estas operaciones solo se pueden hacer entre dos operándose. Las cuatro operaciones básicas tienen tres registros que definan los operándose fuentes como sumando-sumador, sustrayendo-sustractor, multiplicando-multiplicador y el tercero es el resultado. La mayoría de estas operaciones se deben hacer en aritmética de precisión simple, es decir que estas operaciones se deben almacenar en un solo registro, la mayoría de estas operaciones están limitadas a números entre 32767 y -37767 para números con signo y entre 0 y 65535 para números sin signo, si los datos a manipular están fuera de este rango se deben conseguir PLC de gamas más avanzadas que soporten instrucciones aritméticas en doble precisión.

SUMA: Un bloque de suma o adición tiene dos valores de entrada sumando y sumador, y colocan el resultado en un registro especificado en el tercer operador. Los valores de entrada pueden ser contantes, valores contenidos en los registros de entrada y salida, o variables almacenadas en posiciones de memoria. En la figura se ve un diagrama típico aunque entre fabricantes pueden variar los formatos. La operación se hace entre números de dos bytes (16 bits).

Hay que tener cuidado cuando la suma es mayor a máximo número con signo del PLC, ya que un bit llamado acarreo se activa y se pone en uno, y en ocasiones este bit se puede usar corregir errores, lo cual nos alteraría el control del proceso.

SUSTRACCION: La sustracción o resta, hace la diferencia sustrae dos valores que están



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almacenados en dos registros. El minuendo se resta del sustraendo y el resultado se guarda en el resultado. El minuendo y el sustraendo pueden ser constantes o registros y el resultado siempre es un registro. En la figura se puede ver un bloque típico de la sustracción.

Tenga en cuenta que si el resultado es negativo una bit de acarreo se puede activar y tomar el valor de uno (1).

MULTIPLICACION: Permite hacer la operación de multiplicación entre dos operadores multiplicando y multiplicador, el multiplicando es el número que se va repetir cuantas veces lo estipule el multiplicador. El resultado es almacenado en dos posiciones de memoria resultado, y resultado más uno, ya que si se multiplican dos números de dos byte el resultado es de cuatro bytes.

En este bloque no hay necesidad de tener en cuenta la bandera de acarreo ya que la operación nunca resulta más grande de cuatro bytes.

DIVISION:

Permite hacer la división entre dos valores dividendo y un divisor. El dividendo normalmente es almacenado en dos posiciones de memoria dividendo y dividendo más uno (32 bits), por un divisor de dos byte (16 bits) el resultado se coloca en dos registros, resultado donde se guarda la parte entera de la división y resultado más uno donde se guarda el residuo.



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Al igual que en la multiplicación no hay necesidad de tener en cuenta el bit de acarreo.

COMPARACION: Cuando se usa la instrucción de comparación los valores deben ser almacenados en dos registros. Estos resultados son útiles cuando se revisan rangos de trabajo de variables o datos entre dos partes del programa. En algunos controladores existe un bloque para hacer la operación respectiva y hay tres banderas o bits que cambian de estado según el resultado, estos bits son llamados mayor que (>) menor que (<) igual (=) o la combinación de algunos de ellos mayor o igual (≥), menor o igual (≤) o diferente (≠).

En el circuito de la figura anterior, se puede visualizar que al oprimirse la entrada I0.0 se ejecuta la comparación entre los valores de “opr 1” y “opr2”. Si opr 1 es mayor que opr2 se activa la salida Q0.1, si los dos operándoos son iguales se activa la salida Q0.0 y si el opr 1 es menor que opr 2 entonces se activa la salida Q0.2. Se debe tener cuidado de no hacer dos operaciones de comparación a la vez ya que se pueden activar los bits de salida de forma errada. Algunos PLC tienen cuadros de operación directa entre los dos operándoos como en los PLC del fabricante Telemecanique.

Observemos los dos tipos de instrucción:



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4.3.3. TEMPORIZADORES En algunos procesos industriales es necesario que algunas acciones no se realicen inmediatamente después de que se energice una bobina sino un tiempo después, especialmente en procesos que tengan incorporados motores y controles de temperatura, o simplemente hay necesidad de esperar tiempos muertos para que alguna variable se establezca en un punto, entre otros. Estos dispositivos se llaman timers, aunque sería mejor llamarlos retardadores; siempre que en la industria se necesite un retardo de tiempo se debe utilizar un timer. En la industria existen dos tipos de timer el on delay y los off delay llamados así porque uno tiene retardo al energizar, es decir, los contactos cambian de estado un tiempo T después de energizada la bobina y los segundos son aquellos que vuelven a su estado de reposo tiempo después de que se ha desenergizado la bobina. En la siguiente figura se muestra detalladamente cada uno de sus funcionamientos.



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Como se puede observar, los temporizadores pueden tener tanto contactos NA como NC sólo que su acción cambia un poco como se explica a continuación:

Temporizadores On-Delay: Este tipo de temporizador simplemente retrasa el

encendido. En otras palabras, después que un sensor (entrada) activa la temporización, el temporizador espera por un tiempo predeterminado antes de activar su salida. Este es el más común de los temporizadores y usualmente se denota como TON (timer on-delay). Al interior del PLC y de la estructura del programa, si tenemos un temporizador ON DELAY los contactos NA se mantienen abiertos un tiempo T (retardo del temporizador) después que se haya energizado la bobina, se cierran después de transcurrido el tiempo T y se mantienen cerrados hasta que se desenergice la bobina del temporizador, luego se vuelven a abrir. Cosa similar sucede con los contactos NC.

• Temporizadores Off-Delay o de reposo: Este temporizador retarda la

desactivación de una salida. Por ejemplo, después que un sensor detecta un objetivo, se activa inmediatamente una salida, y luego cuando ya el sensor no está detectando más el objetivo, la salida se mantiene encendida por un tiempo determinado antes de desactivarla. El símbolo para este tipo de temporizadores es TOF (timer off-delay) y es menos común que el temporizador ON-DELAY. Para los temporizadores off delay, el comportamiento del PLC no es tan diferente de la descripción mencionada, puesto que ante la desenergización los contactos NC se mantienen cerrados si la bobina no está energizada; al energizar la bobina los contactos cambian de estado, es decir, se abren, y se mantienen así por un tiempo que es la suma del tiempo que dura energizada la bobina más un tiempo que se puede programar T. Después de transcurrido este tiempo los contactos vuelven a su estado de reposo, NC. Los temporizadores, al igual que los contactores y los reles auxiliares, constan de una bobina y unos contactos que pueden ser normalmente abiertos o cerrados, sólo que a estos temporizadores se les agrega un tiempo de espera como ya se mencionó anteriormente.



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Cuando se trabajan temporizadores discretos en los montajes electromagnéticos se tiene que hacer conexiones en las bobinas y en los contactos, y se debe ajustar el tiempo T de retardo mencionado anteriormente, ya sean timer ON u OFF delay; es importante mencionar que estos temporizadores sólo se pueden programar para un sólo tiempo. Si se necesita variar el tiempo, se debe usar un temporizador por cada tiempo. Existe un modelo especial de temporizador que también se puede tener presente para configuraciones de PLC, y que puede ser utilizado en algunas aplicaciones:

Temporizador acumulativo o de retención: Este tipo de temporizador

requiere de dos entradas. Una de las entradas inicia la temporización y la otra la restaura a cero. La temporización de los mencionados anteriormente es restaurada a cero una vez que la entrada del sensor que los activa cambia de estado sin que haya concluido la temporización, mientras que este tipo de temporizador mantiene el tiempo de temporización que haya transcurrido cuando el mismo sea desactivado a mitad del ciclo de temporización. Por ejemplo, si se desea conocer cuánto tiempo estuvo un sensor activado durante el intervalo de una hora, hay que usar temporizador acumulativo ya que si se usan los ordinarios (on / off delay) el temporizador que lleva la cuenta del tiempo se mantendría reseteado cada vez que el sensor se desactive / active. Un símbolo para este tipo de temporizador es RTO (retentive timer) o TMRA (accumulating timer).

Para los modelos de Siemens y en general para los fabricantes que acogen la IEC1131-3 para temporizadores, podemos encontrar diagramas con los siguientes símbolos:



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CONCLUSIONES

Lo importante es contar con el interés de dominar el manejo de los PLC’S, si se cuenta con el PLC, Accesorios, Software, Equipo de Cómputo, Instrumentos de Medición y las Aplicaciones en las que queremos enfocar nuestra especialización, es cuestión de estudio y practica para ser un profesional altamente calificado listo para ingresar a la industria moderna con tecnología de punta.

BIBLIOGRAFIA.

MANUAL DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACION S7-200 SIMATIC, MARCA SIEMENS, SE ANEXA ( S7200ManualSistema.pdf, S7200-FOLLETO.pdf, S7-CAT.pdf ). CURSO DE CAPACITACION S7-200 EN UNA HORA, MARCA SIEMENS, SE ANEXA ( S7200-1HORA.pdf ). CURSO DE CAPACITACION S7-200 EN DOS HORAS, MARCA SIEMENS, SE ANEXA ( S7-2HORAS.pdf ).

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