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UNIDAD   I


Introducción a la Programación
      y Funciones Lógica
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                                                    Índice


MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA

Unidad I: INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Y FUNCIONES LÓGICAS


1.    Tableros eléctricos de automatización basados en relés ........................................... 1
      1.1     Introducción ......................................................................................... 1
      1.2     Objetivos ............................................................................................. 2
      1.3     Contenido............................................................................................. 2
              1.3.1       El tablero eléctrico....................................................................... 2
              1.3.2       Ventajas y desventajas de los tableros eléctricos............................... 3
              1.3.3       El PLC como alternativa al automatismo.......................................... 5
              1.3.4 Ventajas de los PLCs respecto a la lógica convencional. ....................... 6
              1.3.5 Comparación técnic o-económico de automatización con PLC versus
                          equipos convencionales................................................................ 9
      1.4     Resumen ........................................................................................... 13
      1.5     Preguntas de autocomprobación ............................................................ 14
2.    Funciones lógicas básicas ................................................................................ 15
      2.1     Introducción ....................................................................................... 15
      2.2     Objetivos ........................................................................................... 15
      2.3     Contenidos ......................................................................................... 15
              2.3.1       Función lógica Y (AND) .............................................................. 15
              2.3.2       Función lógica O (OR)............................................................... 18
              2.3.2 Función lógica NO (NOT) .......................................................... 20
              2.3.3 Funciones lógicas combinatorias ................................................... 23
3.    Respuestas a las preguntas de autocomprobación................................................ 26
4.    Bibliografía ................................................................................................... 26
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1.    TABLEROS ELÉCTRICOS DE AUTOMATIZACIÓN BASADOS EN RELÉS

      1.1    INTRODUCCIÓN

             Todos nosotros, los técnicos que de una u otra manera hemos tenido la
             oportunidad de reparar o mantener tableros eléctricos, hemos invertido,
             dependiendo del tipo de falla, poco o mucho tiempo, en función de la complejidad
             de los equipos, cantidad de ellos y la experiencia del técnico.




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             Al terminar este capítulo Ud. estará en condiciones de reconocer otra alternativa
             de automatización, que permitirá ahorrar tiempo y dinero, sin cambiar las reglas
             de juego conocidas.

                 Ahora seguro se preguntará, cuál es esa otra alternativa o EQUIPO
                  que debe realizar todas esas funciones complejas de un tablero.


             Para optimizar su aprendizaje contará con un texto, donde encontrará toda la
             información acerca del PLC, así también los conceptos fundamentales de la
             programación para que Ud. esté en condiciones de r alizar sus prácticas en el
                                                                 e
             laboratorio.

             Es importante que Ud. lea toda la información proporcionada en el texto
             correspondiente a cada módulo.




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             Si ha culminado esta primera parte, es recomendable revisar -antes de ir a sus
             sesiones de laboratorio- su manual de laboratorio.
             En los días programados para la práctica, Ud. deberá acercarse al laboratorio
             con su respectivo manual.

             Este procedimiento de autoaprendizaje deberá realizarlo para cada sesión del
             curso.


      1.2     OBJETIVOS

               • Diferenciar las ventajas y desventajas de un tablero eléctrico convencional.

               • Identificar al PLC (Controlador Lógico Programable) como dispositivo
                 electrónico utilizado para la automatización.

               • Diferenciar las ventajas y desventajas del PLC.

               • Comparar un proyecto diseñado a base de lógica convencional y utilizando un
                 PLC.

               • Comparación técnico-económico de automatización con PLC versus equipos
                 convencionales.


      1.3     CONTENIDOS

             1.3.1     EL TABLERO ELÉCTRICO

                      ¿Qué es un tablero eléctrico?

                      Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por
                      equipos electromagnéticos, tales como relés auxiliares, contadores,
                      temporizadores electrónicos, temporizadores neumáticos, etc.

                      ¿Cuál es su función?

                      Es albergar diferentes dispositivos eléctricos, electrónicos, etc. que
                      gobiernen la lógica y energicen cargas, tales como motores, generadores,
                      máquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria
                      para controlar el funcionamiento de las máquinas.

                      Ud. se preguntará, ¿Hace cuánto tiempo que existen estos
                      dispositivos?

                      Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos aún
                      constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatización de
                      sus procesos industriales, especialmente en países en desarrollo.

                      A continuación se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros
                      eléctricos a base de relés.


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             1.3.2   VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TABLEROS ELÉCTRICOS

                     Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder
                     compararla con otras alternativas.

                     Ventajas

                     • La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente.

                     • Su estudio, fabricación e instalación es muy difundido desde hace
                       décadas.

                     • La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida,
                       debido a que todo es conocido.

                     • Se enseña en todas las universidades, institutos técnicos y escuela s
                       técnicas.

                     • Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros,
                       revistas, catálogos, separatas, etc., y aprender su lógica resulta
                       sencilla.

                     • No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación, ya
                       que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en
                       aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos.

                     Desventajas

                     • El costo de estos tableros es alto, incrementándose de acuerdo al
                       tamaño del proceso a automatizar.

                     • Generalmente ocupan mucho espacio.

                     • Requiere mantenimiento periódico, debido a que gran parte de sus
                       componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a
                       desgaste.

                     • Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y
                       reparación.

                     • No son versátiles, solamente se les pueden utilizar para una
                       determinada aplicación.

                     • Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la
                       probabilidad de fallas.

                     • No es posible, con equipos electromecánicos, sensar señales de alta
                       frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrónica.

                     • En tableros grandes el consumo de energía es representativa.


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                     • No permite una comunicación directa entre todos sus componentes,
                       es necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello,
                       equipos de interfases, elevando de esta forma su costo.
                ¿Qué apariencia tienen?




                                      Tablero eléctrico convencional.




                                Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional.

                         Claro, con tal cantidad de equipos con que está construido el
                         tablero eléctrico, debe ser tedioso encontrar una falla.

                        Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros
                        eléctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable
                        aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto
                        económico, discutir su uso.




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                     Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi
                     la totalidad de estas desventajas, y por el contrario, disponen de mayor
                     capacidad para realizar más de lo necesario.


             1.3.3   EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO

                     Muchos de ustedes, en más de una oportunidad, han escuchado hablar
                     del PLC, o lo que es lo mismo, el CONTROLADOR LÓGICO
                     PROGRAMABLE, ¿No es así?

                     Pero … ¿Qué es un PLC?

                     El PLC es la denominación dada al Controlador Lógico Programable, y se
                     define como un equipo electrónico inteligente diseñado en base a
                     microprocesadores, que consta de unidades o módulos que cumplen
                     funciones específicas, tales como, una unidad central de procesamiento
                     (CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, módulos que
                     permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los
                     actuadores del sistema, además es posible agregarle otros módulos
                     inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicación.

                     El PLC es utilizado para automatizar sistemas eléctricos, electrónicos,
                     neumáticos e hidráulicos de control discreto y análogo. Las múltiples
                     funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la
                     diversidad de operaciones a nivel discreto y análogo con que dispone
                     para realizar los programas lógicos sin la necesidad de contar con
                     equipos adicionales.

                     Pero… ¿Es eso todo? …         NO

                     Es importante, también, resaltar el bajo costo que representa respecto
                     a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones, tales como:
                     relés auxiliares, temporizadores, contadores, algunos tipos de
                     controladores, etc.

                     Pero no solamente el PLC está limitado a realizar este trabajo, sino a
                     múltiples funciones avanzadas.

                     A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa
                     convencional, se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros
                     equipos, a través de redes de comunicación. Esta posibilidad toma,
                     cada día, mayor aceptación en la industria, por su capacidad de
                     comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable.

                     Son estas las razones que obligan a analizar, antes de tomar una
                     decisión, cuándo se requiere automatizar un sistema; sin duda, hoy en
                     día el PLC representa una buena alternativa para la automatización.




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               1.3.4    VENTAJAS DE LOS             PLCs     RESPECTO       A    LA   LÓGICA
                        CONVENCIONAL

                        Son muchas las ventajas que resaltan, a simple vista, el empleo de los
                        PLCs para automatizar sistemas, desde aplicaciones básicas hasta
                        sistemas muy complejos. Actualmente, su uso es tan difundido que ya
                        no se requiere mucho análisis para decidir qué técnica emplear: si la
                        lógica cableada en base a relés o la lógica programada en base al PLC.
                        Sin embargo, a continuación se fundamenta cada una de estas
                        ventajas, con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama.

                        Menor costo

                        Las razones que justifican una mayor economía a la alternativa del uso
                        del PLC, especialmente en aplicaciones complejas, se da porque
                        prescinde del uso de dispositivos electromecánicos y electrónicos, tales
                        como: relés auxiliares, temporizadores, algunos controladores,
                        contadores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser
                        programados en el PLC sin realizar una inversión adicional. El costo que
                        implica invertir en los equipos anteriormente señalados, es muy superior
                        al costo del PLC, además de otras ventajas con que cuenta y no son
                        cuantificadas.




                        Menor espacio

                        Un tablero de control que gobierna un sistema automático mediante un
                        PLC, es mucho más compacto que un sistema controlado con
                        dispositivos convencionales (relés, temporizadores, contadores,
                        controladores, etc.) esto se debe a que el PLC está en capacidad de
                        asumir todas las funciones de control. La diferencia de espacio se hace
                        muy notable, cuando por medios convencionales se cuenta con varios
                        tableros de control.

                        Confiabilidad




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                 La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas
                 es insignificante, exceptuando errores humanos que pueden surgir en
                 algunas partes vulnerables (módulos de salida). Esto se debe a que el
                 fabricante realiza un riguroso control de calidad, llegando al cliente un
                 equipo en las mejores condiciones; además, sus componentes son de
                 estado sólido, con pocas partes mecánicas móviles, haciendo que el
                 equipo tenga una elevada confiabilidad.

                 Versatilidad

                 La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar
                 grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema
                 automático… con sólo realizar un nuevo programa y mínimos cambios
                 de cableado. Además, es importante resaltar, que el tiempo empleado
                 en realizar modificaciones, comparado con la técnica por lógica cableada,
                 es significante.

                 Poco mantenimiento

                 Estos equipos, por su constitución de ser muy compactos, respecto     a la
                 cantidad de trabajo que pueden realizar, y además, porque cuentan     con
                 muy pocos componentes electromecánicos, no requieren                   un
                 mantenimiento periódico, sino lo necesario para mantenerlo limpio y   con
                 sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra.

                 Fácil instalación

                 Debido a que el cableado de los dispositivos, tanto de entrada como de
                 salida, se realiza de la misma forma y de la manera más simple,
                 además que no es necesario mucho cableado, su instalación resulta
                 sumamente sencilla en comparación a la lógica convencional, que sí se
                 requiere de conocimientos técnicos avanzados.




                 Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores

                 Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean
                 diseñados bajo un modelo abierto, de tal manera que para el caso de
                 los PLCs éstos puedan fácilmente conectarse con cualquier equipo sin
                 importar la marca ni procedencia. Hoy en día, casi todas las marcas de
                 PLCs están diseñadas bajo este modelo.


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                        Integración en redes industriales

                        El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos
                        tengan capacidad de comunicarse a través de una red y de este modo
                        trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos, permitiendo un mejor
                        trabajo en los niveles técnicos y administrativos de la planta.




                        Detección de fallas

                        La detección de una falla resulta sencilla porque dispone de leds
                        indicadores de diagnóstico tales como: estado de la CPU, batería,
                        terminales de E/S, etc. Además, mediante el módulo de programación
                        se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir
                        a la memoria de errores ubicada en la CPU.




                        Fácil Programación

                        Programar los PLCs resulta fácil, por la sencilla razón que no es
                        necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs, solamente es
                        suficiente conceptos básicos. Por otro lado, existen diversas
                        representaciones de programación donde fácilmente el usuario se
                        adapta a la representación que mejor se familiariza. Sus instrucciones y
                        comandos son transparentes y entendibles, requiriendo de poco tiempo
                        para lograr ser un experto.




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                     Menor consumo de energía

                     Como todos sabemos, cualquier equipo electromecánico y electrónico
                     requiere un consumo de energía para su funcionamiento, siendo dicho
                     consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin
                     embargo, el consumo del PLC es muy inferior, lo que se traduce en un
                     ahorro sustancial.




                                                            El medidor indica menos
                                                               consuno de energía
                     Lugar de la instalación

                     Por las características técnicas que presenta en cuanto a los requisitos
                     que debe cumplir para su instalación, tales como: nivel de temperatura,
                     humedad, ruido, variaciones de tensión, distancias permisibles, etc.
                     fácilmente se encuentra un lugar en la planta dónde instalarlo, aún en
                     ambientes hostiles.

                      AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE
                      OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN
                            EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN.



             1.3.5   COMPARACIÓN TÉCNICO - ECONÓMICO DE AUTOMATIZACIÓN
                     CON PLC VERSUS EQUIPOS CONVENSIONALES

                         Como es obvio ahora, es importante demostrar que
                                económicamente es más rentable.

                     Con el objetivo de resaltar las ventajas de los aspectos técnico y
                     económico del PLC, a continuación se comparará los costos
                     aproximados de un supuesto caso de requerimiento de inversión para
                     automatizar un sistema, ya sea empleando la alternativa de una
                     automatización en base a lógica convencional (relés) como también la
                     alternativa en base a lógica programada (PLC).

                     Supongamos que se desea automatizar un sistema de una planta
                     industrial, compuesto de arrancadores directos, estrella -triángulo,
                     resistencias rotóricas, mandos secuenciales, etc. donde son necesarios
                     para su implementación los equipos tal como se detalla en las tablas
                     siguientes, tanto para la alternativa por lógica convencional como para la
                     programada respectivamente.

                     Es importante señalar que solamente se han considerado los equipos
                     representativos en el costo total, no figurando otros, tales como:
                     conductores, terminales, canaletas, cintas de amarre, pernos, etc.

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                        Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por
                        relés

                                                                                  Costo US$
                         No            Descripción                  Cantidad
                                                                               Unitario     Total

                          1    Contactor                              100        60           6 000
                          2    Relé térmico                            47        70           3 290
                          3    Relé auxiliar                           52        25           1 300
                          4    Temporizador (on-delay)                 47        80           3 760
                          5    Contador electromecánico                3         40             120
                          6    Pulsadores NA/NC                        36        15             540
                          7    Selector                                10        20             200
                          8    Seccionador                             16        40             640
                          9    Lámpara de señalización                 24        18             432
                          10 Fusible y portafusible                   140        25           3 500
                          11 Transformador               aislador      3         150            450
                             220/220V
                          12 Tablero 2 200 x 1 000 x                   3         800          2 400
                             500mm
                                                                               TOTAL         22 632

                        La zona sombreada de la tabla anterior, indican los equipos que no se
                        requieren o es necesario en una cantidad inferior cuando se automatiza
                        mediante un PLC, ya que los dispositivos de lógica vienen integrados en
                        el PLC.




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                 Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por
                 PLC

                                                                      Costo US$
                   No           Descripción          Cantidad
                                                                 Unitario      Total

                    1     PLC                            1            3 500       3 500
                    2     Contactor                     100              60       6 000
                    3     Relé térmico                   47              70       3 290
                    4     Pulsador NA/NC                 36              15         540
                    5     Selector                       10              20         200
                    6     Seccionador                    16              40         640
                    7     Lámpara de señalización        24              18         432
                    8     Fusible y portafusible        140              25       3 500
                    9     Transformador aislador         1              150         150
                   10     Tablero 1 000 x 500 x          1              150         150
                          200
                                                                  TOTAL         18 402



                 Observe que los equipos que proporcionan las señales de entrada
                 (sensores), los equipos que proporcionan las señales de salida
                 (actuadores) y otros como de protección, son los mismos para ambos
                 casos de automatización. Por consiguiente, si evaluamos los costos
                 variables representados por los dispositivos de lógica, cantidad de
                 transformadores aisladores y cantidad de tableros, representa una
                 diferencia de US$ 3 930 de ahorro, un 17% aproximadamente del
                 monto total para este caso particular. Los márgenes de ahorro pueden
                 ser mayores para algunos sistemas de regulación tales como
                 controladores, etc. que también pueden ser asumidos por un PLC.

                 Por otro lado, desde el punto de vista técnico, un PLC además de
                 reemplazar relés, temporizadores, contadores, etc., se le pueden
                 programar otras funciones que no podrían realizarse con lógica
                 convencional, permitiendo automatizar sistemas muy complejos,
                 además entre otras ventajas tenemos: un fácil diagnóstico ante fallas,
                 poco mantenimiento, reducido espacio para su instalación, poco
                 cableado, etc.

                 En conclusión, con el uso del PLC se logran ventajas técnicas y
                 económicas, inclusive para sistemas no muy complejos, donde el nivel
                 de ahorro lo determina el sistema, siendo mayor cuando es necesario
                 utilizar muchos dispositivos de lógica convencional.

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                                Comparación técnico - económica.




                                              12
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      1.4    RESUMEN

             El tablero eléctrico convencional es aquel donde se ubican los contactores, los
             relés, los temporizadores, los contadores, etc.

             Muchos de estos equipos, como los relés, temporizadores, contadores, existen en
             gran cantidad, dependiendo de la complejidad del proceso a automatizar.

             El PLC es un equipo electrónico que cumple las funciones de lógica en la
             automatización, reemplazando el trabajo de los relés, temporizadores, contadores,
             etc. además de muchas funciones adicionales de gran potencia.

             Actualmente el PLC es utilizado mundialmente por todas las ventajas que cumple,
             y por lo tanto, es importante su conocimiento.


                         En otras palabras: ¡es el equipo IDEAL!




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       1.5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN


          1. Si Ud. justifica que el uso del PLC es otra alternativa a la automatización de
             sistemas automatizados, conteste a la siguiente pregunta:

             Suponga que el costo de un PLC es US$ 300, un temporizador US$ 80 y el relé
             auxiliar US$ 30. Además, es necesario utilizar en un proyecto 3 temporizadores y
             5 relés auxiliares. En estas circunstancias ¿Se justifica su uso?

                                                   SÍ             NO


             ¿Por qué?
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................


          2. Identifique si los siguientes dispositivos, que son conectados al PLC, son de
             entrada o de salida:

                                DISPOSITIVO                        ¿ENTRADA O
                                                                     SALIDA?
                       Contactor.                                     Salida.
                       Pulsador de emergencia.
                       Lámpara.
                       Termostato.
                       Alarma.
                       Interruptor final de carrera.                   Entrada.

          3. ¿Podría destacar alguna otra desventaja del tablero eléctrico con lógica cableada?
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................


          4. ¿Qué significa “confiabilidad” en un PLC?
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................
              ............................................................................................................

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2.    FUNCIONES LÓGICAS

      2.1    INTRODUCCIÓN

             En esta siguiente parte, veremos la secuencia a seguir para resolver una aplicación
             de programación utilizando el PLC. Aquí desarrollaremos las dos funciones básicas
             más importantes: la función AND y la función OR. Observe Ud. la secuencia que
             se sigue, porque esa será la metodología a usar en todas las sesiones de sus
             laboratorios.

      2.2    OBJETIVOS

             • Verificar los modos de representación de un programa mediante el PLC.
             • Identificar las diferentes etapas a seguir en la solución de una aplicación.

      2.3    CONTENIDO

             2.3.1    FUNCIÓN LÓGICA Y (AND)

                      Está función lógica tiene una equivalencia eléctrica tal como se muestra
                      en el siguiente circuito eléctrico:




                                        S1Q




                                        S2Q




                                        K1M




                      ¿Cómo funciona este circuito?

                      Bien, es correcto, para que el contactor K1M se active, será necesario
                      que se presionen simultáneamente los pulsadores S1Q y S2Q, o sea,
                      ambos pulsadores deben estar presionados para cerrar circuito.

                      Ahora, cuando programemos al PLC, tendremos que ingresar un
                      programa, tal que cuando se ejecuten estas acciones de presionar
                      ambos pulsadores, el PLC tendrá que verificarlo y mandar a activar la
                      bobina K1M.

                      A continuación explicaremos cómo se resuelve un programa mediante el
                      PLC, que será un modelo para que Ud. proceda durante todas sus
                      sesiones de laboratorio respetando la secuencia… entonces ponga mucha
                      atención.

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                      Lo primero que tiene que hacer es:

                      Realizar su lista de ordenamiento, esto es, una tabla donde indique la
                      relación de simbologías entre la representación eléctrica y los operandos.

                      ¿Que es un operando?

                      Un operando representa la ubicación del sensor o actuador cableado en el
                      PLC, así:

                                                  I 0,1

                      La letra “I” significa INPUT, se trata de una entrada.
                      El número “0”, significa que el módulo de entrada se encuentra en la
                      posición adyacente a la CPU, o que se trata de un PLC compacto (se
                      verá en otra sesión) donde en un sólo bloque están incluidas la CPU y
                      módulos de Entrada / Salida.

                      Finalmente el número “1” representa el terminal de conexión en el
                      módulo de entrada del sensor.

                      Una lista de ordenamiento tiene las siguientes partes:

                                    Designación     Descripción          Operando




                      Con el ejemplo veremos cómo se llena esta tabla.

                      Luego se procederá a programar en dos representaciones:

                      • Diagrama de contactos.
                      • Plano de funciones.

                      Al final se realizará el diagrama de conexiones.

                      Tenga presente siempre esta secuencia.



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                 Para el circuito eléctrico se pide:

                                 1     Lista de ordenamiento
                                 2     Diagrama de contactos
                                 3     Plano de funciones
                                 4     Diagrama de conexiones


                 1. LISTA DE ORDENAMIENTO

                     ENTRADAS

                         DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN                OPERANDO
                             S1Q     Pulsador N.A.                 I0,1
                             S2Q     Pulsador N.A.                 I0,2


                     SALIDAS

                         DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN                OPERANDO
                             K1M     Contactor                     O2,1
                                     principal


                 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

                                I0,1             I0,2                      O2,1




                     Interpretación: “Para que la salida O0,1 del PLC se active, será
                     necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 Y en
                     I0,2”.


                 3. PLANO DE FUNCIONES


                                              I0,1



                                                        &
                                              I0,2                  O2,1




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                           Interpretación: “Para que la salida O 2,1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 y en
                           I0,2”.

                      4. DIAGRAMA DE CONEXIONES




                                                       INPUT          OUTPUT

                                                          0           0


                                                          1           1
                                                                                  K1M

                                                          2           2



                                S1Q   S2Q
                                                          3
                                                               PLC    3


                                                          4           4


                                                          5           5


                                                          6           6


                                                          7           7




             2.3.2    FUNCIÓN LÓGICA O (OR)

                      Análogamente a la función “Y”, veremos la solución de la función “O”

                      CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE




                                            S1Q                 S2Q




                                                  H1H




                                                  18
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                 Se pide:

                            1          Lista de ordenamiento
                            2          Diagrama de contactos
                            3          Plano de funciones
                            4          Diagrama de conexiones



                 1. LISTA DE ORDENAMIENTO

                     ENTRADAS

                      DESIGNACIÓN             DESCRIPCIÓN         OPERANDO
                          S1Q                Pulsador N.A.           I0,1
                          S2Q                Pulsador N.A.           I0,2


                     SALIDAS

                      DESIGNACIÓN              DESCRIPCIÓN        OPERANDO
                          HIH                Lámpara                 O2,1
                                             señalizadora



                 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

                                I0,1                                  O2,1




                                I0,2




                     Interpretación: “Para que la salida O2,1 del PLC se active, será
                     necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en
                     I0,2”.




                                             19
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                      3. PLANO DE FUNCIONES

                                           I0,1




                                           I0,2                      O2,1



                           Interpretación: “Para que la salida O2,1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en
                           I0,2”.




                      4. DIAGRAMA DE CONEXIONES



                                                       INPUT          OUTPUT

                                                           0           0


                                                           1           1
                                                                                  HIH

                                                           2           2



                               S1Q   S2Q
                                                           3
                                                               PLC     3


                                                           4           4


                                                           5           5


                                                           6           6


                                                           7           7




             3.3.2    FUNCIÓN LÓGICA NO (NOT)

                      En este caso se tiene:




                                                  20
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                 CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE




                                        S1Q




                                         H1H




                  Se pide:

                               1   Lista de ordenamiento
                               2   Diagrama de contactos
                               3   Plano de funciones
                               4   Diagrama de conexiones



                  1. LISTA DE ORDENAMIENTO

                      En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de
                      acuerdo a la IEC 61131.

                      ENTRADAS

                             DESIGNACIÓN       DESCRIPCIÓN        OPERANDO
                                 S1Q          Pulsador N.A.         %I0,1


                      SALIDAS

                             DESIGNACIÓN        DESCRIPCIÓN       OPERANDO
                                 HIH          Lámpara               %Q2,1
                                              señalizadora




                                         21
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                      2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

                                          %I0,1                                  %Q2,1




                           Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que no exista una señal en %I0,1”.


                      3.   PLANO DE FUNCIONES




                                                  %I0,1             %Q2,1




                           Interpretación: “Para que la salida %q2,1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que NO exista una señal en %I0,1.


                      4. DIAGRAMA DE CONEXIONES



                                                           INPUT            OUTPUT

                                                               0             0


                                                               1             1
                                                                                              HIH

                                                               2             2


                                    S1Q                        3
                                                                   PLC       3


                                                               4             4


                                                               5             5


                                                               6             6


                                                               7             7




                                                      22
Tecsup Virtu@l                                              Automatización Lógica Programable




             4.3.2   FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS

                     Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones
                     básicas, por ejemplo se tiene:

                     CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE




                                S1Q        S3Q        S5Q




                                S2Q        S4Q




                                K1M




                     Se pide:

                                1     Lista de ordenamiento
                                2     Diagrama de contactos
                                3     Plano de funciones
                                4     Diagrama de conexiones

                     1. LISTA DE ORDENAMIENTO

                         En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de
                         acuerdo a la IEC 61131

                         ENTRADAS

                          DESIGNACIÓN        DESCRIPCIÓN          OPERANDO
                              S1Q           Pulsador N.A.           %I0,1
                              S2Q           Pulsador N.A.           %I0,2
                              S3Q           Pulsador N.A.           %I0,3
                              S4Q           Pulsador N.A.           %I0,4
                              S5Q           Pulsador N.A.           %I0,5

                         SALIDAS

                          DESIGNACIÓN         DESCRIPCIÓN          OPERANDO
                              HIH           Lámpara                  %Q2,1
                                            señalizadora




                                            23
Automatización Lógica Programable                                                Tecsup Virtu@l




                      2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

                                    %I0,1         %I0,2                %Q2,1




                                    %I0,3         %I0,4



                                    %I0,5




                           Interpretación: “Para que la salida %Q2.1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que exista una señal en %I0.1” Y en
                           %I0.2, O en %I0.4 Y, en %I0.3 O %I0.4.


                      3. PLANO DE FUNCIONES


                                       %I0,1

                                                     &
                                       %I0,2

                       %I0,3
                                                                                    %Q2,1

                       %I0,5


                                               %I0,4
                                                          &

                           Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será
                           necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria
                           correspondiente.




                                                24
Tecsup Virtu@l                                                   Automatización Lógica Programable




                       4. DIAGRAMA DE CONEXIONES




                                                        INPUT         OUTPUT

                                                           0           0


                                                           1           1
                     S1Q
                                                           2                              HIH
                                                                       2
                           S2Q


                                 S3Q
                                                           3
                                                                PLC    3


                                                           4           4
                                       S4Q
                                                           5           5
                                             S5Q
                                                           6           6


                                                           7           7



             NOTA: En los siguientes laboratorios emplearemos esta metodología para resolver
             las aplicaciones propuestas.


                 J     Ahora estás en condiciones de programar esta aplicación en tu
                                               laboratorio.




                                                   25
Automatización Lógica Programable                                             Tecsup Virtu@l




3.    RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN


      1. Sí.

           Costo de los temporizadores             :      3 x 80 = 240
           Costo de los relés                      :      5 x 30 = 150
           Costo total                             :      390
           Costo de un PLC                         :      300
           Por lo tanto, se justifica el uso del   PLC.


      2.
                         DISPOSITIVO                  ¿ENTRADA O SALIDA?
                   Contactor.                        Salida.
                   Pulsador de emergencia.           Entrada.
                   Lámpara.                          Salida.
                   Termostato.                       Entrada.
                   Alarma.                           Salida.
                   Interruptor final de carrera.     Entrada.


      3. Mayores costos por mantenimiento.

      4. Que la probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es
         insignificante.


4.    BIBLIOGRAFIA

      • Automatización con S5-115U. Autómatas Programables. Simatic S5.Siemens. 365p.

      • Manual CPU 100/102/103. Simatic S5. Siemens.

      • Controladores Lógicos Programables…una alternativa a la automatización moderna.
         Elmer Ramirez Q. Concytec.. 405p. 1997.




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Unidad 1 curso de plc

  • 1. UNIDAD I Introducción a la Programación y Funciones Lógica
  • 2. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Índice MÓDULO 1: PROGRAMACIÓN BÁSICA Unidad I: INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Y FUNCIONES LÓGICAS 1. Tableros eléctricos de automatización basados en relés ........................................... 1 1.1 Introducción ......................................................................................... 1 1.2 Objetivos ............................................................................................. 2 1.3 Contenido............................................................................................. 2 1.3.1 El tablero eléctrico....................................................................... 2 1.3.2 Ventajas y desventajas de los tableros eléctricos............................... 3 1.3.3 El PLC como alternativa al automatismo.......................................... 5 1.3.4 Ventajas de los PLCs respecto a la lógica convencional. ....................... 6 1.3.5 Comparación técnic o-económico de automatización con PLC versus equipos convencionales................................................................ 9 1.4 Resumen ........................................................................................... 13 1.5 Preguntas de autocomprobación ............................................................ 14 2. Funciones lógicas básicas ................................................................................ 15 2.1 Introducción ....................................................................................... 15 2.2 Objetivos ........................................................................................... 15 2.3 Contenidos ......................................................................................... 15 2.3.1 Función lógica Y (AND) .............................................................. 15 2.3.2 Función lógica O (OR)............................................................... 18 2.3.2 Función lógica NO (NOT) .......................................................... 20 2.3.3 Funciones lógicas combinatorias ................................................... 23 3. Respuestas a las preguntas de autocomprobación................................................ 26 4. Bibliografía ................................................................................................... 26
  • 3. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1. TABLEROS ELÉCTRICOS DE AUTOMATIZACIÓN BASADOS EN RELÉS 1.1 INTRODUCCIÓN Todos nosotros, los técnicos que de una u otra manera hemos tenido la oportunidad de reparar o mantener tableros eléctricos, hemos invertido, dependiendo del tipo de falla, poco o mucho tiempo, en función de la complejidad de los equipos, cantidad de ellos y la experiencia del técnico. P l a n t a i n d u s t r i a l Al terminar este capítulo Ud. estará en condiciones de reconocer otra alternativa de automatización, que permitirá ahorrar tiempo y dinero, sin cambiar las reglas de juego conocidas. Ahora seguro se preguntará, cuál es esa otra alternativa o EQUIPO que debe realizar todas esas funciones complejas de un tablero. Para optimizar su aprendizaje contará con un texto, donde encontrará toda la información acerca del PLC, así también los conceptos fundamentales de la programación para que Ud. esté en condiciones de r alizar sus prácticas en el e laboratorio. Es importante que Ud. lea toda la información proporcionada en el texto correspondiente a cada módulo. 1
  • 4. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Si ha culminado esta primera parte, es recomendable revisar -antes de ir a sus sesiones de laboratorio- su manual de laboratorio. En los días programados para la práctica, Ud. deberá acercarse al laboratorio con su respectivo manual. Este procedimiento de autoaprendizaje deberá realizarlo para cada sesión del curso. 1.2 OBJETIVOS • Diferenciar las ventajas y desventajas de un tablero eléctrico convencional. • Identificar al PLC (Controlador Lógico Programable) como dispositivo electrónico utilizado para la automatización. • Diferenciar las ventajas y desventajas del PLC. • Comparar un proyecto diseñado a base de lógica convencional y utilizando un PLC. • Comparación técnico-económico de automatización con PLC versus equipos convencionales. 1.3 CONTENIDOS 1.3.1 EL TABLERO ELÉCTRICO ¿Qué es un tablero eléctrico? Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por equipos electromagnéticos, tales como relés auxiliares, contadores, temporizadores electrónicos, temporizadores neumáticos, etc. ¿Cuál es su función? Es albergar diferentes dispositivos eléctricos, electrónicos, etc. que gobiernen la lógica y energicen cargas, tales como motores, generadores, máquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las máquinas. Ud. se preguntará, ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos? Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos aún constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatización de sus procesos industriales, especialmente en países en desarrollo. A continuación se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros eléctricos a base de relés. 2
  • 5. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.3.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TABLEROS ELÉCTRICOS Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder compararla con otras alternativas. Ventajas • La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente. • Su estudio, fabricación e instalación es muy difundido desde hace décadas. • La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida, debido a que todo es conocido. • Se enseña en todas las universidades, institutos técnicos y escuela s técnicas. • Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros, revistas, catálogos, separatas, etc., y aprender su lógica resulta sencilla. • No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos. Desventajas • El costo de estos tableros es alto, incrementándose de acuerdo al tamaño del proceso a automatizar. • Generalmente ocupan mucho espacio. • Requiere mantenimiento periódico, debido a que gran parte de sus componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a desgaste. • Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y reparación. • No son versátiles, solamente se les pueden utilizar para una determinada aplicación. • Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la probabilidad de fallas. • No es posible, con equipos electromecánicos, sensar señales de alta frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrónica. • En tableros grandes el consumo de energía es representativa. 3
  • 6. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l • No permite una comunicación directa entre todos sus componentes, es necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello, equipos de interfases, elevando de esta forma su costo. ¿Qué apariencia tienen? Tablero eléctrico convencional. Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional. Claro, con tal cantidad de equipos con que está construido el tablero eléctrico, debe ser tedioso encontrar una falla. Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros eléctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto económico, discutir su uso. 4
  • 7. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas, y por el contrario, disponen de mayor capacidad para realizar más de lo necesario. 1.3.3 EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO Muchos de ustedes, en más de una oportunidad, han escuchado hablar del PLC, o lo que es lo mismo, el CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE, ¿No es así? Pero … ¿Qué es un PLC? El PLC es la denominación dada al Controlador Lógico Programable, y se define como un equipo electrónico inteligente diseñado en base a microprocesadores, que consta de unidades o módulos que cumplen funciones específicas, tales como, una unidad central de procesamiento (CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, módulos que permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los actuadores del sistema, además es posible agregarle otros módulos inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicación. El PLC es utilizado para automatizar sistemas eléctricos, electrónicos, neumáticos e hidráulicos de control discreto y análogo. Las múltiples funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la diversidad de operaciones a nivel discreto y análogo con que dispone para realizar los programas lógicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales. Pero… ¿Es eso todo? … NO Es importante, también, resaltar el bajo costo que representa respecto a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones, tales como: relés auxiliares, temporizadores, contadores, algunos tipos de controladores, etc. Pero no solamente el PLC está limitado a realizar este trabajo, sino a múltiples funciones avanzadas. A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional, se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros equipos, a través de redes de comunicación. Esta posibilidad toma, cada día, mayor aceptación en la industria, por su capacidad de comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable. Son estas las razones que obligan a analizar, antes de tomar una decisión, cuándo se requiere automatizar un sistema; sin duda, hoy en día el PLC representa una buena alternativa para la automatización. 5
  • 8. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1.3.4 VENTAJAS DE LOS PLCs RESPECTO A LA LÓGICA CONVENCIONAL Son muchas las ventajas que resaltan, a simple vista, el empleo de los PLCs para automatizar sistemas, desde aplicaciones básicas hasta sistemas muy complejos. Actualmente, su uso es tan difundido que ya no se requiere mucho análisis para decidir qué técnica emplear: si la lógica cableada en base a relés o la lógica programada en base al PLC. Sin embargo, a continuación se fundamenta cada una de estas ventajas, con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama. Menor costo Las razones que justifican una mayor economía a la alternativa del uso del PLC, especialmente en aplicaciones complejas, se da porque prescinde del uso de dispositivos electromecánicos y electrónicos, tales como: relés auxiliares, temporizadores, algunos controladores, contadores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLC sin realizar una inversión adicional. El costo que implica invertir en los equipos anteriormente señalados, es muy superior al costo del PLC, además de otras ventajas con que cuenta y no son cuantificadas. Menor espacio Un tablero de control que gobierna un sistema automático mediante un PLC, es mucho más compacto que un sistema controlado con dispositivos convencionales (relés, temporizadores, contadores, controladores, etc.) esto se debe a que el PLC está en capacidad de asumir todas las funciones de control. La diferencia de espacio se hace muy notable, cuando por medios convencionales se cuenta con varios tableros de control. Confiabilidad 6
  • 9. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante, exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (módulos de salida). Esto se debe a que el fabricante realiza un riguroso control de calidad, llegando al cliente un equipo en las mejores condiciones; además, sus componentes son de estado sólido, con pocas partes mecánicas móviles, haciendo que el equipo tenga una elevada confiabilidad. Versatilidad La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema automático… con sólo realizar un nuevo programa y mínimos cambios de cableado. Además, es importante resaltar, que el tiempo empleado en realizar modificaciones, comparado con la técnica por lógica cableada, es significante. Poco mantenimiento Estos equipos, por su constitución de ser muy compactos, respecto a la cantidad de trabajo que pueden realizar, y además, porque cuentan con muy pocos componentes electromecánicos, no requieren un mantenimiento periódico, sino lo necesario para mantenerlo limpio y con sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra. Fácil instalación Debido a que el cableado de los dispositivos, tanto de entrada como de salida, se realiza de la misma forma y de la manera más simple, además que no es necesario mucho cableado, su instalación resulta sumamente sencilla en comparación a la lógica convencional, que sí se requiere de conocimientos técnicos avanzados. Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean diseñados bajo un modelo abierto, de tal manera que para el caso de los PLCs éstos puedan fácilmente conectarse con cualquier equipo sin importar la marca ni procedencia. Hoy en día, casi todas las marcas de PLCs están diseñadas bajo este modelo. 7
  • 10. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Integración en redes industriales El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos tengan capacidad de comunicarse a través de una red y de este modo trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos, permitiendo un mejor trabajo en los niveles técnicos y administrativos de la planta. Detección de fallas La detección de una falla resulta sencilla porque dispone de leds indicadores de diagnóstico tales como: estado de la CPU, batería, terminales de E/S, etc. Además, mediante el módulo de programación se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir a la memoria de errores ubicada en la CPU. Fácil Programación Programar los PLCs resulta fácil, por la sencilla razón que no es necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs, solamente es suficiente conceptos básicos. Por otro lado, existen diversas representaciones de programación donde fácilmente el usuario se adapta a la representación que mejor se familiariza. Sus instrucciones y comandos son transparentes y entendibles, requiriendo de poco tiempo para lograr ser un experto. 8
  • 11. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Menor consumo de energía Como todos sabemos, cualquier equipo electromecánico y electrónico requiere un consumo de energía para su funcionamiento, siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin embargo, el consumo del PLC es muy inferior, lo que se traduce en un ahorro sustancial. El medidor indica menos consuno de energía Lugar de la instalación Por las características técnicas que presenta en cuanto a los requisitos que debe cumplir para su instalación, tales como: nivel de temperatura, humedad, ruido, variaciones de tensión, distancias permisibles, etc. fácilmente se encuentra un lugar en la planta dónde instalarlo, aún en ambientes hostiles. AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN. 1.3.5 COMPARACIÓN TÉCNICO - ECONÓMICO DE AUTOMATIZACIÓN CON PLC VERSUS EQUIPOS CONVENSIONALES Como es obvio ahora, es importante demostrar que económicamente es más rentable. Con el objetivo de resaltar las ventajas de los aspectos técnico y económico del PLC, a continuación se comparará los costos aproximados de un supuesto caso de requerimiento de inversión para automatizar un sistema, ya sea empleando la alternativa de una automatización en base a lógica convencional (relés) como también la alternativa en base a lógica programada (PLC). Supongamos que se desea automatizar un sistema de una planta industrial, compuesto de arrancadores directos, estrella -triángulo, resistencias rotóricas, mandos secuenciales, etc. donde son necesarios para su implementación los equipos tal como se detalla en las tablas siguientes, tanto para la alternativa por lógica convencional como para la programada respectivamente. Es importante señalar que solamente se han considerado los equipos representativos en el costo total, no figurando otros, tales como: conductores, terminales, canaletas, cintas de amarre, pernos, etc. 9
  • 12. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por relés Costo US$ No Descripción Cantidad Unitario Total 1 Contactor 100 60 6 000 2 Relé térmico 47 70 3 290 3 Relé auxiliar 52 25 1 300 4 Temporizador (on-delay) 47 80 3 760 5 Contador electromecánico 3 40 120 6 Pulsadores NA/NC 36 15 540 7 Selector 10 20 200 8 Seccionador 16 40 640 9 Lámpara de señalización 24 18 432 10 Fusible y portafusible 140 25 3 500 11 Transformador aislador 3 150 450 220/220V 12 Tablero 2 200 x 1 000 x 3 800 2 400 500mm TOTAL 22 632 La zona sombreada de la tabla anterior, indican los equipos que no se requieren o es necesario en una cantidad inferior cuando se automatiza mediante un PLC, ya que los dispositivos de lógica vienen integrados en el PLC. 10
  • 13. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por PLC Costo US$ No Descripción Cantidad Unitario Total 1 PLC 1 3 500 3 500 2 Contactor 100 60 6 000 3 Relé térmico 47 70 3 290 4 Pulsador NA/NC 36 15 540 5 Selector 10 20 200 6 Seccionador 16 40 640 7 Lámpara de señalización 24 18 432 8 Fusible y portafusible 140 25 3 500 9 Transformador aislador 1 150 150 10 Tablero 1 000 x 500 x 1 150 150 200 TOTAL 18 402 Observe que los equipos que proporcionan las señales de entrada (sensores), los equipos que proporcionan las señales de salida (actuadores) y otros como de protección, son los mismos para ambos casos de automatización. Por consiguiente, si evaluamos los costos variables representados por los dispositivos de lógica, cantidad de transformadores aisladores y cantidad de tableros, representa una diferencia de US$ 3 930 de ahorro, un 17% aproximadamente del monto total para este caso particular. Los márgenes de ahorro pueden ser mayores para algunos sistemas de regulación tales como controladores, etc. que también pueden ser asumidos por un PLC. Por otro lado, desde el punto de vista técnico, un PLC además de reemplazar relés, temporizadores, contadores, etc., se le pueden programar otras funciones que no podrían realizarse con lógica convencional, permitiendo automatizar sistemas muy complejos, además entre otras ventajas tenemos: un fácil diagnóstico ante fallas, poco mantenimiento, reducido espacio para su instalación, poco cableado, etc. En conclusión, con el uso del PLC se logran ventajas técnicas y económicas, inclusive para sistemas no muy complejos, donde el nivel de ahorro lo determina el sistema, siendo mayor cuando es necesario utilizar muchos dispositivos de lógica convencional. 11
  • 14. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Comparación técnico - económica. 12
  • 15. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 1.4 RESUMEN El tablero eléctrico convencional es aquel donde se ubican los contactores, los relés, los temporizadores, los contadores, etc. Muchos de estos equipos, como los relés, temporizadores, contadores, existen en gran cantidad, dependiendo de la complejidad del proceso a automatizar. El PLC es un equipo electrónico que cumple las funciones de lógica en la automatización, reemplazando el trabajo de los relés, temporizadores, contadores, etc. además de muchas funciones adicionales de gran potencia. Actualmente el PLC es utilizado mundialmente por todas las ventajas que cumple, y por lo tanto, es importante su conocimiento. En otras palabras: ¡es el equipo IDEAL! 13
  • 16. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 1.5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Si Ud. justifica que el uso del PLC es otra alternativa a la automatización de sistemas automatizados, conteste a la siguiente pregunta: Suponga que el costo de un PLC es US$ 300, un temporizador US$ 80 y el relé auxiliar US$ 30. Además, es necesario utilizar en un proyecto 3 temporizadores y 5 relés auxiliares. En estas circunstancias ¿Se justifica su uso? SÍ NO ¿Por qué? ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ 2. Identifique si los siguientes dispositivos, que son conectados al PLC, son de entrada o de salida: DISPOSITIVO ¿ENTRADA O SALIDA? Contactor. Salida. Pulsador de emergencia. Lámpara. Termostato. Alarma. Interruptor final de carrera. Entrada. 3. ¿Podría destacar alguna otra desventaja del tablero eléctrico con lógica cableada? ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ 4. ¿Qué significa “confiabilidad” en un PLC? ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ 14
  • 17. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 2. FUNCIONES LÓGICAS 2.1 INTRODUCCIÓN En esta siguiente parte, veremos la secuencia a seguir para resolver una aplicación de programación utilizando el PLC. Aquí desarrollaremos las dos funciones básicas más importantes: la función AND y la función OR. Observe Ud. la secuencia que se sigue, porque esa será la metodología a usar en todas las sesiones de sus laboratorios. 2.2 OBJETIVOS • Verificar los modos de representación de un programa mediante el PLC. • Identificar las diferentes etapas a seguir en la solución de una aplicación. 2.3 CONTENIDO 2.3.1 FUNCIÓN LÓGICA Y (AND) Está función lógica tiene una equivalencia eléctrica tal como se muestra en el siguiente circuito eléctrico: S1Q S2Q K1M ¿Cómo funciona este circuito? Bien, es correcto, para que el contactor K1M se active, será necesario que se presionen simultáneamente los pulsadores S1Q y S2Q, o sea, ambos pulsadores deben estar presionados para cerrar circuito. Ahora, cuando programemos al PLC, tendremos que ingresar un programa, tal que cuando se ejecuten estas acciones de presionar ambos pulsadores, el PLC tendrá que verificarlo y mandar a activar la bobina K1M. A continuación explicaremos cómo se resuelve un programa mediante el PLC, que será un modelo para que Ud. proceda durante todas sus sesiones de laboratorio respetando la secuencia… entonces ponga mucha atención. 15
  • 18. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Lo primero que tiene que hacer es: Realizar su lista de ordenamiento, esto es, una tabla donde indique la relación de simbologías entre la representación eléctrica y los operandos. ¿Que es un operando? Un operando representa la ubicación del sensor o actuador cableado en el PLC, así: I 0,1 La letra “I” significa INPUT, se trata de una entrada. El número “0”, significa que el módulo de entrada se encuentra en la posición adyacente a la CPU, o que se trata de un PLC compacto (se verá en otra sesión) donde en un sólo bloque están incluidas la CPU y módulos de Entrada / Salida. Finalmente el número “1” representa el terminal de conexión en el módulo de entrada del sensor. Una lista de ordenamiento tiene las siguientes partes: Designación Descripción Operando Con el ejemplo veremos cómo se llena esta tabla. Luego se procederá a programar en dos representaciones: • Diagrama de contactos. • Plano de funciones. Al final se realizará el diagrama de conexiones. Tenga presente siempre esta secuencia. 16
  • 19. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Para el circuito eléctrico se pide: 1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones 1. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. I0,1 S2Q Pulsador N.A. I0,2 SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO K1M Contactor O2,1 principal 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0,1 I0,2 O2,1 Interpretación: “Para que la salida O0,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 Y en I0,2”. 3. PLANO DE FUNCIONES I0,1 & I0,2 O2,1 17
  • 20. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l Interpretación: “Para que la salida O 2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 y en I0,2”. 4. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT OUTPUT 0 0 1 1 K1M 2 2 S1Q S2Q 3 PLC 3 4 4 5 5 6 6 7 7 2.3.2 FUNCIÓN LÓGICA O (OR) Análogamente a la función “Y”, veremos la solución de la función “O” CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q S2Q H1H 18
  • 21. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable Se pide: 1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones 1. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. I0,1 S2Q Pulsador N.A. I0,2 SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO HIH Lámpara O2,1 señalizadora 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0,1 O2,1 I0,2 Interpretación: “Para que la salida O2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en I0,2”. 19
  • 22. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 3. PLANO DE FUNCIONES I0,1 I0,2 O2,1 Interpretación: “Para que la salida O2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en I0,2”. 4. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT OUTPUT 0 0 1 1 HIH 2 2 S1Q S2Q 3 PLC 3 4 4 5 5 6 6 7 7 3.3.2 FUNCIÓN LÓGICA NO (NOT) En este caso se tiene: 20
  • 23. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q H1H Se pide: 1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones 1. LISTA DE ORDENAMIENTO En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131. ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. %I0,1 SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO HIH Lámpara %Q2,1 señalizadora 21
  • 24. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS %I0,1 %Q2,1 Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que no exista una señal en %I0,1”. 3. PLANO DE FUNCIONES %I0,1 %Q2,1 Interpretación: “Para que la salida %q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que NO exista una señal en %I0,1. 4. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT OUTPUT 0 0 1 1 HIH 2 2 S1Q 3 PLC 3 4 4 5 5 6 6 7 7 22
  • 25. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 4.3.2 FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones básicas, por ejemplo se tiene: CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q S3Q S5Q S2Q S4Q K1M Se pide: 1 Lista de ordenamiento 2 Diagrama de contactos 3 Plano de funciones 4 Diagrama de conexiones 1. LISTA DE ORDENAMIENTO En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131 ENTRADAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO S1Q Pulsador N.A. %I0,1 S2Q Pulsador N.A. %I0,2 S3Q Pulsador N.A. %I0,3 S4Q Pulsador N.A. %I0,4 S5Q Pulsador N.A. %I0,5 SALIDAS DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN OPERANDO HIH Lámpara %Q2,1 señalizadora 23
  • 26. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS %I0,1 %I0,2 %Q2,1 %I0,3 %I0,4 %I0,5 Interpretación: “Para que la salida %Q2.1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en %I0.1” Y en %I0.2, O en %I0.4 Y, en %I0.3 O %I0.4. 3. PLANO DE FUNCIONES %I0,1 & %I0,2 %I0,3 %Q2,1 %I0,5 %I0,4 & Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria correspondiente. 24
  • 27. Tecsup Virtu@l Automatización Lógica Programable 4. DIAGRAMA DE CONEXIONES INPUT OUTPUT 0 0 1 1 S1Q 2 HIH 2 S2Q S3Q 3 PLC 3 4 4 S4Q 5 5 S5Q 6 6 7 7 NOTA: En los siguientes laboratorios emplearemos esta metodología para resolver las aplicaciones propuestas. J Ahora estás en condiciones de programar esta aplicación en tu laboratorio. 25
  • 28. Automatización Lógica Programable Tecsup Virtu@l 3. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN 1. Sí. Costo de los temporizadores : 3 x 80 = 240 Costo de los relés : 5 x 30 = 150 Costo total : 390 Costo de un PLC : 300 Por lo tanto, se justifica el uso del PLC. 2. DISPOSITIVO ¿ENTRADA O SALIDA? Contactor. Salida. Pulsador de emergencia. Entrada. Lámpara. Salida. Termostato. Entrada. Alarma. Salida. Interruptor final de carrera. Entrada. 3. Mayores costos por mantenimiento. 4. Que la probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante. 4. BIBLIOGRAFIA • Automatización con S5-115U. Autómatas Programables. Simatic S5.Siemens. 365p. • Manual CPU 100/102/103. Simatic S5. Siemens. • Controladores Lógicos Programables…una alternativa a la automatización moderna. Elmer Ramirez Q. Concytec.. 405p. 1997. 26