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UNIDAD I
Introducción a la Programación
y Funciones Lógica
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 técnico-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
Automatización Lógica Programable
1
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.
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
ealizar sus prácticas en el
laboratorio.
Es importante que Ud. lea toda la información proporcionada en el texto
correspondiente a cada módulo.
Ahora seguro se preguntará, cuál es esa otra alternativa o EQUIPO
que debe realizar todas esas funciones complejas de un tablero.
Automatización Lógica Programable
2
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.
Automatización Lógica Programable
3
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 escuelas
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.
Automatización Lógica Programable
4
• 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.
Automatización Lógica Programable
5
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.
Automatización Lógica Programable
6
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
Automatización Lógica Programable
7
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.
Automatización Lógica Programable
8
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.
Automatización Lógica Programable
9
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.
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.
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.
El medidor indica menos
consuno de energía
AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE
OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN
EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN.
Automatización Lógica Programable
10
Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por
relés
No Descripción Cantidad
Costo US$
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
220/220V
3 150 450
12 Tablero 2 200 x 1 000 x
500mm
3 800 2 400
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.
Automatización Lógica Programable
11
Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por
PLC
No Descripción Cantidad
Costo US$
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
200
1 150 150
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.
Automatización Lógica Programable
12
Comparación técnico - económica.
Automatización Lógica Programable
13
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!
Automatización Lógica Programable
14
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?
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
Automatización Lógica Programable
15
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.
Automatización Lógica Programable
16
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.
Automatización Lógica Programable
17
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
principal
O2,1
2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
I0,2
I0,1 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
Automatización Lógica Programable
18
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
6
5
4
3
2
1
0 0
1
2
3
4
5
6
PLC
7
7
S2Q
S1Q
K1M
OUTPUT
INPUT
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
Automatización Lógica Programable
19
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
señalizadora
O2,1
2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
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”.
Automatización Lógica Programable
20
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
6
5
4
3
2
1
0 0
1
2
3
4
5
6
PLC
7
7
S2Q
S1Q
HIH
INPUT OUTPUT
3.3.2 FUNCIÓN LÓGICA NO (NOT)
En este caso se tiene:
Automatización Lógica Programable
21
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
señalizadora
%Q2,1
Automatización Lógica Programable
22
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
6
5
4
3
2
1
0 0
1
2
3
4
5
6
PLC
7
7
S1Q
HIH
INPUT OUTPUT
Automatización Lógica Programable
23
4.3.2 FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS
Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones
básicas, por ejemplo se tiene:
CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE
S1Q
S2Q
K 1 M
S3Q
S4Q
S5Q
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
señalizadora
%Q2,1
Automatización Lógica Programable
24
2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
%I0,1 %Q2,1
%I0,2
%I0,4
%I0,5
%I0,3
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
%I0,4
%I0,3
%I0,5
%Q2,1
&
&
Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será
necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria
correspondiente.
Automatización Lógica Programable
25
4. DIAGRAMA DE CONEXIONES
6
5
4
3
2
1
0 0
1
2
3
4
5
6
PLC
7
7
S2Q
S1Q
S3Q
S4Q
S5Q
INPUT OUTPUT
HIH
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.
Automatización Lógica Programable
26
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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  • 1. UNIDAD I Introducción a la Programación y Funciones Lógica
  • 2. 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 técnico-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. Automatización Lógica Programable 1 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. 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 ealizar sus prácticas en el laboratorio. Es importante que Ud. lea toda la información proporcionada en el texto correspondiente a cada módulo. Ahora seguro se preguntará, cuál es esa otra alternativa o EQUIPO que debe realizar todas esas funciones complejas de un tablero.
  • 4. Automatización Lógica Programable 2 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.
  • 5. Automatización Lógica Programable 3 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 escuelas 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.
  • 6. Automatización Lógica Programable 4 • 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.
  • 7. Automatización Lógica Programable 5 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.
  • 8. Automatización Lógica Programable 6 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
  • 9. Automatización Lógica Programable 7 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.
  • 10. Automatización Lógica Programable 8 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.
  • 11. Automatización Lógica Programable 9 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. 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. 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. El medidor indica menos consuno de energía AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN.
  • 12. Automatización Lógica Programable 10 Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por relés No Descripción Cantidad Costo US$ 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 220/220V 3 150 450 12 Tablero 2 200 x 1 000 x 500mm 3 800 2 400 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.
  • 13. Automatización Lógica Programable 11 Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por PLC No Descripción Cantidad Costo US$ 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 200 1 150 150 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.
  • 15. Automatización Lógica Programable 13 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!
  • 16. Automatización Lógica Programable 14 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? ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................
  • 17. Automatización Lógica Programable 15 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.
  • 18. Automatización Lógica Programable 16 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.
  • 19. Automatización Lógica Programable 17 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 principal O2,1 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS I0,2 I0,1 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
  • 20. Automatización Lógica Programable 18 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 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 PLC 7 7 S2Q S1Q K1M OUTPUT INPUT 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
  • 21. Automatización Lógica Programable 19 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 señalizadora O2,1 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS 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”.
  • 22. Automatización Lógica Programable 20 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 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 PLC 7 7 S2Q S1Q HIH INPUT OUTPUT 3.3.2 FUNCIÓN LÓGICA NO (NOT) En este caso se tiene:
  • 23. Automatización Lógica Programable 21 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 señalizadora %Q2,1
  • 24. Automatización Lógica Programable 22 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 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 PLC 7 7 S1Q HIH INPUT OUTPUT
  • 25. Automatización Lógica Programable 23 4.3.2 FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones básicas, por ejemplo se tiene: CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE S1Q S2Q K 1 M S3Q S4Q S5Q 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 señalizadora %Q2,1
  • 26. Automatización Lógica Programable 24 2. DIAGRAMA DE CONTACTOS %I0,1 %Q2,1 %I0,2 %I0,4 %I0,5 %I0,3 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 %I0,4 %I0,3 %I0,5 %Q2,1 & & Interpretación: “Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria correspondiente.
  • 27. Automatización Lógica Programable 25 4. DIAGRAMA DE CONEXIONES 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 PLC 7 7 S2Q S1Q S3Q S4Q S5Q INPUT OUTPUT HIH 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.
  • 28. Automatización Lógica Programable 26 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.