Principios de PLC - Hardware, Configuración e Instrucciones Básicas

James Robles
Departamento de Instrumentación
Huertas College
Programmable Logic Controllers - PLC
Allen-Bradley MicroLogix 1200 & RSLogix 500 - (Hardware, Configuración e Instrucciones Básicas)

Programmable Logic Controllers – PLC
James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
En esta presentación:
Definición de PLC
Inputs y Outputs
Procesador e interface del PLC con el Programador
Trainer de PLC Allen Bradley MicroLogix 1200
Software RSLogix 500
Ladder Logic
Programación de Instrucciones Básicas (Inputs/Outputs)
Programación con la Instrucción de Latch
Programación con Instrucciones de Compuertas Lógicas
Addressing de Inputs y Outputs

Definición de PLC:
Un PLC es un “Programmable Logic Controller”
Es un dispositivo encargado de recibir información del campo en forma de inputs y generar información hacia el campo en forma de outputs
Input 1
Input 2
Input 3
Input 4
Input…(n)
Output 1
Output 2
Output…(n)
Input Register
Counters
Output Register
PLC
Timers
Program
Logic

Definición de PLC:
Un PLC es un “Programmable Logic Controller”
Input 1
Input 2
Input 3
Input 4
Input…(n)
Output 1
Output 2
Output…(n)
Input Register
Output Register
PLC
Inputs
Processor
Outputs
Counters
Timers
Logic
Program Files
Sequencers
Data Files

Inputs y Outputs:
Los Inputs y Outputs del PLC son de niveles de voltaje estático. Es decir, que son de dos niveles: 0 VDC ó 24 VDC. Además de voltaje DC, se utiliza 0 y 120 VAC
Esto se llama niveles lógicos ó binarios. El input ó output es 0 (0 VDC) ó 1 (24 VDC)
Un ejemplo de un input sería un interruptor (switch) de nivel. Si en nuestro proceso se está llenando un envase, es necesario conocer cuando este nivel llega al nivel deseado.

Inputs del PLC:
El input es un contacto generado por un dispositivo en el campo. Un ejemplo sería un Level Switch
El interruptor permanecerá abierto (un cero lógico) mientras esté por debajo del nivel deseado
Interruptor abierto = 0 Lógico (0 VDC)
Input 1 permanecerá de-energizado
Input 1
Level Switch en el Campo
(Abierto)
0 Lógico
PLC
N ó GND
120 VAC
ó 24 VDC

Inputs del PLC:
Al llegar al nivel deseado, el interruptor cerrará (un 1 lógico), dejando pasar voltaje hacia el input
Interruptor cerrado = 1 Lógico (24 VDC)
Input 1 se energizará dentro del PLC
Input 1
1 Lógico
Level Switch en el Campo
(Cerrado)
PLC
120 VAC
ó 24 VDC
N ó GND

Inputs del PLC:
Interruptores de Estado Sólido “Solid State”
Vcc (+5 VDC)
c
b
e
V
0 VDC
+5 VDC

Inputs del PLC:
Vcc (+5 VDC)
c
b
e
V
+24 VDC
0 VDC

Inputs del PLC:
Vcc (+5 VDC)
c
b
e
V
0 VDC
0 VDC
c
b
e

Inputs del PLC:
Vcc (+5 VDC)
c
b
e
V
+24 VDC
+5 VDC
c
b
e

Inputs del PLC:
Aislacion ó Acolpe Óptico “Opto-Coupler”
Se utiliza para proteger a los inputs de ruidos o voltajes altos.
INPUT
24 VDC
INPUT
+5 VDC

Inputs del PLC:
El PLC recibe este input.
Luego, el PLC procesa este input y de acuerdo a la programación genera un output.
En este caso, se genera un output (24 VDC) para detener el llenado del envase. El output desactiva una válvula que deja pasar el fluido con que se llena el envase.

Push Button Level Switch
Proximity Switch Pressure Switch
Limit Switch Flow Switch
Temperature Switch Optical Switch
Inputs del PLC:
Ejemplos de tipos de interruptores para inputs:

Inputs del PLC:
Level Switch
Ejemplo: Un sensor de nivel cierra un contacto cuando el nivel de un envase llega al valor deseado. El PLC procesa este dato y emite un output para detener el llenado del envase.
0
0
1
1
1
1
0
0
Inputs
Outputs
PLC
Inputs
Processor
Outputs
Input 2
Input…(n)
Output 1
Output…(n)
Válvula Solenoide
Output 2
Input 1
Counters
Timers
Logic
Program Files
Sequencers
Data Files

Outputs del PLC:
El Output es un contacto generado por el PLC para activar una acción en el campo.
Output de-energizado = 0 Lógico (0 VDC)
Output 1 permanecerá de-energizado y la válvula cerrada
N ó GND
Switch Interno en el PLC
0 Lógico
Válvula Solenoide Cerrada
(No-Energizado)
Output 1
120 VAC
ó 24 VDC

Outputs del PLC:
Al energizarse el Output 1, un contacto interno del PLC se energiza
Output energizado = 1 Lógico (24 VDC)
Output 1 se energiza y la válvula solenoide abrirá
120 VAC ó 24 VDC
Switch Interno en el PLC
1 Lógico
Válvula Solenoide Abierta (Energizado)
Output 1
N ó GND

Outputs del PLC:
Ejemplos de tipos de dispositivos para outputs:
Solenoid Valve Indicator Light Strobe Light Alarm Panel Motor Starter Heater Horn, Buzzer or Bell Stepper Motor

Inputs y Outputs del PLC:
Ejemplo: Un sensor de nivel cierra un contacto cuando el nivel de un envase llega al valor deseado. El PLC procesa este dato y emite un output para detener el llenado del envase.
Inputs
Counters
Outputs
PLC
Timers
Logic
Level Switch
Válvula Solenoide
1
0
0
1
Program

Procesador del PLC:
El procesador del PLC contiene los terminales de los inputs y outputs
Inputs
Counters
Outputs
PLC
Timers
Logic
Program Files
Sequencers
Data Files
Este procesador tiene módulos de lógica, temporirizadores, contadores, secuenciadores y programación en general.
Además, tiene los Data Files, donde almacena el estatus de los inputs, outputs e instrucciones
El Power Supply es un equipo aparte que se conecta al PLC.

Procesador del PLC e Interfase con el Programador
PC de Interfase
del Programador
Puerto RS-232
Puerto RS-232
Inputs
Outputs
PLC
Counters
Timers
Logic
Program Files
Sequencers
Data Files

El trainer PLC de Lab-Volt utiliza el PLC Allen-Bradley MicroLogix 1200.
Este PLC consiste de 14 inputs (input 0 al input 13) y 10 outputs (output 0 al output 9). Estos I/O tienen luces indicadoras de su estado.
Contiene un espacio para instalar una tarjeta de expansión de memoria.
Además, tiene un conector para expandir la cantidad de inputs y outputs (I/O).
Incluye luces indicadoras de estatus del PLC.
Para programar y monitorear el PLC, se utiliza el conector RS-232 en combinación con el software RSLogix 500.
PLC Allen Bradley MicroLogix 1200

Trainer de PLC Allen Bradley MicroLogix 1200

Inputs
Memory Expansion
Connector
Momentary Switches (Normally Open)
Outputs
RS-232
Communication Port
Toggle Switches
Momentary Switch
(Normally Closed)
On / Off Switch
PLC Status Indicators
Input Terminal
Connections
Input Status Indicators
Output Status
Indicators
Output Terminal
Connections
Output Indicators
I/O Expansion
Connector

Expansión de Memoria
Micrologix 1200 PLC
Tarjetas de Expansión de Memoria:
Memory Expansion
Connector

Expansión de I/O
Micrologix 1200 PLC
con 4 tarjetas de
Expansión de Tarjetas de I/O:
Connectores de Expansion de Tarjtas de I/O

El término HMI proviene del inglés para Human – Machine Interphase
Interfase de Humano a Máquina.
Es la forma de comunicarnos con el PLC o con otros sistemas de control.
En la mayoría de las ocasiones, se trata de un software que se ejecuta en un PC.
En el caso de los PLC Allen Bradley, el software es el RSLogix 500.
 Para conectar el PLC a un PC, se utiliza un cable llamado RS-232.
¿Qué es un HMI?

Cable conector de PC (RS-232) hacia PLC:
PC (RS-232)
PLC (RS-232)

Cable conector de PC (RS-232) hacia PLC:
PC de Interfase
del Programador (HMI)
Puertos RS-232
Cable RS-232
Micrologix 1200 PLC

James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College
Software RSLogix 500:

Online Section
Instruction Section
Instruction Category Tabs
Instruction
Toolbar
Ladder View Window
Results Window
Project Tree
Main Toolbar

Pantalla del RS Logix 500:
La pantalla de RS Logix 500 tiene 5 áreas básicas:
1.Main Toolbar
2.Online Section
3.Instruction Section
Instruction Category Tabs
InstructionToolbar
4.Project Tree
5.Ladder View Window
Además, tiene un Results Window para mostrar errores de programación

Main Toolbar
Tiene instrucciones básicas tipo Microsoft para además de iconos representativos de estas
Entre los mas notables son:
File – Permite operaciones relativos al proyecto: Almacenamiento, Impresión, Abrir, Cerrar, etc.
Edit – Permite operaciones de seleccionar, copiar, pegar, cortar, etc.
Comms – Contiene operaciones para ajustar los parámetros de comunicaiones entre el software y el PLC

Online Section
Emite comandos para ejecutar el modo del software:
DOWNLOAD – Ejecuta el comando para enviar el proyecto al PLC
PROGRAM – Pone el siftware en modo de programar
ONLINE – Pone el software de modo que se vea en vivo
OFFLINE – Contiene operaciones para ajustar los parámetros de comunicaiones entre el software y el PLC

Instruction Section:
Tiene varias pestanas con categorías de instrucciones
Algunas son:
Input/Output – Instrucciones básicas de input y output
Timer/Counter – Instrucciones de temporizadores (timers) y Contadores (Counters)
Logic – Instrucciones de tipo lógico
User – Instrucciones básicas combinadas

Project Tree:
Contiene la data del proyecto clasificada por categorías:
Program Files – Enumera los archivos del proyecto
Data Files – Información de los datos del proyecto
Force Files – Archivo que contiene información sobre datos forzados del proyecto
Database – Informacion de las instrucciones contenidas en el software

Procedimiento para programar PLC:
Del Main Menu, seleccionar File → New
El RS Logix 500 subirá una ventana para que se seleccione el tipo de procesador
En el caso de nuestro trainer, se selecciona el siguiente procesador:
Bul. 1762 Micrologix 1200 Series C (1 or 2 Port Com.)
Luego, se guarda el proyecto con el nombre dado:
File → Save As → Nombre (Ej. Proyecto1.RSS)
La extensión .RSS es propio de los proyectos de PLC
La pantalla estará lista para desarrollar el proyecto

Procedimiento para programar PLC:
Los programas del PLC se programan en una configuración llamada Ladder Logic (Lógica de Escalera)
Este tipo de programación consiste en insertar instrucciones en líneas paralelas de arriba hacia abajo
Cada línea que se crea es llamado un Rung
Las instruuciones las procesa el PLC de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo
Cada programa termina con la instrucción END

Instrucciones Básicas:
Insertar línea nueva:
Del Instruction Category User, seleccionar Insert New Rung
Dar doble clic o arrastrar hasta espacio del Ladder Logic
Cada Rung tiene su número en secuencia

Inputs:
Existen dos tipos básicos de inputs:
•XIC – Examine if Closed
•XIO – Examine if Open
Outputs:
Existen tres tipos básicos de outputs:
•OTE – Output Energize
•OTL – Output Latch
•OTU – Output Un-Latch

Insertar input:
Del Instruction Category User, seleccionar Insert XIC

Insertar Branch:
Del Instruction Category User, seleccionar Insert Branch

Insertar output:
Del Instruction Category User, seleccionar Insert OTE

Download:
Dar Download:
De la sección de Download, seleccionar DOWNLOAD
Seguir las instrucciones para bajar el proyecto al PLC
Con esta acción, se borra el proyecto anterior
DOWNLOAD

Online:
Para ver la accion del PLC en vivo:
De la sección de Download, seleccionar ONLINE
Seguir las instrucciones para ver las acciones del field en la pantalla
ONLINE

XIC
OTE
END
Rung 000
Rung 001
Circuito Normally Open

XIO
OTE
END
Rung 000
Rung 001
Circuito Normally Closed

XIC
OTE
END
Rung 000
Rung 001
OTE
XIO
Circuito Latch
Se utiliza la instrucción de “Branch” para colocar otro input en paralelo
Instrucción de “Branch”

XIC
OTE
END
Rung 000
Rung 001
Circuito AND Gate
XIC
XIC1
XIC2
OTE1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1

OTE
END
Rung 000
Rung 001
Circuito OR Gate
XIC1
XIC2
OTE1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
XIC
XIC

Asignacion de Inputs y Outputs:
Para asignar tanto Inputs como Outputs se utiliza el siguiente formato (Address Format):
En este ejemplo se esta usando de referencia el input 0 de la tarjeta 0
I:0/0
Numero de Tarjeta
Tipo de Instrucción
Numero de Bit

Para asignar tanto Inputs como Outputs se utiliza el siguiente formato (Address Format):
En este ejemplo se esta usando de referencia el output 0 de la tarjeta 0
O:0/0
Numero de Tarjeta
Numero de Bit

Input 9 de la tarjeta 3
Output 1 de la tarjeta 1
I:3/9
Numero de Tarjeta
Numero de Bit
O:1/1
Numero de Tarjeta
Numero de Bit

I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 001
I:0/1
Circuito Latch
O:0/0

I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 002
Un detalle importante de la operación de los PLC, es el hecho de que este solo ejecuta una instrucción a la vez y la ejecución final ocurre luego de la instrucción END.
Proceso Interno del PLC:
Rung 001
I:0/1
O:0/0

I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 002
La ejecución se realiza de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo. Cuando llega la instrucción de END, es que se energizan los outputs correspondientes.
Rung 001
I:0/1
O:0/0






I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 002
Comenzando con el Rung 000, el I:0/0 cierra (1 lógico), entonces el O:0/0 debe estar energizado (1 lógico), pero no se energiza porque aún no ha llegado la instrucción de END
Rung 001
I:0/1
O:0/0






I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 002
Luego se ejecuta la instrucción del Rung 001 que indica que el I:0/1 está abierto (0 lógico), entonces el O:0/0 debe estar denergizado (0 lógico)
Rung 001
I:0/1
O:0/0






I:0/0
O:0/0
END
Rung 000
Rung 002
El resultado es que al llegar la instrucción de END, el O:0/0 está denergizado, porque la última acción que se tomó con respecto a ese output fue denergizarlo (0 lógico) a través del input I:0/1
Rung 001
I:0/1
O:0/0

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