PLC: Aplicación de un PLC

Capítulo III – Controladores Lógicos Programables (PLC)
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3.3 Aplicaciones de los PLC
El PLC es esencialmente un controlador programable digital y su
principal función es la de sustituir los relés cableados, pero por sus
características especiales de diseño, actualmente tiene un campo de
aplicación muy extenso.
Su utilización abarca desde instalaciones en donde es necesario
realizar procesos de maniobra, control hasta señalización.
Sus características especiales, el fácil montaje, la posibilidad de
almacenar los programas para su posterior y rápida ejecución, hace
recomendable su uso en los procesos en los cuales se necesitan, espacios
reducidos, procesos de producción periódicamente cambiantes, procesos
secuenciales, maquinaria de procesos variables, instalaciones de procesos
complejos etc.
Los dispositivos de E/S a conectar son muy variados y con distintos
márgenes de tensión y corriente, ejemplo:
3.3.1 Entradas
Interruptores de nivel, presostatos, termostatos, pulsadores, selectores
de varias posiciones, finales de carrera.
3.3.2 Salidas
Alarmas luminosas o sonoras, solenoides, electro válvulas, contactores,
dispositivos de estado sólido.

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Los PLC tienen una amplia aplicación en todas las industrias, algunos
ejemplos: Producción de Cementos, Generación de energía, Extracción y
Reducción de Petróleo, etc.
3.4 Comparación entre lógicas a relé cableado y el PLC
3.4.1 Lógica a relé cableado
La lógica a relé cableado se ha dividido en tres partes como lo muestra
la Figura 3.1
3.4.2 Dispositivos de entrada
Se caracterizan por incluir los dispositivos operados manualmente
(pulsadores, selectores), y dispositivos electromecánicos operados en el
proceso que esta siendo controlado (interruptores de fin de carrera,
presostatos, termostatos).
3.4.3 Lógica de Control a Relé
Incluye los relés, temporizadores, etc., interconectados para energizar o
desenergizar los dispositivos de salidas en respuestas al estado de los
dispositivos de entrada, siguiendo la secuencia lógica implícita en el circuito.
3.4.4 Dispositivos de Salida
Consistente en los dispositivos a controlar en el proceso de lógica a
relés, ellos pueden ser: arrancadores de motor, solenoides etc.

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Figura. 3.1 Lógica a relé cableado.
3.5 PLC
El Sistema utilizado es muy similar Figura 3.2, sólo que ahora el
interfaz entre los dispositivos de E/S es el PLC, quien ahora sustituye la
lógica de relés cableados.
En lugar de la lógica cableada en la circuiteria de relés, el PLC utiliza
instrucciones programadas.
Figura. 3.2 Lógica PLC.
Disp. De
Entrada
Lógica Control
Relés Cableados
Disp. De
Salida
Máquina o Proceso a Controlar
Disp. De
Entrada
Controlador
Lógico
Disp. De
Salida
Máquina o Proceso a Controlar

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Con la sustitución de la lógica a relés cableados por PLC, se gana en
eficiencia debido al bajo consumo de energía, se reducen los espacios de
control al reducir los circuitos, siendo utilizados sólo los relés necesarios ,
se reducen los riesgos de fallas al ser instalados menos equipos.
3.6 Estructura externa de los PLC
Es el aspecto físico exterior del mismo, en la actualidad existen dos
estructuras significativas en el mercado: Compacta, Modular.
3.6.1 Compacta
Se caracteriza por presentar en un solo bloque todos sus elementos,
fuente de alimentación, CPU, Memorias, Entradas/Salidas.
En lo que se refiere a su unidad de programación existen 3 versiones:
unidad fija ó enchufable directamente en el controlador, enchufable mediante
cable y conector ó posibilidad de ambas conexiones.
3.6.2 Modular
Su principal característica está definida como su nombre lo indica en
módulos, lo cual implica una estructura del PLC que se divide en partes del
mismo que realizan funciones específicas.
En la actualidad existen dos tipos de estructuras, estructura americana
y europea.

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3.6.3 Estructura Americana
Su principal característica es separar las E/S del resto del controlador,
de tal forma que en un bloque compacto están reunidos el CPU, la memoria
del usuario o programa y fuente de alimentación, separadamente las
unidades de E/S en los bloques o tarjetas necesarias.
3.6.4 Estructura Europea
Se caracteriza por tener un módulo para cada función: Fuente de
Alimentación, CPU, E/S, etc. La unidad de programación se une mediante
cable y conector.
3.7 Estructura o arquitectura interna
Los PLC están compuestos principalmente de cuatro bloques Figura 3.3.
3.7.1 La sección o unidad de Entradas
3.7.2 La Unidad Central de Procesamiento o CPU
3.7.3 La sección o unidad de Salida
3.7.4 La Fuente de Alimentación
Figura. 3.3 Estructura o arquitectura interna de los PLC.
Disp. De
Entradas
Unidad
de
Entrada
(1)
CPU
(2)
Unidad
de
Salida
(3)
Disp. De
Salidas
Fuente de Alimentación
(4)

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3.7.1 La Sección o Unidad de Entrada
Se encarga de adaptar y codificar de forma comprensible para el CPU
las señales precedentes de los dispositivos de entrada, tales como;
Selectores, Pulsadores, Fines de carrera, etc.; También cumple la función de
proteger los circuitos electrónicos internos del controlador, aislando estos de
las señales externas.
3.7.2 La Unidad Central de Procesamiento CPU
Es el cerebro o sistema inteligente del sistema, se encarga de
interpretar las instrucciones del programa del usuario y en función de las
señales de entrada, activa o desactiva salidas deseadas.
3.7.3 La Sección o Unidad de Salida
Mediante las interfaces adecuadas, trabaja en forma inversa a la de
entradas, es decir, decodifica las señales precedentes de la CPU, las
amplifica y manda con ellas los dispositivos de salida o actuadores, como
electroválvulas, relés, contactores etc.
3.7.4 La Fuente de Alimentación
Se encarga de adaptar la tensión de red 240 VAC/120 VAC ó 24 VDC
a la tensión de funcionamiento de los circuitos electrónicos internos del
controlador normalmente 5 y 24 VDC.

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3.8 Unidad de programación
Es la que le permite al usuario programar, el PLC, se tiene acceso a
ellos mediante un PC con su software respectivo, ó a través de una unidad
terminal de programación.
3.9 Periféricos
Son los elementos auxiliares como dispositivos que permiten conexión
del CPU con los elementos periféricos antes descritos y en algunos casos al
CPU con la unidad de programación.
3.10 Nano-autómata programable TSX-07
3.10.1 Descripción.
El Nano-autómata modelo TSX 07 21 2428 es un ejemplo de
controlador lógico programable (PLC) Figura 3.4, el cual puede ser utilizado
en procesos de automatización pequeños, es fabricado y comercializado por
el grupo Scheneider Electric. Cuenta con 14 entradas aisladas a +24 VDC y
10 salidas ON/OFF tipo relé. Posee una fuente de alimentación para las
entradas de +24 VDC, 150 mA. Es programable en el lenguaje de
programación PL7 a través de un PC o un terminal compacto FTX-117.
El autómata se descompone en cuatro subgrupos principales:
3.10.1.1 Las entradas.
3.10.1.2 Las salidas.
3.10.1.3 La memoria donde se conservan las instrucciones del
programa de usuario.
3.10.1.4 El procesador, que lee las informaciones de entradas y
controla las salidas en función de las instrucciones del programa de usuario.

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Figura. 3.4 Partes del autómata.
1 Trampilla de acceso a los elementos 2, 3 y 4.
2 Toma para la conexión del terminal de programación o de una consola
de diálogo operador (RS 485/9600 baudios).
3 Selector para la codificación de la función del autómata:
• 0 = autómata de base; 1 = extensión de entradas/salidas.
• 5 = extensión autómata 2; 6 = extensión autómata 3; 7 =
extensión autómata 4.
4 Dos puntos de ajuste analógico.
5 Visualización del estado de las entradas.
6 Visualización del estado de las salidas.

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7 Visualización del estado del autómata: RUN, ERR, COM, I/O.
8 Conexión de la alimentación de red.
9 Alimentación de los captadores en los modelos alimentados en AC
100/240 V : DC 24 V/150 mA.
10 Conexión de las entradas.
11 Conexión de las salidas.
12 Conexión de la extensión (extensión de E/S y/o extensión del
autómata)
13 Trampilla amovible para la protección de los borneros.
3.10.2 El bloque visualización del estado del autómata.
Es un bloque que ofrece información sobre la implantación, explotación,
diagnóstico y mantenimiento del autómata. Para ello dispone de cuatro
indicadores de estado: RUN, ERR, COM, I/O que muestran el estado de
funcionamiento del autómata a través de señales de apagado, parpadeante o
encendido.
RUN es un indicador de color verde que se enciende para señalar que el
autómata está en funcionamiento, parpadea para indicar el estado en STOP
y se apaga cuando no ejecuta aplicación válida o cuando ha ocurrido un fallo.
ERR es un indicador de color rojo que se enciende para señalar una falla
interna, parpadea cuando la aplicación no puede ejecutarse y se apaga
cuando la aplicación esta funcionando correctamente.
COM es un indicador de color amarillo que se enciende para señalar el
intercambio de información presente en el cable de interconexión y se apaga
cuando no hay información en el cable de interconexión.

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I/O es un indicador de color rojo que se enciende para señalar un fallo en
las entradas o salidas y se apaga en ausencia de falla.
3.10.3 Ciclo del autómata.
Por defecto, el ciclo del autómata se ejecuta en forma cíclica y
repetitiva, siguiendo una serie de pasos como se muestra en la Figura 3.5.
Figura. 3.5 Ciclo del autómata
Tratamiento interno.
El sistema asegura implícitamente:
• La supervisión del autómata:
- Control de la capacidad de ejecución de la memoria del
programa.
- Gestión del tiempo (actualización de los valores actuales del
reloj-calendario)
- Actualización de los indicadores: RUN, I/O, ERR, COM.
- Detección de los pasos RUN/STOP.

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- Supervisión de otros parámetros del sistema.
• El tratamiento de las peticiones provenientes del terminal (por parte
del operador)
3.10.4 Adquisición de las entradas.
• Se actualiza la memoria de entradas con el nuevo estado de las
entradas físicas (%I)
3.10.5 Tratamiento del programa.
• Se ejecuta el programa escrito por el usuario.
3.10.6 Actualización de las salidas.
• Se actualizan los bits de salida (%Q), según el estado definido por
el programa.
3.10.7 Ciclo de funcionamiento.
• Autómata en RUN: El procesador efectúa el tratamiento interno, la
adquisición de las entradas, el tratamiento del programa y la actualización de
las salidas.
• Autómata en STOP: En este caso, el procesador efectúa
solamente el tratamiento interno, la adquisición de las entradas y la
actualización de las salidas.
3.10.8 Desbordamiento del tiempo de ejecución.
El autómata (watchdog del programa) controla el tiempo de ejecución
del programa de usuario, este tiempo no debe sobrepasar los 150 ms. En

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caso contrario, se produce un fallo que provoca el paro inmediato del
autómata (indicador RUN intermitente).
3.11 Diagramas de conexión de las entradas y las salidas.
3.11.1 Entradas.
La Figura 3.6 muestra como deben conectarse los dispositivos de
adquisición de datos (interruptores, pulsadores, detectores, etc.) de tipo
ON/OFF a las entradas del autómata programable. Se observa que todos los
dispositivos de entrada están alimentados con la misma fuente del autómata.
La corriente de entrada en cada una de las entradas es de 7 mA.
Figura. 3.6 Diagrama de conexión de las entradas.

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3.11.2 Salidas.
La Figura 3.7 muestra la manera de conectar las salidas (a relé) del
autómata programable a los dispositivos de salida. La máxima corriente de
salida que soporta el relé depende de la tensión en sus contactos y del tipo
de carga (inductiva, resistiva). Además, el número máximo de operaciones
(robustez eléctrica) de los contactos esta dado por la corriente que circula
por ellos y por el factor de potencia de la carga.
Figura.3.7 Diagrama de conexión de las salidas.

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3.12 Protecciones de las entradas y las salidas.
Los modelos de autómatas con salida a relé no contienen ningún tipo
de protección en sus salidas y como las cargas aplicadas suelen ser
inductivas (bobinas de contactores), la desconexión da lugar a picos de
tensión transitorios de alto valor, por lo que se recomienda agregar las
siguientes protecciones:
- Cortocircuitos y sobrecargas: un fusible por punto de I/O.
- Sobrevoltajes (AC): un circuito RC o un supresor tipo MOV en
paralelo con los terminales de cada salida.
- Sobrevoltajes (DC): Un diodo inverso en paralelo a cada salida. La
Figura 3.8 muestra las protecciones utilizadas
Figura. 3.8 Protecciones.

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3.13 Características.
3.13.1 Características de las alimentaciones.
Tabla 3.1. Características de las alimentaciones.
Tipo de alimentación AC
Nominal 100 a 240 V
Tensión de
alimentación Límite 85 a 264 V
Nominal 50/60 Hz
Frecuencia
Límite 47 a 63 Hz
Potencia necesaria Consumo ≤ 30 VA
Alimentación captador
integrada y protegida
DC 24 V / 150 mA
Micro-cortes ≤ 10 ms
Aislamiento
primario/tierra
2000 V eff.–50/60 Hz
Conformidad IEC 1131-2 Sí
3.13.2 Características de las entradas 24 VDC.
Tabla 3.2 Características de las entradas 24 VDC.
Tipo DC 24 V (resistiva)
Lógica Positiva
Común de los captadores Al + de la alim.
Naturaleza Aisladas
Tensión 24 V
Corriente 7 mA

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Continuación Tabla 3.2 Características de las entradas 24 VDC.
Corriente de
pico en la
conexión
-
Alimentación
captadores
19,2 a 30 V (ondulación
incluida)
Valores nominales de entradas
Frecuencia -
Estado 1 Tensión ≥ 11V
Corriente ≥ 2,5 mA
para U = 11V
Estado 0 Tensión ≤ 5V
Valores de límite de las
entradas
Corriente ≤ 1,2 mA
Frecuencia -
0 a 1 12 ms
Valores por
defecto 1 a 0 12 ms
100us/3ms/12ms
en %I0.0 a %I0.7
0 a 1
375us/3ms/12ms
en %I0.8 a %I0.13
100us/3ms/12ms
en %I0.0 a %I0.7
Sensibilidad
Valores
programables
1 a 0
375us/3ms/12ms
en %I0.8 a %I0.13
Aislamiento Entre grupos
de vías
1500Veff.-50/60 Hz
Compatibilidad ddp 2 hilos Sí (TE)
Compatibilidad ddp 3 hilos Sí

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Continuación Tabla 3.2 Características de las entradas 24 VDC.
Conformidad IEC 1131-2 Sí (tipo 1)
3.13.3 Características de las salidas a relé.
Tabla 3.3 Características de las salidas a relé.
Naturaleza Relés
Tensión AC 24V
Corriente 2 A
Régimen resistivo
AC12
1 A
Tensión AC 24V
Corriente 1 A
Carga
corriente
alterna
Régimen inductivo
AC15
0,5 A
Tensión DC 24 V
Régimen resistivo
DC12 Corriente 1 A
Tensión DC 24 V
Carga
corriente
continua
Régimen inductivo
DC13 Corriente 0,4 A
En la conexión ≤ 5 ms
Tiempo de
respuesta En la desconexión ≤ 10 ms
Contra sobrecargas y
cortocircuitos
Ninguna, prever un fusible
por vía o grupo de vías

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Continuación Tabla 3.3 Características de las salidas a relé.
Protecciones
incorporadas
Contra
sobretensiones
inductivas en AC
Ninguna, montaje obligatorio
de un circuito RC o varistor
MOV (ZNO) en paralelo en
los bornes de cada
preaccionador
Contra
sobretensiones
inductivas en DC
Ninguna, montaje obligatorio
de un diodo de descarga en
paralelo en los bornes de
cada preaccionador
Aislamiento Entre grupos de vías 1500 V eff.-50/60 Hz
Conformidad
IEC 1131-2
Sí
3.14 Descripción del lenguaje
El software de programación PL7-07 para PC soporta los lenguajes de
lista de instrucciones y de contactos. Usualmente es más sencillo programar
en lenguaje de instrucciones a partir de un lenguaje de contactos. El lenguaje
de contactos (o lenguaje en escalera) es un lenguaje booleano basado en
circuitos. El software PL7-07 permite revertir un programa del lenguaje de
contactos al lenguaje de lista, y viceversa.
En el lenguaje de contactos, las entradas digitales se representan por
medio de contactos (símbolo:  ó / ) que pueden ser normalmente
abiertos o normalmente cerrados. Dos o más contactos en serie constituyen
la operación lógica AND, dos o más contactos en paralelo representan la

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operación lógica OR. Las salidas o bobinas, se representan con el símbolo (
) (normalmente abierta) ó ( / ) (normalmente cerrada) Figura 3.9.
Figura. 3.9 Diagrama en escalera con dos contactos en serie (operación
lógica AND) y dos contactos en paralelo (operación lógica OR).
Un programa escrito en el lenguaje de instrucciones PL7-07 consiste
de una serie de instrucciones (máximo 1000) de diferentes tipos.
El lenguaje de lista de instrucciones consta de una serie de
instrucciones ejecutadas secuencialmente por el autómata. Cada instrucción
se compone de un código de instrucción y de un operando. Figura 3.10
Figura. 3.10 Instrucción del lenguaje de lista

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3.15 Principales objetos de bits.
• Bits de entradas/salidas: son las imágenes lógicas de los estados
eléctricos de las entradas/salidas, se almacenan en la memoria de datos y se
actualizan en cada exploración de la tarea en la que están configurados.
- Bits de entrada: 14 (%I0.0 a %I0.13)
- Bits de salida: 10 (%Q0.0 a %Q0.9)
• Bits internos o banderas (%M): permiten almacenar estados
intermedios durante la ejecución del programa. Son 128, desde el %M0 al
%M127.
• Bits de sistema (%S): supervisan el buen funcionamiento del
autómata, así como la ejecución del programa de aplicación. Son 128, desde
el %S0 al %S127.
• Bits de bloque de función (%BLK): corresponden a las salidas de
los bloques de función, las cuales pueden cablearse directamente o utilizarse
como objeto.
3.16 Instrucciones booleanas.
Tabla 3.4 Instrucciones booleanas
Instrucciones Funciones
Equivalentes
Descripción

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Continuación Tabla 3.4 Instrucciones booleanas
LD
LDN
LDR
LDF
Load
ST
STN
S
R
store
AND
ANDN
ANDR
ANDF
Logical bit ‘AND’
OR
ORN
ORR
ORF
Logical bit ‘OR’

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Continuación Tabla 3.4 Instrucciones booleanas
Instrucciones Funciones
Equivalentes
Descripción
XOR
XORN
XORR
XORF
O exclusiva
O exclusiva inverso
O exclusiva flanco
ascendente
O exclusiva flanco
descendente
Exclusive ‘OR’
N Negación de la
instrucción prev.
-
AND(
OR(
Parentheses
3.17 Bloques de función.
Los bloques de función se programan en el autómata y ocupan un área en la
memoria. Para programar los bloques de función en forma reversible deben
observarse las siguientes reglas generales:
- BLK + Tipo de Bloque: indica el comienzo del bloque de función.

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- END_BLK: indica el fin de bloque
- OUT_BLK: se utiliza para procesamiento de las señales de salida
de bloque.
A continuación se muestran los tipos de bloques de función de interés
para el presente trabajo:
3.17.1 Bloque de función temporizador.
Existen tres tipos de temporizadores:
- Temporizador al activar (TON): este tipo de temporizador permite
gestionar retardos en la conexión. Este retardo es programable y puede ser
modificado o no desde el terminal.
- Temporizador al desactivar (TOF): este tipo de temporizador
permite gestionar los retardos de desconexión. Este retardo es programable
y puede ser modificado o no desde el terminal.
- Temporizador monoestable (TP): este tipo de temporizador permite
elaborar un impulso de duración precisa. Esta duración es programable y
puede ser modificado o no desde el terminal.
La programación de los bloques de función temporizador es idéntica en todos
los modos de utilización. La elección de funcionamiento TON, TOF o TP se
efectúa en el editor de variables.
La Figura 3.11 muestra un bloque típico de un temporizador.

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50
Figura. 3.11 Temporizador.
3.17.2 Características.
Tabla 3.5. Característica del bloque de función temporizador.
Número de
temporizador
%TMi 0 a 31
Tipo
TON
TOF
TP
• Retardo en la conexión
(por defecto)
• retardo en la
desconexión
• monoestable
Base de tiempo TB
1min (por defecto), 1s, 100ms,
10ms, 1ms (para TM0 y TM1).
Cuanto más corta es la base de
tiempo, mayor es la precisión del
temporizador.

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Continuación Tabla 3.5. Característica del bloque de función
temporizador.
Valor actual %TMi.V
Palabra que aumenta de 0 a
%TMi.P al transcurrir el
temporizador. Puede ser leída y
probada, pero no escrita por el
programa.
Valor de
preselección
%TMi.P
0≤TMi.P≤9999. Palabra que puede
ser leída, probada y escrita por el
programa. Por defecto su valor es
9999. La duración o retardo
elaborado es igual a %TMi.P x TB
Ajuste por terminal Y/N
Y: posibilidad de modificar el valor
de preselección %TMi.P en modo
ajuste.
N: sin acceso en modo ajuste
Entrada (o
instrucción)
“Activación”
IN En el flanco ascendente (modo
TON o TP) o descendente (modo
TOF), activa el temporizador.
Salidas
“Temporizador”
Q Bit asociado %TMi.Q. Su puesta a
1 depende de la función realizada
TON, TOF ó TP

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52
Tabla 3.6. Diagrama de funcionamiento de cada tipo de temporizador.
TON
TOFF
TP
3.17.3 Bloque de función contador.
El bloque de función contador/descontador permite contar o descontar
sucesos. Las dos operaciones pueden ser simultáneas. Para configurar está
función se deben introducir los parámetros en el editor de variables. La
Figura 3.12 muestra un bloque típico de un contador.

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Figura. 3.12 Contador.
3.17.4 Características.
Tabla 3.7. Característica del bloque de función contador.
Número de
contador
%Ci 0 a 15
Valor actual %Ci.V
Valor actual. Palabra aumentada
o disminuida en función de las
entradas CU y CD. Puede ser
leída y probada, pero no escrita
por el programa.
Valor de
preselección
%Ci.P 0≤Ci.P≤9999. Palabra que puede
ser leída, probada y escrita (valor
predeterminado: 9999)
Ajuste por terminal Y/N Y: posibilidad de modificar el valor
de preselección en modo ajuste.
N: sin acceso en modo ajuste.
Entrada (o
instrucción)
reinicializada
R En el estado 1: %Ci.V=0

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Continuación Tabla 3.7. Característica del bloque de función contador.
Entrada (o
instrucción)
preselección
S En el estado 1: %Ci.V=%Ci.P
Entrada (o
instrucción) contaje
CU Aumenta %Ci.V en el flanco
ascendente.
Entrada (o
instrucción)
descontaje
CD Disminuye %Ci.V en el flanco
ascendente.
Salida
desbordamiento
E
(Empty)
El bit asociado %Ci.E=1, cuando
el descontaje %Ci.V pasa de 0 a
9999 (se pone a 1 cuando %Ci.V
alcanza 9999; se pone a 0 si el
contador sigue descontando).
Salida preselección
alcanzada
D (Done) El bit asociado %Ci.D=1, cuando
%Ci.V=%Ci.P
Salida
desbordamiento
F (Full) El bit asociado %Ci.F=1, cuando
%Ci.V pasa de 9999 a 0 (se pone
a 1 cuando %Ci.V
alcanza 0; se pone a cero si el
contador sigue contando).
3.18 Instrucciones de programa.
Las instrucciones de programa brindan flexibilidad a la aplicación
diseñada permitiendo seguir una secuencia de programación. Estas
instrucciones comprenden:

_____________________________________________________________________________
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3.18.1 Instrucciones de fin de programa END, ENDC, ENDCN.
Las instrucciones END, ENDC y ENDCN permiten definir el fin de
ejecución del ciclo del programa:
END: F in de programa incondicional.
ENDC: Fin de programa si el resultado lógico de la instrucción de test
precedente es 1.
ENDCN: Fin de programa si el resultado lógico de la instrucción de
test precedente es 0.
3.18.2 Instrucciones NOP.
La instrucción NOP no ejecuta acción alguna. Simplemente se utiliza
para reservar líneas de programa vacías, que luego pueden ser llenadas con
instrucciones sin necesidad de modificar los números de línea.
3.18.3 Instrucciones de salto JMP, JMPC, JMPCN a etiqueta %Li.
Las instrucciones JMP, JMPC, y JMPCN provocan la interrupción
inmediata de la ejecución y la continuación del programa a partir de la línea
de programa que comporta la etiqueta %Li: (i = 0 a 15)
JMP: salto incondicional del programa.
JMPC: salto condicional, si el resultado lógico de la instrucción anterior
es 1.

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JMPCN: salto condicional, si el resultado lógico de la instrucción
anterior es 0.
3.18.4 Instrucciones de subprograma o subrutina SRn, SRn:,
RET.
La instrucción SRn efectúa una llamada al subprograma o subrutina,
referenciado por la etiqueta SRn: si el resultado de la instrucción booleana
precedente es 1.
La instrucción RET colocada al final de la subrutina controla el retorno
al programa principal.
La subrutina está referenciada por una etiqueta SRn: con n = 0 a 15.
3.18.5 Instrucción de relé principal MCS y MCR.
Cuando el resultado lógico de la instrucción anterior a la instrucción
MCS es 0, la ejecución de las líneas de programa que están después de esa
instrucción se modifican según la tabla siguiente hasta que se ejecute la
instrucción MCR.

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Tabla 3.8. Modificación de instrucciones /bloques por la instrucción
MCS.
Instrucciones /Bloques Modificación
ST, STN El operando asociado es puesto en
“0”
S, R No se ejecutan
Sri No se ejecutan
JMP, JMPC, JMPCN No se ejecutan
%Tmi Se inicializa
Otros Bloques de Función No se ejecutan (permanecen en su
estado actual)
La utilización de las instrucciones MCS y MCR no está permitida en
los subprogramas.
3.19 Dispositivos de entrada / salida
3.19.1 Dispositivos de Entrada
3.19.1.1 Interruptores y conmutadores
Son dispositivos destinados a obtener la apertura, el cierre ó cambiar las
conexiones de un circuito. Se clasifican en dos tipos:
• Manuales
Son accionados por el operador , entre ellos se tienen: los de Palanca,
los de Pedal, los de Levas, los de Tambor.

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• Automáticos
Son aquellos que actúan por si mismos debido a cambios de una
variable física, entre ellos se tienen: Térmicos, de Presión, los de Flotador,
los de Flujo, Fines de Carrera e Interruptores de Velocidad.
3.19.1.2 Pulsadores
Son pequeños interruptores manuales, con contactos de poca
capacidad de corriente, que se utilizan únicamente como dispositivos pilotos
para iniciar, terminar y cambiar las operaciones de un accionamiento
eléctrico. Se fabrican de dos tipos, los de contacto acción momentánea, y los
de contacto acción sostenida.
3.19.2 Dispositivos de protección
Son dispositivos que permiten proteger tanto al operario como a
equipos.
Alguno de ellos son: Fusibles, Relés de sobrecarga, Disyuntores.
3.19.3 Dispositivos de Salida
3.19.3.1 Relés y Contactores
Son los dispositivos más utilizados en los sistemas de control
electromagnéticos. Tanto relés como contactores tienen el mismo principio
de funcionamiento, salvo que los contactores tienen un juego de contactos
de mayor capacidad de corriente.
3.20 S5 para Windows
El S5 para Windows es un excelente software, que permite modificar,
probar y documentar programas para PLC. Básicamente el S5 para Windows

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59
es usado para PLC Siemens, con el lenguaje de programación STEP 5. La
Lógica del programa puede ser presentada en diagrama en escalera o en
listado de instrucciones, no obstante se pueden hacer conversiones de la
lógica presentada en diagrama en escalera a listado de instrucciones o
viceversa.
Editando
El editor integrado bajo S5 para Windows, crea, modifica y maneja, así
como busca y reemplaza funciones con múltiple criterio.
El editor cuando es usado para crear diagramas en escalera dispone
en la pantalla de las funciones para crear el programa Figura 3.13.
Figura. 3.13 Diagrama en escalera.

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60
El listado de instrucciones también es fácilmente creado Figura
3.14,usando las herramientas del editor y la lógica de programación, se
dispone además de opciones como cortar, pegar, guardar, copiar e imprimir
que dan al programador un ambiente más idóneo para la elaboración del
programa
Figura 3.14 Listado de instrucciones.

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61
3.21 Operando con el Sistemas Windows
El software es compatible con todas las versiones Windows desde el
Windows 3.1, Windows 95 o Windows NT.4.x.
3.22 Funciones en Línea
Los programas creados con S5 para Windows son transmitidos por un
serial link desde un PC a un PLC. También se puede seleccionar los puertos
series COM 1 ó COM 2 para establecer comunicación con el PLC. Al tenerse
en línea el PLC con el PC, los estados de las señales pueden ser mostradas
en un pantalla gráfica. También es posible comunicarse con otros PLC en
línea usando el H1-Bus.
3.23 Simulación PLC
Con la simulación integrada al PLC es posible probar los programas ,
no se necesita un hardware adicional, la prueba se puede hacer en el PC. La
Simulación integrada al PLC da la misma sensación que si se estuviere
operando un PLC en tiempo real. Con sólo hacer clic en el ratón o con el
teclado se puede activar o desactivar entradas, salidas y banderas
directamente sin tener el estado de las entradas en línea, Figura 3.15, Tan
sólo se necesita el programa en RLL o en listado de instrucciones y
trasladarse a la pantalla gráfica de simulación del programa S5 para
Windows, así de esta manera operar las entradas y banderas como si se
estuviere en un proceso en tiempo real, se observarán los cambios de estado
de las entradas y salidas en la pantalla gráfica en el PC.

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62
Figura.3.15 Pantalla Gráfica de Simulación.

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Capítulo IV –Análisis y Diseño Empleado en La Propuesta De
Automatización de Las Subestaciones Aguas de Mérida
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63
CAPITULO IV
ANÁLISIS Y DISEÑO EMPLEADO EN LA PROPUESTA DE
AUTOMATIZACIÓN DE LAS SUEBSTACIONES AGUAS DE MÉRIDA
4.1 Justificación del Sistema Seleccionado
El desarrollo propuesto se adapta al grupo de motobombas ubicadas en
la subestación de bombeo los Chorros, pero puede ser implementado para
cualquiera de las subestaciones de bombeo de la Ciudad de Mérida de
acuerdo al siguiente programa.
4.1.1 Estaciones con menos de 2 motobombas, debe utilizarse un solo
autómata conectado a un PC.
4.1.2 Estaciones con mas de 2 motobombas, debe utilizarse 2
autómatas en cascada conectado a un PC.
4.2 Análisis Propuesto
El análisis propuesto se realiza en función a la autorización de entrada, a
estas subestaciones, debido a reglamentos de seguridad de la empresa, solo
se obtuvo permiso para obtener data de la subestación los Chorros ubicada
en la Facultad de Forestal de la Universidad de Los Andes, en el resto de las
suebtaciones el acceso no fue autorizado.

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64
4.3 Descripción de la Subestación los Chorros.
En la metodología utilizada para el diseño del programa del PLC, se
procedió a analizar el equipo de control de la subestación los Chorros, la cual
esta constituida por 3 motobombas, por lo que dicho análisis se ajustara a lo
indicado en la sección 4.1.1 y 4.1.2.
Se detallan las diferentes entradas y salidas de lógica a reles. En el
diagrama en escalera que se describe a continuación simulado mediante el
programa Step 5, el cual consta de 36 segmentos cuya operación principal
se indica en la línea superior de cada uno de estos.
En ella se explica gráficamente, el tipo de entradas que se pueden
introducir directamente al PLC, que estarán alimentadas con 24 VDC (Fuente
interna del mismo) , tales como: Pulsadores, Selectores, Guarda motores, y
Fines de Carrera, y entradas que no se pueden introducir directamente al
PLC por tener otra tensión de alimentación, tales como: Interruptores de
Presión, etc., se utilizan relés auxiliares, sus contactos secos estarán
alimentados por la fuente interna del PLC, pudiéndose así introducir dichas
entradas al PLC, de la misma manera se observan las salidas del PLC que
estarán conectadas directamente, así como las que tendrán relés auxiliares
para ser conectadas al circuito correspondiente.
A continuación se presentan las entradas, salidas, contadores,
temporizadores y banderas que se utilizaron para diseñar el diagrama en
escalera correspondiente.

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4.4 Especificaciones del sistema
Consta de 9 entradas, 11 salidas, un contador cíclico y 8
temporizadores.
Entradas:
I 0.0 Presostato
I 0.1 Modo Remoto
I 0.2 Modo Local
I 0.3 Parado del Proceso
I 0.4 Falla Moto Bomba 1
I 0.7 Nivel Alto del Tanque
I 1.0 Nivel Bajo del Tanque
Salidas:
Q 0.0 Moto Bomba 1
Q 0.4 Moto Bomba 2
Q 1.0 Moto Bomba 3
Q 1.4 Falla Moto Bomba 1
Q 1.7 Nivel Alto

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66
Q 0.2 Nivel Bajo
Q 0.3 Enclave Moto Bomba 1
4.5 Diagrama en Escalera.
Figura 4.1 Selección de Modo Remoto o Local

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Figura 4.2 Cuenta los Ciclos Para Alternar los Motores
Figura 4.3 Ciclo 1

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Figura 4.4 Retardo Para activar los Motores
Figura 4.5 Ciclo 2

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Figura 4.6 Retardo Para Activar los Motores
Figura 4.7 Ciclo 3

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70
Figura 4.8 Retardo Para Activar los Motores
Figura 4.9 Fin de los Ciclos, Receta el Contador

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Figura 4.10 Activación Motor 1 en Estrella - Triangulo
Figura 4.11 Enclave Motor 1

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Figura 4.12 Activación Motor 2 en Triangulo – Estrella

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Figura 4.14 Activación Motor 3 en Triangulo – Estrella

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Figura 4.16 Activa los Motores Con Retardo Para Que No Entren
al Mismo Tiempo.
Figura 4.17 Activa los Motores Con Retardo Para Que No Entren al
Mismo Tiempo.
Figura 4.18 Falla Motor 1

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75
Figura 4.21 Nivel Alto

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76
Figura 4.22 Nivel Bajo
4.6 Descripción del Proceso:
Se selecciona si se desea el proceso en modo remoto (I 0.1) ó modo
local (I 0.2), luego se activa el nivel bajo del tanque (I 1.0), al estar estas
entradas activas, el presostato detecta si el caudal de agua es el apropiado
para que el sistema active la primera motobomba, de no ser así el proceso
no arranca, para que arranque, el presostato debe detectar 8 PSI (Libra por
Pulgada Cuadrada) mínimo , para que cuando actué la primera moto bomba
no se presente el fenómeno de cavitación y así asegurar que la motobomba
no recaliente y su vida útil sea la más duradera posible.
Después de esto la primera motobomba arranca en triangulo-estrella,
luego de cierto tiempo se activa la segunda motobomba siguiendo los
procedimientos idénticos a la primera, esto se hace con el fin de disminuir la
corriente de arranque en ese instante, este proceso se ha secuenciado en el

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77
resto de las motobombas; para así evitar arranques múltiples en el mismo
periodo de tiempo. si no existe ninguna falla en ninguna de las motobombas
se desactiva el nivel bajo del tanque (I 1.0) debido a que empieza a llenarse,
luego de un tiempo de llenado del tanque se activa el nivel alto (I 0.7),
cuando este censor se activa, el sistema se apaga, para luego esperar el
vaciado del tanque hasta un nivel bajo, que luego el presostato de nuevo
actúa y el censor de nivel bajo se activa también, si hay un nivel de caudal
mayor o igual a 8 PSI se activa de nuevo el sistema, para operar la segunda
y la tercera motobomba para repetir el proceso descrito anteriormente.
Luego se activan la motobomba 2 y 3, siguiendo la misma secuencia
del programa, de este modo el proceso alterna las motobombas. Para así
cumplir las exigencias propuestas exigidas por la empresa.
¿Qué pasaría cuando estén trabajando la motobomba 1 y 2 y falle
alguna de ellas?, en este momento se detecta la falla de cual es, y
automáticamente entra en funcionamiento la motobomba que en ese
momento esta apagada. Luego de ser reparada la motobomba de falla, entra
en funcionamiento, siguiendo su ciclo de funcionamiento determinado.
Cuando está en otro ciclo, por ejemplo motobomba 2 y 3 en
funcionamiento y falla alguna de ellas, entra automáticamente la que en ese
momento esta apagada, luego de que se repara la falla, el proceso sigue su
secuencia (1,2) , (1,3) , (2,3) y cumplimos con las exigencias de la empresa
de alternar las motobombas.

78
CONCLUSIONES
• La Empresa Aguas de Mérida, necesita actualizar, con tecnología de
PLC, los sistemas de control en las subestaciones que surten agua a
la ciudad de Mérida, para así minimizar las posibilidades de fallas
que representan el desgaste que pueda experimentar la lógica a
relés cableados, manteniendo la calidad y confiabilidad.
• Los PLC son controladores, que permiten realizar internamente las
funciones que ejecutan en la lógica a relé cableado los relés
auxiliares, temporizadores, contadores etc, además pueden manejar
cantidades de E/S con mejor fluidez.
• Implementar automatismos mediante PLC representa:
1.- Aumentar confiabilidad.
2.- Reducir el panel de control, lo cual implica una reducción en el
espacio.
3.- Se tiene la posibilidad de almacenar los programas para su posterior
y rápida utilización.
4.- Facilidad de implementación
5.- Mayor eficacia en la comunicación a distancia, lo cual implica
mayor facibilidad de comunicación en red.
6.- Se garantiza una mayor rapidez en la adquisición de entradas así
como en la ejecución de los programas almacenados.
7.- Posibilidad de manejar cualquier control desde un PC, así como la
supervisión del mismo.

79
• Los PLC Nano TSX07 son pequeños controladores, que pueden ser
utilizados en automatismos pequeños, para nuestro caso se
conectaron 2 en forma cascada, para cumplir con la cantidad de
entrada / salida, de las sub estaciones Aguas de Mérida, que no
pasan de tres motobombas por subestación.
• Los PLC son en la actualidad la mejor opción cuando se trata de
sustituir un control basado en lógica a relés cableados.

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RECOMENDACIONES
• Implementar la actualización del control de las sub estaciones que
surten agua a la ciudad de Mérida, para así garantizar una mejor
funcionalidad de esté.
• Al construirse el cuarto de control en la central, recomendar que sus
controles sean implementados mediante PLC, los cuales pueden ser
conectados en red para supervisar los distintos controles implicitos
allí.
• Capacitar y adquirir personal técnico en el área de automatización de
procesos.
• Al implementarse el control de las sub estaciones que surten agua a la
ciudad de Mérida, se debe colocar el PLC en un área relativamente
limpia,
a temperaturas ambiente y en tableros que cumplan con normas
internacionales.
• Además, cabe destacar que las motobombas deben estar conectadas
con una protección adecuada, respecto con su corriente nominal para
así asegurar que cuando halla sobre corriente ó sobre tensión se
dispare su protección, para que no se produzca sobrecalentamiento
en la misma y de esa manera no quemarla y pueda funcionar con una
vida útil apropiada a las expectativas y exigencias de la empresa.
• Por otra parte se debe hacer una revisión pormenorizada de las sub

81
estaciones, para sustituir algunas motobombas por otras de mayor HP
para así asegurar un buena presión y caudal de agua en la red. Para
que así las moto bombas no sufran de cavitacion.
• Para que este proyecto se cumpla a cabalidad se debe implementar
un sistema de comunicación por Telemetría, para así asegurar que
las sub estaciones estén en red y poder tener un buen seguimiento y
control tanto de los motobombas como la de los tanques.

82
BIBLIOGRAFÍA
[ 1 ] Aguas de Mérida. Oficina de Planificación y Desarrollo, Mérida.
[ 2 ] Bensayán, Liliam. PLC vs. DCS.48-53 Electrotecnia, Mayo-Junio 2000.
[ 3 ] Jiménez de Cisneros, Luis Maria. Manual de Bombas, España: Editorial
Blume, 1977.
[ 4 ] Manual PLC Nano autómata TSX07, Venezuela: Schneider Electric,
1996.
[ 5 ] Mora, Pedro Omar. Maquinas Asincrónicas, Venezuela: Universidad de
Los Andes, 2001.
[ 6 ] Ruiz, C. Controles Industriales, Venezuela: Universidad de Los Andes,
1995.
[ 7 ] Sáenz de Echevarria, José Manuel. Bombas Hidráulicas, España:
Ediciones CEAC, 1980.
[ 8 ] www.hidrostal.com/bilder/prog5_g.jpg.
[ 9 ] www.jacuzzi.cl/jacuzzi/motobombas/motobombas.htm.

PLC: Aplicación de un PLC

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