1. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Y
SANITARIA
CURSO:
INSTRUMENTACION Y CONTROL DE
PROCESOS AMBIENTALES
TEMA:
CONTROLADORES
Dr. PEDRO CORDOVA MENDOZA
ICA-PERU
17/04/2013 17 de Abril del 2013 1

2. La mitad de la
belleza
depende del
paisaje y
la otra
mitad del
hombre que
la mira
17/04/2013 2

3. Función del Controlador
al proceso del proceso
Interfaz Unidad de Interfaz
de Control de
salida (CONTROLADOR) entrada
Función: Procesamiento y análisis de la
información proveniente del proceso para tomar
una decisión que luego enviará en forma de señal
eléctrica al actuador a través del mando de
potencia
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4. Interfaces de entrada y salida
Interfaz de Entrada
Recibe la señal eléctrica del sensor (a través del
acondicionador), y la procesa para que el CONTROLADOR
pueda manejarla. Convierte la(s) señal(es) en valor
numérico
Interfaz de Salida
Recibe el código numérico del controlador y lo procesa
para generar la señal que gobernará el ACTUADOR, a
través del mando de potencia.
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5. Interfaces de entrada y salida
Interfaz de
Señal A/D entrada
Controlador
(Programa,
Algoritmo)
Interfaz de
Señal A/D salida
Borneras/Conectores Interfaces Controlador
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6. Arquitectura básica del Controlador
MEMORIA
BUS DE DIRECCIONES
PROCESADOR BUS DE DATOS
BUS DE CONTROL
DISPOSITIVOS DE
ENTRADA/SALIDA
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7. Tipos de controladores
• Sistemas de control distribuido (DCS)
• Controlador lógico programable (PLC)
• Computador personal (PC)
• Controladores para Automatizacion de procesos
(PACs)
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8. Sistemas de control distribuido (DCS)
• Circuitos electrónicos o módulos dedicados especiales
para temperatura, presión, flujo, nivel, ...)
• Algoritmos de control (PID)
• La programación es por bloques de función
• Entradas y salidas (pocas)
Modernos:
– Comunicaciones e integración
– + E/S
Controlador Interfaces E/S
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9. DCS con comunicación
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10. Controlador lógico programable (PLC)
• Fácilmente (re)programables
• Introducción en 1960 para
reemplazar los sistemas de • Largo tiempo de vida
control electromecánico • Flexible y fácil de adaptar
basado en relés y • Trabajo en ambientes
contactores (vida corta, hostiles
menos confiables, alta
complejidad de diseño y Evolucionan:
costo de mantenimiento) • Comunicaciones (1973:
• Bedford Associates: ModBus)
MODICON (Modular • Manejo de señales
Digital Controler) para analógicas y digitales
fábrica de autos. • Programación por
terminales (’85  PC)
• Hoy: Lenguajes Estándar
IEC1131.(escalera, bloques,
texto,...)
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11. Aplicaciones
• Máquinas automáticas (Ej. expendedoras de
gaseosas y golosinas)
• Señalización y control
• Sistemas de seguridad
• Controles de ascensores y equipos similares
• Control de Procesos manufactureros
• Control Procesos complejos
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12. Ventajas / desventajas
• Ventajas: • Desventajas:
– Menor tiempo (diseño e – Tecnología cambia
implementación) rápidamente
– Fácil modificación – Servicio especializado
– Mínimo espacio – Costo (relativo)
– Menor costo de M.O.
– Mantenimiento
económico
– Posibilidad de control
múltiple (con el mismo
PLC)
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13. Estructura externa
• Compacta
– Todos los elementos en un solo bloque
• Modular : Modulos en Chasis
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14. Estructura externa
Fuente I/O
PLC Módulos I/O + otros
de poder mixto
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15. Vistas
GE - Series 90
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16. Estructura
• Básicos:
– Fuente de alimentación
– Interfaz de entrada (A y/o D)
– Interfaz de salida (A y/o D)
– Controlador
• Adicionales
– Consola o terminal de programación (Hoy PCs)
– Interfaces de comunicaciones
– Interfaces inteligentes (Ej. Control de ejes de
motores)
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17. Programación
Lenguajes de programación
de PLC según IEC 1131-3
Lenguajes Lenguajes
verbales gráficos
SFC (diagrama de
funciones secuenciales)
IL (lista de ST (texto FBD (diagrama de LD (diagrama
instrucciones) estructurado) función de bloques) de escalera)
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18. Ejemplos: PLC ???
SattCon 05
• Contadores y timer
• PID
• Comunicaciones
SattCon OP45
Cuatro funciones:
• PLC
• 8 Algoritmos de control
• Panel de operación
• Display
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19. Computador Personal (PC)
• Aplicaciones:
– Casa
– Oficina
– Fábrica o Industria
– Diseño
– Educación
– Medicina
– etc.
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20. La (r)evolución del PC
• Ley exponencial de G.
Moore: “El número de
transistores se duplica
casi cada dos años”
• Comparación con avión de
fuselaje ancho (B747) en
los últimos 25 años:
– 3000 - 5000 US$
– 15 - 25 min
– 5L
– 20000 pax.
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21. Arquitectura básica del PC
MEMORIA
BUS DE DIRECCIONES
PROCESADOR BUS DE DATOS
BUS DE CONTROL
UNIDAD DISPOSITIVOS DE
ARITMETICA Y
LOGICA
CONTROL DEL ENTRADA/SALIDA
CPU
BUS DE
CONTROL
REGISTRO DE
ACCUMULADOR DECODIFICADOR
BANDERAS
DE INSTRUCCIONES
CONTADOR DE
PROGRAMA REGISTRO DE
INSTRUCCIONES
REGISTRO DE REGISTRO DE
DIRECCIONES DATOS
BUS DE
DIRECCIONES BUS DE
DATOS
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22. Partes del PC
• Microprocesador + Memoria
• Interfaces de control para dispositivos
(almacenamiento, teclado, pantalla,
Etc)
• Interfaces de E/S
• Interfaces de comunicaciones
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23. Bus Puente sur
IDE
Puente Norte
Adaptador
de video Memoria
DRAM
Bus
PCI Memoria
De Video
Bus
ISA
Socket para
procesador
Memoria
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24. Memoria
• Almacenamiento de datos durante
el procesamiento.
– RAM : Temporalmente
– ROM : Sólo lectura
– PROM : Una sola grabación
– EPROM : Borrable y
reprogramable (UV)
– EEPROM : Borrable y
reprogramable (E)
• Alta velocidad
• Limitada capacidad
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25. Dispositivos de almacenamiento
• Almacenamiento magnético (superficie
cubierta de sustancias ferromagnéticas)
– Diskettes (floppies) 360 KB – 1.44 MB
– Discos duros GB / TB
– Cintas (DAT) GB
• Almacenamiento óptico
– CD/R/RW: Lectura por reflexión
láser/ Escritura por procesos
fotomecánicos, hasta 700 MB/80
min.
– DVD/R: hasta 2 lados y 4 capas por
lado, hasta 10 GB
• Magneto-óptico
– MOD 650 MB
– ZIP 100/250 MB
– LS-120 120 MB
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26. Dispositivos de E/S
• Relación con:
– Usuario
• Impresoras, plotter
• Pantalla o monitor
• Teclado y/o mouse
– Dispositivos de
almacenamiento
• Discos y cintas
– Procesos y
comunicaciones
• Puertos (serial y
paralelo,USB)
• Tarjetas (DAC, red,
módem, ...)
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27. Ejemplos: tarjetas A/D
Señales A/D
Conversión A/D/A
Contadores
Timing
Memoria
Programable
Procesamiento de
señales
Señales A/D
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28. Limitaciones del PC
• Velocidad: • Ambiente hostil:
– Co-procesador – Tolerancia a campos
– Doble procesador electromagnéticos
– 2/4/8… núcleos – Hermeticidad
– Acelerador de video (diskettera, teclado,
pantalla)
– Memoria (Interna,
Cache, RAM, …) – UPS, estabilizador
– Montaje en chasis
industrial
• Sistema operativo
• Ambiente adecuado:
– No siempre robusto
– Oficina
– Grande
– Laboratorio
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29. Computador Industrial
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30. PC: Usos
• Sala de Control
– Instrumentos
– Controladores
– Logging (adquisición,
tratamiento, registro,
presentación)
• Supervisión
– Ayuda al operador
– Adquisición y registro
– Alarmas (max. y min.)
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31. PC como controlador
• Mediante Puertos
– Serial (RS232, USB)
– Paralelo
• Mediante Tarjetas Incorporables
– Tarjetas Analógicas (ADC)
– Tarjetas Digitales (DDC)
– Mixtas
– Contadores
• “Soft-PLC” (emulación de PLC en software)
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32. PACs
• Robustez y confiabilidad del PLC
• Capacidades del software de la PC
• I/O modulares y variadas
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33. Introducción
• Los PACs son el resultado de la convergencia de
tecnologías (PC+ PLC + Soluciones a la medida):
PC PLC
PAC
Hardwar
ea
medida
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34. Multiples Disciplinas – Un solo ambiente
Bits por Canal
de software
2.4 Mbits
Performance
Vision artificial de PLC
Performance
24 bits De PC
Performance
Monitoreo de vibraciones de IC a medida
16 bits
Procesos
Covertura del
Movimiento SW PAC
8 bits Lotes
Circuito de control
a medida
1 bit
Discreto
1 Hz 1kHz 40 kHz 1MHz
Velocidad de lazo
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35. Herramientas para Prototipo
Procesador de tiempo real I/O Reconfigurable (RIO) Real-Time Target/PAC
(PowerPC y RTOS) FPGA FPGA
Controller
Real-Time
PCI
PPC µC I/O Modules
I/O I/O I/O I/O I/O
I/O Modulos
• Fuente DC con entradas redundantes
• 50 G
con Conectividad
Acondiciona
miento ADC 
• – 40 to 70 °C acondiciona
miento de Dentro del modulo
señal
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36. Cargando el programa
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37. Comparación PC/PLC
Característica: PC PLC
– Memoria + –
– Almacenamiento + –
– Visualización + –
– Velocidad – +
– Costo ? ?
– Comunicaciones + -
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38. Tenemos que cuidarlo esta
en nuestras manos!!!!!!!
pcordovam@hotmail.com
Gracias
Cel. 956-041243
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