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4.- INTRODUCCIÓN A LOS PLC’S.
Introducción
Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venía haciendo de
forma cableada por medio de contadores y relés. Al operario que estaba a cargo de las
instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizar su
trabajo y posteriormente mantenimiento. Además cualquier variación den el proceso
suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones, siendo necesario para ello un
gran esfuerzo técnico y un mayor gasto económico.
En la actualidad es muy difícil entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por
técnicas cableadas. Las computadoras y los controladores lógicos programables han
intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto
sustituidas por otras controladas de forma programada.
El Controlador Lógico Programable (PLC) nació como solución al control de circuitos
complejos de automatización. Por lo tanto se puede decir que un PLC no es más que un
aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas
automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc.) por una
parte, y los actuadores (bobinas de contacto, lámparas, pequeños receptores, etc.) por
otra.
Los PLC se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La
razón principal de tal hecho fue la necesidad de eliminar el gran costo que se producía al
reemplazar el complejo sistema de control basado en relees y contactos. Bedford
Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular (MODICON, Modular
Digital Controler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez
esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El
MODICON 084 (Scheider) resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido
comercialmente.
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¿Qué es un PLC?
Un controlador lógico programable (Programmable Logic Controller PLC) figura 4.1 es un
dispositivo operado digitalmente, que usa una memoria para el almacenamiento interno
de instrucciones con el fin de implementar funciones específicas, tales como lógica,
secuenciación, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas, para
controlar a través de entradas/salidas digitales o analógicas, varios tipos de máquinas o
procesos.
Un equipo electrónico, basado en un microprocesador o microcontrolador, que tiene
generalmente una configuración modular, puede programarse en lenguaje no informático
y está diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente agresivo (ambiente
industrial).
Un controlador de lógica programable es una pequeña computadora usada en la
automatización de procesos del mundo real, tales como líneas de producción, máquinas
herramientas, manejo de partes, empaquetado, bandas transportadoras, estaciones de
bombeo, semáforos, etc.
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¿Cómo trabaja un PLC?
Los Controladores Lógicos Programables son máquinas secuénciales que ejecutan
correlativamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario almacenado en su
memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir de las señales de entrada
leídas de la planta (aplicación): al detectarse cambios en las señales, el autómata
reacciona según el programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias. Esta
secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso.
La secuencia básica de operación del autómata se puede dividir en tres fases principales:
Lectura de señales desde la interfaz de entradas.
Procesado del programa para obtención de las señales de control.
Escritura de señales en la interfaz de salidas.
A fin de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de las señales se realiza a la vez para
todas las entradas y salidas; Entonces, las entradas leídas de los módulos de entrada se
guardan en una memoria temporal (Imagen entradas). A esta acude la CPU en la
ejecución del programa, y según se va obteniendo las salidas, se guardan en otra
memoria temporal (imagen de salida). Una vez ejecutado el programa completo, estas
imágenes de salida se transfieren todas a la vez al módulo de salida.
Ventajas y desventajas
Los PLC’s han ganado popularidad en las industrias y probablemente continuarán
predominando por algún tiempo, debido a las ventajas que ofrecen:
Son un gasto efectivo para controlar sistemas complejos.
Son flexibles y pueden ser aplicados para controlar otros sistemas de manera
rápida y fácil.
Su capacidad computacional permite diseñar controles más complejos.
La ayuda para resolver problemas permite programar fácilmente y reduce el
tiempo de inactividad del proceso.
Sus componentes confiables hacen posible que pueda operar varios años sin
fallas.
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Capacidad de entradas y salidas
Monitoreo
Velocidad de operación
No es necesario dibujar el esquema de contactos
No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la
capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente
grande.
Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.
Mínimo espacio de ocupación.
Menor coste de mano de obra de la instalación.
Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al
eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar
averías.
Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.
Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el
tiempo cableado.
Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo
útil para otra máquina o sistema de producción.
Desventajas
Hace falta un programador, lo que exige la preparación de los técnicos en su etapa
de formación.
La inversión inicial es mayor que en el caso de los relés, aunque ello es relativo en
función del proceso que se desea controlar. Dado que el PLC cubre de forma
correcta un amplio espectro de necesidades, desde los sistemas lógicos
cableados hasta el microprocesador, el diseñador debe conocer a fondo las
prestaciones y limitaciones del PLC. Por tanto, aunque el coste inicial debe ser
tenido en cuenta a la hora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar
todos los demás factores para asegurarnos una decisión acertada.
Mano de obra especializada.
Centraliza el proceso.
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Condiciones ambientales apropiadas.
Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas.
Clasificación de los PLC’s
Debido a la gran variedad de los PLC, tanto en sus funciones, en su capacidad, en su
aspecto físico y otros, es que es posible clasificar teniendo en cuenta sus distintas
características.
PLC TIPO NANO
Generalmente este PLC (Fuente, CPU e I/O integradas) que puede manejar un conjunto
reducido de I/O, en un número inferior a 100. Permiten manejar entradas y salidas
digitales y algunos módulos especiales.
PLC TIPO COMPACTOS
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Estos PLC’s tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y módulos de I/O en
un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos
(alrededor de 500 I/O) , su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran
variedad de módulos especiales, tales como:
Entradas y salidas análogas.
Módulos contadores rápidos.
Módulos de comunicaciones.
Interfaces de operador.
Expansiones de I/O.
PLC TIPO MODULAR
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Estos PLC’s se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador
final, estos son:
Rack.
Fuente de Alimentación.
CPU.
Módulos de I/O.
Tipos de lenguaje que usan los PLC’s
Para realizar un proyecto se debe conocer las formas de lenguaje que entiende el entorno
de aplicación. Los PLC ofrecen numerosos tipos de operaciones que permiten solucionar
una gran variedad de tareas de automatización, Se dispone de dos juegos básicos de
operaciones para crear un programa “SIMATIC” E “IEC 1131-3”.
El editor de tareas contiene distintos lenguajes de programación como por ejemplo, el
lenguaje AWL (lista de instrucciones), el lenguaje KOP (esquema de contactos) y lenguaje
FUP (diagrama de funciones)
Partes de un PLC
La arquitectura básica de un PLC es mostrada en la figura 4.5. Los principales
componentes son el módulo procesador, la fuente de alimentación y los módulos de
entrada y salida. El módulo de procesador consiste de la unidad central de procesamiento
(CPU) y la memoria. Además del microprocesador, la CPU también contiene al menos
una interface para un dispositivo de programación y puede contener interfaces para I/O
remotas y otras redes de comunicación. La fuente de alimentación es usualmente un
módulo separado y los módulos de I/O están separados del procesador. Los tipos de
módulos de entrada pueden ser discretos (on / off), analógicos (variables continuas), y
módulos especiales tales como Control de movimiento y contadores de alta velocidad. Los
dispositivos de campo son conectados a los módulos de I/O.
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Programas
KOP
Lenguaje de programación KOP, también denominado lenguaje de contactos o de
escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los
Controladores Lógicos Programables (PLC), debido a que está basado en los esquemas
eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico
eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su
principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas NEMA y
son empleados por todos los fabricantes.
AWL
Lista de instrucciones (lenguaje de programación AWL) o lenguaje Booleano utiliza la
sintaxis del Álgebra de Boole para ingresar y explicar la lógica de control. Consiste en
elaborar una lista de o nemónicos, haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR,
NOT, etc.) e instrucciones otras instrucciones nemónicas, para implementar el circuito de
control. El lenguaje “Lista de Instrucciones” (IL) de la Norma IEC 1131-3, es una forma de
lenguaje Booleano.
Ejemplo de programación Booleana:
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A I 2.3
A I 4.1
O I 3.2
= Q 1.6
GRAFCET
El GRAFCET, (Graphe de Comands Etape/Transition, gráfico de mando etapa/transición).
Este diagrama funcional permite describir los comportamientos del automatismo en
relación a las informaciones que recibe, imponiendo un funcionamiento riguroso, evitando
de esta forma incoherencias, bloqueos o conflictos en el funcionamiento. En cada nivel de
descripción, este diagrama puede ser modificado o corregido, sin necesidad de volver a
partes ya estudiadas.
Conclusión
EL PLC es un aparato electrónico, de bajo mantenimiento y fácil uso, operado
digitalmente que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de
instrucciones las cuales implementan funciones específicas tales como lógicas,
secuénciales, temporización, para controlar a través de módulos de entrada /salida
digitales y analógicas, varios tipos de máquinas o procesos.
En la actualidad la mayoría de las industrias alrededor de todo el mundo están usando
PLC’s para la automatización, ya que los procesos son muy complicados y se hace muy
difícil utilizar el control cableado.
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Bibliografía
www.sh.ehu.es
www.ure.es
http://es.wikipedia.org
Controladores lógicos y autómatas programables; Mandado Enrique; Editorial AlfaOmega
ÍNDICE
Introducción ---------------------------------------------------------------------1
¿Qué es un PLC?---------------------------------------------------------------2
¿Cómo trabaja un PLC? -----------------------------------------------------3
Ventajas y desventajas ------------------------------------------------------3
Clasificación de los PLC’s -------------------------------------------------5
Tipos de lenguaje que usan los PLC’s---------------------------------7
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Partes de un PLC--------------------------------------------------------------7
Programas-----------------------------------------------------------------------8
Conclusión ----------------------------------------------------------------------9
Bibliografía ----------------------------------------------------------------------9
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
ASIGNATURA:
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
CATEDRÁTICO:
ING. MARIO TOLEDO MARTÍNEZ
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NOMBRE DEL ALUMNO:
ESDUARDO RAFAEL SILVESTRE DE LEÓN
PRESENTA:
INTRODUCCIÓN A LOS PLC’S
TUXTLA GUTIERREZ, CHIAPAS.
05 DE DICIEMBRE DE 2013.
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