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CONTROLADORES
LÓGICOS
PROGRAMABLES
PROGRAMACIÓN DE PLC
BASADO EN RSLOGIX 500
R O N I D O M Í N G U E Z
2 0 2 0
Roni Domínguez Programación de PLC
2
Controladores Lógicos Programables
Programación de PLC basados en RS Logix 500
Roni Domínguez
Pagina Web
FARADAYOS
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3
Roni Domínguez Programación de PLC
4
TABLA DE CONTENIDO
Capítulo 1- Introducción a los controladores lógicos programables (PLC) .......9
1.1- Concepto de PLC .............................................................................................................................................9
1.2- Ventajas del PLC............................................................................................................................................10
1.3- Campos de Aplicación de los PLC..................................................................................................................11
1.4- Marcas de PLCs utilizadas .............................................................................................................................12
1.5- El PLC en los tableros de control...................................................................................................................12
1.6- Estructura del PLC.........................................................................................................................................15
1.7- Equipos o dispositivos de programación ......................................................................................................17
1.8- Clasificación de los PLC .................................................................................................................................19
Capítulo 2- Fundamentos de circuitos lógicos ..............................................27
2.1- Función AND .................................................................................................................................................27
1.1- Función OR....................................................................................................................................................28
2.2- Función NOT..................................................................................................................................................30
2.3- Función XOR..................................................................................................................................................32
Capítulo 3- Introducción a la programación .................................................33
3.1 - Data Files...........................................................................................................................................................33
3.2 - Escaneo de programa........................................................................................................................................35
3.3- Tipos de lenguaje de programación..............................................................................................................36
Capítulo 4- Instrucciones básicas.................................................................43
4.1- Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto.......................................................................43
4.2- Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado......................................................................44
4.3- Instrucción de salida Output Energize (OTE) ................................................................................................45
4.4- Direccionamiento de instrucciones ..............................................................................................................47
Capítulo 5- Desarrollo de programas básicos ...............................................53
5.1- Circuito de retención ....................................................................................................................................53
5.2- Circuito de enclavamiento ............................................................................................................................54
5.3- Enclavamiento de salida (OTL) y desenclavamiento de salida (OTU)...........................................................57
5.4- Programación de un proceso........................................................................................................................58
5.5- Circuito Jog....................................................................................................................................................62
5.6- Automatización de proceso de llenado continuo.........................................................................................64
Roni Domínguez Programación de PLC
5
Capítulo 6- Cableado de entradas y salidas..................................................66
6.1- Conexión de una botonera de arranque-paro (Start/Stop)..........................................................................66
6.2- Conexión de una botonera Foward-Reverse ................................................................................................68
6.3- Conexión de contacto de overload...............................................................................................................68
6.4- Conexión de sensores electromecánicos......................................................................................................69
6.5- Conexión de sensores de presencia..............................................................................................................70
6.6- Conexión de salidas.......................................................................................................................................74
Capítulo 7- RSLogix 500 y RSLinx Classic.......................................................78
7.1- RSlinx Classic .................................................................................................................................................78
7.2- RSLogix 500 ...................................................................................................................................................81
7.3- Configuración de las comunicaciones del sistema en RSlogix500................................................................86
7.4- Crear un programa en RSLogix......................................................................................................................87
7.5- Descarga de un programa del computador al PLC........................................................................................89
7.6- Subir archivo del PLC a la computadora .......................................................................................................93
7.7- Forces............................................................................................................................................................96
7.8- Agregar modulos I/O al PLC ..........................................................................................................................98
Capítulo 8- Programación de temporizadores o timers .............................. 101
8.1- Timer On-Delay (TON).................................................................................................................................102
8.2- Timer Off-Delay (TOF).................................................................................................................................107
8.3- Timer retentivo (RTO) .................................................................................................................................109
8.4- Temporizadores en cascada........................................................................................................................111
Capítulo 9- Programación de contadores................................................... 117
9.1- Contadores ascendentes / Up-Counter (CTU) ............................................................................................118
9.2- One–Shot Rising (OSR)................................................................................................................................124
9.3- Contador descendente/ Down-Counter (CTD) ...........................................................................................126
9.4- Contadores en cascada ...............................................................................................................................130
9.5- Combinación de funciones de contador y temporizador ...........................................................................134
Capítulo 10- Instrucciones de comparación ............................................... 138
10.1- Igual (EQU) ..............................................................................................................................................138
10.2- No igual (NEQ).........................................................................................................................................139
10.3- Mayor que (GRT).....................................................................................................................................139
10.4- Menor que (LES)......................................................................................................................................140
Roni Domínguez Programación de PLC
6
10.5- Mayor o igual (GEQ)................................................................................................................................140
10.6- Menor o igual (LEQ) ................................................................................................................................141
10.7- Límite (LIM).............................................................................................................................................143
10.8- Enmascarada para igualdad (MEQ).........................................................................................................145
10.9- Programas de manipulación de datos ....................................................................................................146
10.10- Control de lazo cerrado................................................................................................................................149
10.11- Entradas y salidas analógicas.......................................................................................................................150
Capítulo 11- Instrucciones de control de programa.................................... 157
11.1- Master Control Reset (MCR)...................................................................................................................157
11.2- JUMP (JMP) .............................................................................................................................................159
11.3- Funciones de subrutina...........................................................................................................................161
Capítulo 12- Instrucciones de manejo de datos.......................................... 167
12.1- Operaciones de transferencia de datos..................................................................................................168
12.2- Instrucción de movimiento de datos / move (MOVE) ............................................................................169
12.3- File/ Archivo............................................................................................................................................173
12.4- Copiar archivo/file copy (COP) y archivo de relleno/ fill file (FLL) .................................................................174
12.5- Funciones lógica......................................................................................................................................177
Capítulo 13- Instrucciones matemáticas ........................................................5
13.1- Suma o adición (ADD) .................................................................................................................................6
13.2- Restar o sustracción (SUB)..........................................................................................................................8
1.1- Multiplicación (MUL).......................................................................................................................................9
13.3- División (DIV).............................................................................................................................................12
13.4- Raíz cuadrada (SQR)..................................................................................................................................13
13.5- Negación (NEG).........................................................................................................................................14
13.6- Clear (CLR).................................................................................................................................................14
13.7- Convertir a BCD (TOD)...............................................................................................................................15
13.8- Conversión de BCD (FRD)..........................................................................................................................15
Capítulo 14- Secuenciadores e instrucciones de registro ..............................18
14.1- Programas utilizando secuenciadores ......................................................................................................24
14.2- Comparación de secuenciador (SQC)........................................................................................................27
14.3- Desplazamiento de registro de bits/ Bit Shift Registers ...........................................................................29
Roni Domínguez Programación de PLC
7
Capítulo 15- Instalación, mantenimiento y reparación de sistemas con
PLC .............................................................................................................38
15.1- Requerimientos de energía y circuitos de seguridad................................................................................39
15.2- Circuito de seguridad ................................................................................................................................40
15.3- Ruido eléctrico ..........................................................................................................................................43
15.4- Corrientes de fugas en entradas y salidas ................................................................................................46
15.5- Sistema de puesta a tierra ........................................................................................................................47
15.6- Variaciones de voltaje y sobretensiones...................................................................................................50
15.7- Mantenimiento preventivo.......................................................................................................................52
15.8- Solución de problemas..............................................................................................................................53
Capítulo 16- Relé inteligente o Smart Relay.................................................59
16.1- Partes de un relé programable .................................................................................................................60
16.2- Conexión de un relé programable ............................................................................................................60
1.1- Teclas de programación................................................................................................................................63
18.3- Introducir el primer esquema de contactos .............................................................................................63
16.4- Congiguración del Smart Relay .................................................................................................................65
16.5- Relé, relé de función .................................................................................................................................69
16.6- Pantalla de esquema de contactos...........................................................................................................70
16.7- Uso de las teclas de cursor como pulsadores P........................................................................................71
16.8- Funciones de bobina.................................................................................................................................73
16.9- Temporizadores ........................................................................................................................................75
16.10- Contadores.....................................................................................................................................................78
16.11- Reloj temporizador semanal..........................................................................................................................79
16.12- Reloj temporizador anual (Y) .........................................................................................................................81
16.13- Instrucciones de comparación.......................................................................................................................82
Roni Domínguez Programación de PLC
8
Roni Domínguez Programación de PLC
9
Capítulo 1- Introducción a los
controladores lógicos programables
(PLC)
Las tecnologías de la automatización exigen soluciones cada vez más complejas. Por consiguiente, los
equipos capaces de resolver tales cometidos y problemas también han de ser cada vez más complejos,
tanto en su planificación y operación como en su mantenimiento.
La mayor parte de los procesos que tienen como finalidad la creación de un producto, requieren la
ejecución de una secuencia de operaciones. Esto es particularmente cierto en el caso de fabricación de
piezas discretas.
La secuencia de las operaciones puede realizarse manualmente o con ayuda de algún tipo de controlador.
Hasta fines de la década de los sesenta, este secuenciamiento se realizaba mediante un banco de relés
conectados de modo que realicen esa única tarea. A causa de ello, en gran número de industrias se tenía
conocimiento acerca de ese tipo de lógica. Sin embargo puesto que esa lógica tiene serios
inconvenientes, como la dificultad para el análisis y diagnóstico de fallas y para la modificación, entre
otros, se hizo evidente la necesidad de un sistema más estandarizado y confiable. Estos hechos junto con
la aparición y extensión de las funciones lógicas implementadas mediante tecnologías de la
microelectrónica dieron como resultado el desarrollo del controlador programable (PLC).
1.1- Concepto de PLC
Las siglas PLC proviene de Programmable Logic Controller, que traducido al español significa Controlador
Lógico Programable. En la actualidad el término Lógico ya no es utilizado debido a que el PLC no sólo se
le aplica en el control de señales digitales sino también en el procesamiento de señales analógicas, en el
campo del control de los procesos industriales. Por esta razón el PLC es denominado actualmente
Controlador Programable.
El PLC puede ser definido como un equipo electrónico digital basado en un microprocesador, con
memoria programable para almacenar instrucciones que cumplan funciones especificas, tales como
lógica secuencial, de tiempo, de contaje, cálculo, etc. y desarrollado para el control de máquinas y
procesos industriales.
En Europa el controlador programable es denominado Autómata Programable.
Roni Domínguez Programación de PLC
10
Fig. 2.- Controladores Programables
El PLC como alternativa en la automatizacion industrial
En el mercado local hay un sinnúmero de productos foráneos que, en general, son de calidad media o
superior y los costos son bastante reducidos. En cambio los productos nacionales, generalmente tienen
costos más elevados y la calidad muchas veces no es tan buena. Una de las razones por la cual otros
países pueden lograr precios competitivos, es la incorporación de tecnología de punta en sus procesos
productivos, sus sistemas de control están realizados a base de PLCs y otros equipos programables. Es
por eso que el PLC se ha convertido en una de las alternativas más eficientes en la automatización de la
industria moderna. En la mayoría de nuestras industrias se ha percibido tal necesidad de lograr mejores
niveles de productividad y competitividad. Por lo que hoy en día en muchas plantas industriales existe la
intención de modernizar los sistemas de control de las máquinas y de los procesos industriales y/o de
adquirir nuevas máquinas con avanzados sistemas de control, para poder mejorar la productividad y
competir en mejores condiciones con la industria de los países de mayor desarrollo que el nuestro.
1.2- Ventajas del PLC
La implementación de sistemas automáticos con PLCs presenta muchas ventajas de tipo técnico y
económico, frente a alternativas tradicionales. Entre ellas podemos mencionar:
Confiabilidad: los avanzados métodos de fabricación de equipos electrónicos y el riguroso control de
calidad que el fabricante realiza, hace que los PLCs sean equipos altamente confiables y no presentan
fallas constructivas con frecuencia, a menos que se trate de erradas conexiones e instalaciones, como
por ejemplo, las conexiones de sensores o elementos de maniobra en los módulos de entrada/salida.
Menor tamaño: el volumen o espacio ocupado por un PLC en un tablero de control es mucho menor
que un tablero de control implementado con dispositivos y aparatos discretos convencionales, tales
como relés de control, temporizadores, contadores, programadores, secuenciadores, etc.
Roni Domínguez Programación de PLC
11
Más económico: Un PLC puede sustituir a cualquier dispositivo de control convencional o de tipo
electromecánico tal como relés, temporizadores, contadores, programadores, etc. El costo que implica
invertir en la adquisición de estos dispositivos supera el costo del PLC; es más, hay también ahorro en la
ausencia del cableado, en el menor tamaño del tablero, etc.
Versatilidad: cuando se requiera realizar modificaciones en un sistema de control convencional, resulta
muy engorroso, toda vez que es necesario adicionar o cambiar nuevos componentes, instalarlos, realizar el
cableado, etc.; en cambio en un sistema con PLC las modificaciones sólo se traducen en cambios realizados
en el programa. Además, el tiempo invertido para ambas situaciones es sustancialmente diferente.
Ahorro de energía: con respecto a los tableros convencionales en el que se usan elementos
electromecánicos, el consumo de energía es mucho menor debido a que la electrónica utilizada en la
fabricación de los PLCs es de bajo consumo.
Rapidez en el diagnóstico de fallas: las fallas son detectadas rápida y fácilmente mediante alguna de las
siguientes alternativas:
• A través de los LEDs indicadores de estado del procesador;
• Por medio de los LEDs indicadores de estado de los módulos de entrada/salida
• Mediante el software de programación con el ingreso al modo dinámico del programa y/o el
acceso a la memoria de errores de la CPU.
Compatibilidad con elementos sensores y actuadores: la tendencia actual en la fabricación de equipos y
sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs
dispositivos sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia.
Compatibilidad con elementos sensores y actuadores: La tendencia actual en la fabricación de equipos y
sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs dispositivos
sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia.
1.3- Campos de Aplicación de los PLC
Un PLC puede utilizarse en el control, mando y supervisión, prácticamente, de cualquier máquina o
proceso, gracias a la gran cantidad de memoria y la alta velocidad de procesamiento de sus
procesadores.
Entre los campos de aplicación actuales se pueden enumerar los siguientes:
• Máquinas de montaje
• Distribución de energía
• Máquinas-herramientas
• Control de nivel de llenado
• Líneas de embotellamiento
• Fundiciones y refinerías industriales
• Control de temperatura
• Equipos de transporte
• Estaciones de bombeo
• Instalaciones de tratamiento de agua
Roni Domínguez Programación de PLC
12
• Industria del cemento
• Industria alimentaria
• En general: control de procesos industriales y la automatización de plantas
1.4- Marcas de PLCs utilizadas
En nuestro medio existe una variedad de marcas de controladores programables, muchos de ellos han
venido montados en los tableros de control de máquinas y otros han sido adquiridos, de representantes
en nuestro país, para la modernización de los tableros de control.
Podemos citar, algunas de ellas:
• Allen-Bradley (USA)
• Siemens (Alemania)
• Telemecanique (Francia)
• Omron (Japón)
• Modicon (Suecia)
• General Electric (USA)
• Toshiba (Japón)
• Mitsubishi (Japón)
1.5- El PLC en los tableros de control
1.5.1- Sistema de Control Convencional
Los tableros de control, especialmente los de control de máquinas, de tipo convencional se basan en el uso
de diferentes elementos electromecánicos de control, tales como: relés de control, temporizadores,
programadores, etc.
Para efecto de comparación en la figura siguiente se muestra un sistema de control convencional que
utiliza dispositivos electromecánicos para su operación.
Fig. 4.- Sistema de Control Convencional
Roni Domínguez Programación de PLC
13
Fig. 4.1- Todos los circuitos de control estaban basados en el uso de relays de control, temporizadores,
etc.
Los sensores recogen señales desde la máquina o proceso controlado y las envían al tablero de control.
De acuerdo a la lógica del diseño del circuito de control se define la activación o desactivación de los
elementos de trabajo que se controlan mediante este tablero de control por medio de los dispositivos
de salida.
El bloque del tablero de control consiste de un panel o tablero que incluye relés, temporizadores,
programadores, etc. interconectados para energizar o desenergizar dispositivos de salida en respuesta a
los estados de los dispositivos de entrada y de acuerdo con la lógica diseñada para este circuito. La
lógica cableada controla la acción de los actuadores, los cuales a su vez manejan las variables de la
máquina o proceso.
El bloque de los dispositivos de salida, representa a los actuadores y que consisten en contactores,
solenoides, electroválvulas, arrancadores de motores, etc. utilizados para gobernar a los elementos de
trabajo a fin de controlar la máquina o proceso.
1.5.2- Sistema de Control con PLC
En este sistema de control, que es similar al anterior, se observa que el bloque de lógica de relés ha sido
reemplazado por un PLC. El PLC desarrolla las mismas o más funciones que los controladores tradicionales.
En lugar de relés, se tiene un PLC en el panel de control, y la lógica de control se consigue desarrollando un
programa para el PLC. En vez de una lógica cableada se tiene una lógica programada, la cual otorga a estos
sistemas una gran flexibilidad, pues las modificaciones al circuito de control implican sólo modificaciones
al programa.
Los dispositivos de entrada y los de salida siguen siendo necesarios, tanto los sensores como los elementos
de maniobra persisten. El PLC es un aparato o equipo de control que reemplaza a todo elemento de
Roni Domínguez Programación de PLC
14
control, mas no así a los elementos utilizados en los circuitos de fuerza, tales como contactores,
electroválvulas, etc.
Fig. 5.- Sistema de Control con PLC
Fig. 5.- Todos los circuitos de control estaban basados en un programa descargado en la memoria del
PLC
El PLC cuenta con una memoria RAM que le permite almacenar el programa. Este programa al ser
ejecutado puede hacer que una máquina o un proceso puedan ser controlados con todas las ventajas
que se consigue con la electrónica.
Roni Domínguez Programación de PLC
15
1.6- Estructura del PLC
Un PLC tiene la misma estructura que cualquier otro sistema programable, es una especie de computadora
dedicada. Básicamente esta compuesto por los siguientes componentes de acuerdo al siguiente diagrama.
1.6.1- Unidad central de procesos (CPU)
La Unidad Central de Procesos es el cerebro del autómata. Está constituida básicamente por el
microprocesador y la memoria.
Tiene como misión procesar las señales del módulo de entradas y actuar sobre el módulo de salidas en
función de las instrucciones del programa. Además, debe detectar errores de funcionamiento de propio
equipo y señalizarlos a través de un pantalla de información o indicadores LED.
Suele disponer de un interruptor (Run/Stop) para poner en marcha y detener la ejecución del programa.
En la carcasa que aloja la CPU suele estar ubicado el interfaz de conexión por el que se realiza la
comunicación con la programadora.
La CPU de los autómatas suelen tener dos tipos de memoría:
RAM: volátil, se borra cuando el equipo queda sin alimentación eléctrica.
EPROM: no volátil, se mantiene aunque cese la alimentación eléctrica.
Para salvaguardar el contenido de la memoria RAM ante cortes de la alimentación, los fabricantes recurren
al uso de baterías o condensadores de alta capacidad.
Roni Domínguez Programación de PLC
16
1.6.2- Fuente de alimentación
Tiene como misión convertir la corriente alterna de red eléctrica en corriente continua, para alimentar los
circuitos integrados y los componentes electrónicos del interior del autómata. Por lo general, la tensión
de trabajo interna suele ser de 24 V en corriente continua, pero existen modelos que trabajan a 48V.
Cuando los captadores pasivos están próximos al autómata, pueden ser conectados directamente a la
fuente de alimentación. Los captadores de tipo activo también pueden ser alimentados por el propio
autómata, pero siempre teniendo en cuenta la corriente que consume cada uno de ellos, para evitar una
sobrecargar en la fuente de alimentación. En el caso de utilizar gran cantidad captadores de este tipo, es
necesaria una fuente de alimentación externa.
1.6.3- Módulo de entrada
Este módulo tiene como misión recibir la información procedente del control de un proceso o una
máquina. Esta información es procesada por la CPU, según el programa residente en la memoria, a este
módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores, sensores,
detectores de posición, etc.).
Las entradas digitales captan señales de tipo discreto que varían su estado ante cambios de tensión todo o
nada. Es decir, el valor máximo o mínimo de la tensión de la alimentación. La CPU detecta un 1 lógico,
cuando el valor es máximo, o un 0 lógico, cuando el valor es mínimo.
La alimentación de las entradas digitales se realiza atendiendo al tipo de autómata y a la aplicación que va
destinado:
Entradas a 24 Vcc. Se conectan directamente de la fuente de alimentación del autómata o a una fuente de
alimentación auxiliar. En este segundo caso, es necesario unir la masa de la fuente auxiliar con la del
propio autómata.
Roni Domínguez Programación de PLC
17
1.6.4- Módulo de salidas
Este módulo tiene como misión enviar las señales de activación y desactivación a los actuadores, (bobinas
de contactores, relés, módulos triacs, lámparas, etc.).
La información es enviada por las entradas a la CPU una vez procesada según programa, el procesador
genera las órdenes al módulo de salidas para que sean activadas o desactivadas, a su vez, estos cambios se
transmiten a los actuadores y preactuadores.
1.7- Equipos o dispositivos de programación
Los equipos de programación son los elementos que permiten la comunicación entre el usuario y el
autómata.
Las funciones principales de un equipo de programación son:
• Introducir los programas en la memoria.
• Editar y modificar programas existentes en la memoria del autómata.
• Detectar anomalías en el formato de programación.
• Visualizar en tiempo real el estado de entradas y salidas.
Roni Domínguez Programación de PLC
18
En la actualidad los equipos de programación que se utilizan de forma mayoritaria, son los ordenadores
personales, aunque algunos fabricantes disponen aún en sus catálogos de consolas de programación
portátiles.
Figura 9.25. - Software de programación de autómatas en modo gráfico para entorno Windows.
Para conectar el autómata con el ordenador, los fabricantes de autómatas han desarrollado interfaces de
interconexión que permiten utilizar el PC como dispositivo de programación.
Roni Domínguez Programación de PLC
19
Figura 9.28. Autómata con terminal de programación portátil y consola de programación.
1.8- Clasificación de los PLC
Atendiendo a la su modularidad, los autómatas pueden ser clasificados en tres tipos: compactos,
semicompactos y modulares.
1.8.1- PLC compactos
Se denominan a aquellos PLCs fabricados en una sola pieza, es decir que sus componentes básicos se
encuentran integrados en una sola unidad. En esta unidad se encuentran su procesador, sus interfaces
E/S y su fuente de alimentación.
Ejemplos de PLC compactos
Dentro de este grupo cabe destacar los que se han denominado relés programables que algunos
fabricantes están desarrollando con gran éxito para aplicaciones domésticas y gestión de pequeña
maquinaria. Con un teclado básico, 6 u 8 teclas situado directamente en su frontal, es posible realizar
todas las tareas de programación y parametrización disponibles de una forma rápida y sencilla. Además
presentan la posibilidad de ser conectadas, con el interface adecuado, a un ordenador personal para la
edición, grabación e impresión de programas de usuario.
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20
Características del PLC de Hardware fijo o compacto
Dado que este tipo de PLC reúne todos los componentes en una sola unidad, ellos tienen un número fijo
de canales de entrada/salida, generalmente del tipo digital o discretas. Sin embargo, muchos de ellos
soportan un número determinado de módulos de expansión, sobre todo los mini PLCs.
Otros, han diseñado sus micro PLCs con la posibilidad de interconectarse entre ellos, y funcionar como un
solo sistema para poder ampliar la cantidad de entradas/salidas.
Las ventajas de un PLC compacto con respecto a uno modular son las siguientes:
• Son más económicos
• Por su construcción compacta son de reducido tamaño
• Algunas marcas incluyen entradas/salidas analógicas
• Son de fácil selección
• Son de fácil instalación Su programación es sencilla
1.8.2- PLC modulares
Se denominan así a los PLCs que tienen sus componentes separados, por bloques y donde cada bloque
recibe el nombre de módulo. Entonces, en general, un PLC modular tendrá como mínimo 4 módulos:
módulo del procesador, módulo de entrada, módulo de salida y módulo de la fuente. Los módulos se
encuentran soportados en un chasis o rack diseñados para ello, o en un riel del tipo omega.
La mayoría de los PLCs modulares soportan hasta 30 o 32 módulos de expansión.
Como un PLC modular está formado por módulos hay que realizar la selección adecuada de estos módulos
para lograr una configuración de acuerdo a nuestros requerimientos. Aparte de los módulos básicos que
se han mencionado, existe una variedad de módulos adicionales que hacen mejorar las prestaciones de
este tipo de PLC.
Algunas de las ventajas del PLC modular pueden ser:
• Su configuración puede variar de acuerdo a las reales necesidades del usuario.
• En caso de ampliaciones y requerimientos de conectar mayor número de sensores y/o
actuadores, es posible adicionar sólo más módulos de entrada/salida, sin necesidad de cambiar el
procesador.
• En caso de fallas en los módulos de E/S, es posible aislar el problema y reemplazar sólo el módulo
defectuoso.
Roni Domínguez Programación de PLC
21
Fig. 13. - PLC Modulares
Componentes del PLC modular
• El rack o chasis
• La Fuente de alimentación
• El procesador o CPU
• Módulos de Entrada/Salida
El rack o chasis
Es una especie de gabinete que tiene la función de soportar los diferentes módulos que conforman el PLC.
Incluye un bus común y conectores por cada slot o ranura (espacio que ocupa un módulo) ubicados en la
parte posterior del rack. Estos conectores del rack se interconectan con el conector que tiene cada
módulo para que a través de ciertos pines del conector, el módulo reciba la tensión de alimentación y a
través de otros pines del conector se comunique con el procesador.
Rack entradas/salidas I/O
Roni Domínguez Programación de PLC
22
La Fuente de alimentación
La fuente de un PLC modular ocupa generalmente el primer lugar (slot o ranura) de la izquierda del rack o
chasis del PLC.
Las fuentes se encuentran protegidas contra sobrecargas mediante fusibles, los cuales son de fácil
reemplazo en caso necesario.
La alimentación de las fuentes, por lo general, se diseñan para los siguientes niveles: 24VDC, 110VAC y
220VAC.
Las tensiones de salida producida por la fuente con la finalidad de alimentar los módulos que conforman el
PLC, varían de acuerdo al fabricante. Algunas marcas muy conocidas tienen fuentes que producen: 5VDC y
24VDC.
El procesador o CPU
La CPU al igual que las computadoras, se pueden clasificar en función de la velocidad de procesamiento de
información, a la capacidad de su memoria y las funciones que pueden realizar.
El tiempo que tarda para la lectura de un programa depende del número y del tipo de instrucciones. Por lo
general es del orden de los milisegundos. Esto quiere decir que cualquier modificación de estado de una
entrada produce casi instantáneamente una señal de salida.
Los fabricantes, dentro de sus especificaciones técnicas dan a conocer, la velocidad de procesamiento en
unidades de ms/Kbyte (milisegundos por kiloByte.
Módulos de Entrada/Salida
Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (captadores y actuadores), encontramos
diferentes tipos de módulos de entrada y salida, cada uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de
señal (discreto o análogo) a determinado valor de tensión o corriente en DC o AC.
Módulos de entradadiscreta
Se usan como interfase entre los dispositivos externos denominados también captador y la CPU del PLC.
Estos captadores son los encargados de la adquisición de datos del sistema, que para este caso sólo son
del tipo discreto, además, tiene la característica de comunicar dos estados lógicos, activado o
desactivado, o lo que es lo mismo permitir el paso o no de la señal digital (1 o 0). Los captadores pueden
ser del tipo manual (botones, pulsadores, conmutadores, selectores, etc) o del tipo automático (finales
de carreras, detectores de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.).
Estos módulos están diseñados mediante una estructura de cuatro funciones operacionales para el sistema
de controlador, ellos son:
• Adquisición: Consiste en el cableado de los captadores desde la máquina o proceso hacia el
módulo de entrada.
• Acondicionamiento de la señal: Establece los niveles de tensión de entrada de la máquina, a
niveles lógicos convenientes, mediante resistencias limitadoras o, puentes rectificadores para el
caso en que la adquisición sea en alterna.
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23
• Señalización: Se dispone de lámparas indicadoras Leds, que permiten la función de diagnóstico
más rápido. La tensión para el indicador puede provenir del sistema o del mismo controlador.
• Aislamiento: Las señales son aisladas eléctricamente como físicamente mediante dispositivos
electrónicos opto-acopladores.
Todos los módulos tienen también circuitos de filtrado, que suprimen las señales parásitas perjudiciales al
funcionamiento del controlador. En la fig. se presenta los circuitos eléctricos equivalentes y elementales
de los módulos de entrada discreta para DC y AC representativamente. Ambos tipos de interfase tienen el
mismo principio, a diferencia de los de alterna que incluye una etapa previa de rectificación, allí se puede
visualizar las cuatro etapas operaciones empezando por la adquisición de la señal, luego es
acondicionado por un rectificador o resistencia limitadora, seguidamente es señalizada mediante un led y
acoplado ópticamente; observese también que cuenta con una impedancia para el filtrado.
Es importante señalar; que la mayoría de fabricantes de controladores diseñan estos módulos en varias
alternativas, principalmente en: la cantidad de canales o terminales de conexión que disponen, el nivel
de tensión y la corriente que manejan, con el objeto de adaptar al controlador, las diferentes
magnitudes de señales de los procesos industriales y de este modo hacerlos más flexibles.
Diagrama simplificado de un módulo de entrada para la entrada de una señal discreta en AC
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Diagrama simplificado de un módulo de entrada para la entrada de una señal discreta en DC
Módulos de salida discreta
Al igual que los módulos de entrada discreta,. estos módulos se usan como interfase entre la CPU del
controlador programable y los dispositivos externos denominados actuadores, en la que solo es
necesario transmitirle dos estados lógicos, activado o desactivado. Los actuadores que se conectan a
estas interfases pueden ser: Contactores, relés. lámparas indicadoras, electroválvulas, displays y
anunciadores, etc. La estructura de estos módulos contempla también funciones operacionales estas
son:
• Terminación: Alambrado desde el módulo hacia los actuadores que se encuentran cerca de la
máquina o proceso.
• Acondicionamiento de la señal: convierte las señales provenientes de la CPU de un nivel lógico a
un control de conexión y desconexión.
• Aislamiento: Las señales aisladas mediante dispositivos apto acopladores.
Existen de acuerdo a su diseño, diversos tipos de módulos de salida, donde cada uno de ellos se destaca
según el tipo de corriente que maneja.
Así, los del tipo transistor para corriente continua, mientras que los del tipo triac y relé para corriente
alterna.
Tipos de tecnologías para módulo de salidas discretas
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Tipos de tecnologías para módulo de salidas discretas Módulos de salida discreta tipo transistor
Su principio de funcionamiento es en base a transistores, lo que significa una constitución íntegramente en
estado sólido con características para trabajar en corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel
de corriente.
Interfases para salida discreta en DC tipo transistor
Módulos de salidadiscretatipo TRIAC
Estas interfases funcionan mediante la conmutación de un triac, son igualmente en estado sólido y se usan
para manejar señales en corriente alterna.
Módulos de salidadiscretatipo relé
Estos módulos a diferencia de los anteriores, están compuestos por dispositivos electrónicos y un micro
relé electromagnético de conmutación. Su campo de acción le permite trabajar en AC y DC y con
diferentes niveles de tensión, con la ventaja de manejar corrientes más elevadas y con el inconveniente de
una corta vida útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos.
Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a lo de estado sólido, por el
reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los micro - relés.
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Interfases para salida discreta en AC tipo relé
Lenguajes de Programación
Actualmente existen varios lenguajes de programación de PLCs, los cuales son utilizados por los diversos
fabricantes. En general, los lenguajes de programación más difundidos en nuestro medio son los
siguientes:
• Lista de Instrucciones (IL)
• Diagrama de Bloques de Funciones (FBD)
• Diagrama de contactos (LD)
• Diagrama de contactos (LD)
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Capítulo 2- Fundamentos de circuitos
lógicos
El PLC, como todos los equipos digitales, funciona según el principio binario. El sistema binario se refiere
al principio en que una salida o entrada en el PLC, puede tener dos estados posibles. Estos estados son 1
y 0, el 1 corresponde a encendido y el 0 a apagado. El 1 y 0 pueden representar ON u OFF, abierto o
cerrado, verdadero o falso, alto o bajo, o cualesquiera otras dos condiciones.En este sistema no hay un
estado intermedio, por lo que cuando se procesa la información, el resultado es sí o no.
Una puerta lógica es un circuito con varias entradas pero solo una salida que se activa mediante
combinaciones particulares de condiciones de entrada. El concepto binario de dos estados, aplicado a
las puertas, puede ser la base para tomar decisiones.
La lógica es la capacidad de tomar decisiones cuando uno o más factores diferentes deben tenerse en
cuenta antes de tomar una acción. Esta es la base para la operación del PLC, donde se requiere que un
dispositivo funcione cuando se cumplen ciertas condiciones.
2.1- Función AND
El símbolo dibujado en la Figura 4-3 es el de una puerta AND. Una compuerta AND es un dispositivo con
dos o más entradas y una salida. La salida de la compuerta AND es 1 solo si todas las entradas son 1. La
tabla de verdad AND en la Figura 4-3 muestra la salida resultante de cada una de las combinaciones de
entrada posibles.
Las tablas de verdad de la puerta lógica muestran cada entrada posible a la puerta o circuito y la salida
resultante dependiendo de la combinación de la (s) entrada (s).
Figura 4-3- La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A y B sean verdaderas
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Estado de la compuerta AND en varios casos. Observar que la salida es 1 cuando las entradas A y B sean 1,
de lo contrario será 0.
Si este circuito se diseñara en un circuito eléctrico sería dos interruptores (SW-A y SW-B) en serie. Esta
configuración logra que la bmbilla encienda solo cuando el interruptor SW-A y SW-B estén cerrados (un
1 lógico).
La bombilla solo encenderá cuando se cierren los dos interruptores
1.1- Función OR
El símbolo dibujado en la Figura 4-6 es el de una compuerta OR. Una compuerta OR puede tener
cualquier cantidad de entradas pero solo una salida. La salida de la compuerta OR es 1 si una o más
entradas son 1. La tabla de verdad en la Figura 4-6 muestra la salida Y resultante de cada combinación
de entrada posible.
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Figura 4-6- La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A o B sea verdadera
Estado de la compuerta OR en varios casos. Observar que la salida es 1 cuando cualquiera de las
entradas es 1
Si este circuito se diseñara en un circuito eléctrico sería dos interruptores (SW-A y SW-B) en paralelo. Esta
configuración logra que la bmbilla encienda cuando cualquiera de los interruptores SW-A y SW-B estén
cerrados (un 1 lógico). Si todos los interrupres están abiertos la salida será OFF o 0 lógico.
.
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2.2- Función NOT
El símbolo dibujado en la Figura 4-9 es el de una compuerta NOT. A diferencia de las compuertas AND y
OR que pueden tener varias entradas, la compuerta NOT solo tiene una sola entrada. El resultado
obtenido en la salida de esta compuerta es lo inverso de la entrada, es decir si la entrada es un 1 lógico,
la salida será un 0 lógico, y viceversa.
Este circuito se puede contruir conectando en serie con una bombilla un pulsador normalmente cerrado.
Mientras el pulsador no esté presionado la bombilla estará encendida, cuando se presiona el pulsador el
contacto se abre cortando la corriente eléctrica y apagándose la bombilla.
La función NOT se puede utilizer en conjunción con la compuerta AND y la compuerta OR. La figura 4-11
muestra la función NOT conectada a una de las entradas de una compuerta AND. Si analizamos este
caso: si mantenemos la entrada A siempre con energía y variamos la entrada B, se observa que cuando B
es 0 , es negada por la compuera NOT dando como salida un 1 lógico, como finalmente a la compuerta
AND entran 1 lógico por ambas entradas la salida será verdadera.
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2.2.1- Función NAND
La señal de salida se activa siempre que no se activen todas las de entrada. Equivale a combinar una puerta
AND y una NOT.
La salida Y solo será falsa cuando las entradas A y B sean verdaderas
El circuito eléctrico para lograr la compuerta NAND consiste de dos pulsadores normalmente cerrados
conectados en paralelo. Observar que para que la salida la bombilla se apague hay que presionar al
mismo tiempo los pulsadores PB1 y PB2.
2.2.2- Función NOR
La señal de salida se activa cuando todas las señales de entrada están inactivas. Equivale a combinar una
puerta OR y una NOT.
La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A y B sean falsas
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El circuito eléctrico para lograr la compuerta NOR consiste de dos pulsadores normalmente cerrados
conectados en serie. Observar que para que la salida la bombilla se apague basta con presionar el pulsador
PB1 o el pulsador PB2.
2.3- Función XOR
La salida será verdadera solo cuando una de las entradas sea verdadera.
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Capítulo 3- Introducción a la
programación
Si bien los conceptos fundamentales de la programación de PLC son comunes a todos los fabricantes, las
diferencias en la organización de la memoria, el direccionamiento de E / S y el conjunto de instrucciones
significan que los programas de PLC nunca son perfectamente intercambiables entre diferentes
fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, los diferentes modelos
pueden no ser directamente compatibles.
El mapa o estructura de memoria para un procesador PLC consta de varias áreas, algunas de las cuales
tienen roles específicos. Los PLC Allen-Bradley tienen dos estructuras de memoria diferentes
identificadas por los términos sistemas basados en rack y sistemas basados en etiquetas. La familia de
controladores SLC 500 utiliza una estructura de memoria fija basada en rack. Las direcciones de E/S se
derivan utilizando la ubicación de la ranura de los módulos de entrada y salida dentro del rack del PLC.
En comparación, el ControlLogix 5000.
La serie de controladores utiliza una estructura de memoria basada en etiquetas para asignar y hacer
referencia a ubicaciones de memoria. Una etiqueta es un nombre descriptivo para una ubicación de
memoria. En las estructuras de memoria basadas en etiquetas no hay áreas fijas de memoria asignadas
para direcciones de E / S u otros tipos de datos. La organización de la memoria para sistemas basados en
bastidor se tratará en detalle en este capítulo y la de los sistemas basados en etiquetas.
La organización de la memoria tiene en cuenta la forma en que un PLC divide la memoria disponible en
diferentes secciones. El espacio de memoria se puede dividir en dos grandes categorías: program file y
data file. Las secciones individuales, su orden y la longitud de las secciones variarán y pueden ser fijas o
variables, según el fabricante y el modelo.
• El program file o archivos del programa son la parte de la memoria del procesador que almacena
el programa de lógica de escalera de usuario. El programa representa la mayor parte de la
memoria total de un sistema de PLC dado. Contiene la lógica de escalera que controla el
funcionamiento de la máquina. Esta lógica consta de instrucciones que se programan en un
formato de lógica de escalera.
• Data files almacenan la información necesaria para llevar a cabo el programa de usuario. Esto
incluye información como el estado de los dispositivos de entrada y salida, valores de
temporizador y contador, almacenamiento de datos, etc.
3.1 - Data Files
La parte del archivo de datos (Figura 5-3) de la memoria del procesador almacena el estado de entrada y
salida, el estado del procesador, el estado de varios bits y datos numéricos. Se accede a toda esta
información a través del programa de lógica de escalera. Estos archivos están organizados por el tipo de
datos que contienen y pueden incluir:
• Output (file 0): Este archivo almacena el estado de los terminales de salida para el controlador.
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• Input (file 1): este archivo almacena el estado de los terminales de entrada para el controlador.
• Status (file 2): Este archivo almacena información de operación del controlador y es útil para
solucionar problemas de operación del controlador y el programa.
• Bit (file 3): Este archivo se utiliza para el almacenamiento de relays internos del programa.
• Timer (file 4): se utiliza para almacener los temporizadores, , sus valores acumulado y los valores
preestablecidos y los bits de estado.
• Counter (file 5): Este archivo almacena el contador, sus valores acumulado y los valores
preestablecidos y los bits de estado.
• Control (file 6): Este archivo almacena la longitud, la posición del puntero y el bit de estado para
instrucciones específicas como registros de desplazamiento y secuenciadores.
• Integer (file 7): Este archivo se utiliza para almacenar valores de números enteros o información
de bits.
• Float (file 8): El archivo flotante se usa para almacenar datos numéricos fraccionarios o valores
numéricos mayores que 32,767.
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El formato de dirección de E / S para la familia de PLC SLC se muestra en la Figura 5-4. El formato consta de
las siguientes tres partes:
Parte 1: I para entrada, y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura.
O para salida y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura.
Parte 2: el número de ranura o slot del módulo y una barra diagonal para separar la ranura del
tornillo del terminal.
Parte 3: El número de terminal de tornillo.
3.2 - Escaneo de programa
Cuando un PLC ejecuta un programa, debe saber, en tiempo real, cuándo están cambiando los
dispositivos externos que controlan un proceso. Durante cada ciclo operativo, el procesador lee todas
las entradas, toma estos valores y energiza o desenergiza las salidas de acuerdo con el programa del
usuario. Este proceso se conoce como ciclo de exploración del programa. La Figura 5-8 ilustra un solo
ciclo de operación del PLC que consiste en el escaneo de entrada, escaneo de programa, escaneo de
salida y tareas de mantenimiento. Debido a que las entradas pueden cambiar en cualquier momento,
repite constantemente este ciclo siempre que el PLC esté en modo RUN.
El tiempo que lleva completar un ciclo de escaneo se llama tiempo de ciclo de escaneo e indica qué tan
rápido puede reaccionar el controlador a los cambios en las entradas. El tiempo requerido para realizar
un solo escaneo puede variar de aproximadamente 1 a 20 ms. Si un controlador tiene que reaccionar a
una señal de entrada que cambia de estado dos veces durante el tiempo de exploración, es posible que
el PLC nunca pueda detectar este cambio. Por ejemplo, si la CPU tarda 8 ms en escanear un programa, y
un contacto de entrada se abre y cierra cada 4 ms, es posible que el programa no responda al estado de
cambio del contacto. La CPU detectará un cambio si ocurre durante la actualización del archivo de
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entrada, pero la CPU no responderá a cada cambio. El tiempo de exploración es una función de lo
siguiente:
• La velocidad del módulo del procesador.
• La duración del programa de escalera.
• El tipo de instrucciones ejecutadas
• La longitud del programa
3.3- Tipos de lenguaje de programación
Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los
PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes
de que el sistema de numeración cambiase por la comisión internacional electrotécnica. De este modo
se definieron los siguientes cinco lenguajes:
• Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales;
• Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales;
• Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo
escalera);
• Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar
a C y, sobre todo a Pascal);
• Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores.
En resumen, los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales
(SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se
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han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas
de bloques. Sin embargo, los escritos (ST e IL o STL) son listados de sentencias que describen las
funciones a ejecutar. Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto
determina que exista diversidad de lenguajes. Los programadores de aplicaciones familiarizados con el
área industrial prefieren lenguajes visuales, por su parte quienes tienen formación en electrónica e
informática optan, inicialmente por los lenguajes escritos. A continuación se expondrán las
características y funciones más básicas de este tipo de lenguajes así como un extracto representativo de
cada uno de ellos.
3.3.1- Programación en escalera vs lista de instrucciones
El lenguaje de diagrama de escalera es el lenguaje de PLC más utilizado y está diseñado para imitar la
lógica del relé o cableada. El diagrama de escalera es popular para aquellos que prefieren definir
acciones de control en términos de contactos de relé y bobinas, y otras funciones como instrucciones de
bloque. La Figura 5-15 muestra una comparación de la programación del diagrama de escalera y la
programación de lista de instrucciones. La Figura 5-15a muestra el circuito de control cableado del relé
original. La Figura 5-15b muestra el diagrama de escalera lógica equivalente programado en un PLC.
Tenga en cuenta cuán parecido se parece el programa de diagrama de escalera al circuito de relé
cableado. El direccionamiento de entrada / salida es generalmente diferente para cada fabricante de
PLC. La Figura 5-15c muestra cómo se podría programar el circuito cableado original utilizando el
lenguaje de programación de lista de instrucciones. Tenga en cuenta que la lista de instrucciones consta
de una serie de instrucciones que se refieren a las funciones básicas de compuerta lógica AND, OR y
NOT.
Figura 5-15 - Comparación del diagrama de escalera y la programación en lista de instrucciones.
3.3.2- Programación en bloque de función
La programación en bloques utiliza instrucciones que se programan como bloques conectados entre si
para realizar ciertas funciones. Los tipos típicos de bloques compuertas lógicas, temporizadores y
contadores. Los diagramas de bloques son similares en diseño a los diagramas de bloques eléctricos /
electrónicos utilizados para simplificar sistemas complejos. El concepto principal detrás de un diagrama de
bloques funcional es el flujo de datos. Los bloques están unidos para completar un circuito que satisface
un requisito de control. Los datos fluyen en una ruta desde las entradas, a través de bloques de funciones
o instrucciones, y luego hasta las salidas.
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38
El uso de bloques de funciones para la programación de controladores lógicos programables (PLC) está
ganando una mayor aceptación. En lugar de la clásica representación de contactos y bobinas de
diagrama de escalera o programación lógica de escalera de relé, los bloques de funciones presentan una
imagen gráfica al programador con algoritmos subyacentes ya definidos. El programador simplemente
completa la información necesaria dentro del bloque para completar esa fase del programa. La Figura
516 muestra los equivalentes del diagrama de bloques de funciones a los contactos lógicos de escalera.
Figura 5-16 Diagramas de bloques de funciones equivalentes a contactos lógicos de escalera.
La Figura 5-17 ilustra cómo el diagrama de escalera y la programación del diagrama de bloques funcional
podrían usarse para producir la misma salida lógica. Para esta aplicación, el objetivo es encender la luz
piloto de precaución PL 1 siempre que tanto el interruptor del sensor 1 como el interruptor del sensor 2
estén cerrados. La lógica de escalera consiste en un solo peldaño a través de la alimentación. Este
peldaño contiene las dos instrucciones del sensor de entrada programadas en serie con la instrucción de
salida de luz piloto.
La solución de bloque de función consiste en un bloque lógico Booleano AND con dos etiquetas de
referencia de entrada para los sensores y una etiqueta de referencia de salida única para la luz piloto.
Tenga en cuenta que no hay rieles de alimentación en el diagrama de bloques de funciones.
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Figura 5-17 Diagramas de bloques de funciones equivalentes a contactos lógicos de escalera.
3.3.3- Diagrama de funciones secuenciales (SFC)
Este lenguaje de programación para los PLCs se trata de un método gráfico de modelado y descripción
de sistemas de automatismos secuenciales, en los que el estado que adquiere el sistema ante el cambio
de una entrada depende de los estados anteriores. Se trata de programas que están bien estructurados
y cuyos elementos básicos son las etapas, las acciones y las transiciones. De este modo, una secuencia
en SFC se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares y que se encuentran
conectadas entre sí por líneas verticales. Así, cada etapa representa un estado particular del sistema y
cada línea vertical a una transición. Estas transiciones están asociadas a una condición
“verdadero/falso”, dando paso así a la desactivación de la etapa que la precede y activación de la
posterior.
El lenguaje de programación de diagrama de función secuencial es similar a un diagrama de flujo de su
proceso. La programación SFC está diseñada para acomodar la programación de procesos más
complejos. Este tipo de programa se puede dividir en pasos con múltiples operaciones que ocurren en
ramas paralelas. Los elementos básicos de un programa de diagrama de funciones secuenciales son:
• Cuadro de estado: vienen a simbolizar una etapa o un momento en el proceso que se diferencia
de los demás. El cuadro inicial, que representa la situación de reset, se representa con un
cuadrado doble. A cada uno de estos cuadros se le asocia un número, además cada uno de los
cuadros tendrá una o varias acciones asociadas.
• Líneas de evolución: representan la unión entre actividades consecutivas, de modo que siempre se
recorrerán de arriba hacia abajo, de una etapa a otra. En estas líneas de evolución pueden
presentarse actividades secuenciales, divergencias o convergencias.
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• Transiciones en líneas de evolución: nos indicarán las condiciones lógicas que deben de darse en
el entorno para poder hacer una transición de un cuadro de estado al siguiente.
El funcionamiento del proceso es tal que se basará en la utilización de dos hechos:
• Una etapa se activará cuando estando activa la etapa inmediatamente anterior a ella se cumplan
las condiciones de transición que se reflejan en la línea de evolución que conecta una etapa con la
siguiente. En dicho momento se realizará la transición entre estas dos etapas, desactivándose la
etapa anterior y activándose la nueva etapa.
• Una acción se deberá ejecutar si la etapa a la que está asociada está activa. Una vez obtenida la
secuencia del programa en Grafcet lo siguiente será la implementación en el lenguaje apropiado
para el autómata programable, controlador o sistema escogido. La traducción es bastante
sistemática y sencilla.
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Aplicación práctica diagrama de funciones secuenciales
Pongamos por ejemplo la implementación de un sistema tal que funcione como una lavadora, pero de
manera algo más sencilla. Como etapa inicial tendremos el estado de reposo. La lavadora permanecerá
en dicho estado hasta que un usuario pulse el botón de marcha. Una vez pulsado el botón comenzará un
ciclo de lavado en el que el motor girará a velocidad V1 durante 100 vueltas. Cuando concluya este
proceso girará en sentido contrario a velocidad V1 durante 100 vueltas. Tras esto permanecerá parado
durante un minuto. Finalmente antes de volver al estado de reposo hará el proceso de centrifugado, en
el que girará durante 200 vueltas a velocidad V2 y después esperará Otro minuto.
Ejemplo de diagrama de funciones secuenciales (SFC)
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3.3.4- Texto estructurado (ST)
El texto estructurado es un lenguaje de texto de alto nivel utilizado principalmente para implementar
procedimientos complejos que no se pueden expresar fácilmente con lenguajes gráficos. El texto
estructurado usa declaraciones para definir qué ejecutar. La Figura 5-19 ilustra cómo la programación de
texto estructurado y diagrama de escalera podría usarse para producir la misma salida lógica. Para esta
aplicación, el objetivo es energizar SOL 1 cuando exista cualquiera de las dos condiciones de circuito
siguientes:
• Los interruptores del sensor 1 y del sensor 2 deben estar cerrados.
• Los interruptores del Sensor 3 y Sensor 4 deben estar cerrados y el interruptor del sensor 5 está
debe estar abierto.
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Capítulo 4- Instrucciones básicas
4.1- Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto
El símbolo de la instrucción Examinar si está cerrado (XIC) se muestra en la Figura 5-20. La instrucción XIC.
Esta instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está cerrado.
Figura 5-20 Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto
Lo hace examinando el bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente
manera:
• El bit de memoria se establece en 1 o 0 según el estado del dispositivo de entrada (físico) o la
dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit.
• Un 1 corresponde a un estado verdadero o en condición.
• Un 0 corresponde a un estado falso o condición de apagado.
• Cuando la instrucción Examine-on está asociada con una entrada física, la instrucción se
establecerá en 1 cuando hay una entrada física (se aplica voltaje al terminal de entrada), y 0
cuando no hay una entrada física presente (no se aplica voltaje a El terminal de entrada).
•
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44
4.2- Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado
El símbolo de la instrucción Examinar si está abierto (XIO) se muestra en la Figura 5-21. Esta funciona como
un contacto de relé normalmente cerrado. Asociado con cada instrucción XIO hay un bit de memoria
vinculado al estado de un dispositivo de entrada o una condición lógica interna en un renglón. Esta
instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está abierto. Lo hace examinando el
bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente manera:
• Al igual que con cualquier otra entrada, el bit de memoria se establece en 1 o 0, según el estado
del dispositivo de entrada (físico) o la dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit.
• Cuando la instrucción XIO se usa para examinar una entrada física, la instrucción se interpretará
como falsa cuando haya una entrada física (voltaje) presente (el bit es 1) y se interpretará como
verdadera cuando no haya entrada física presente (el bit es 0).
Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado
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4.3- Instrucción de salida Output Energize (OTE)
El símbolo de la instrucción bobina de salida, Output Energize (OTE) se muestra en la Figura 5-23. La
instrucción OTE se ve y funciona como una bobina de relé y está asociada con un bit de memoria.
Esta instrucción le indica al PLC que energice (encienda) o desenergice (apague) la salida. El procesador
hace que esta instrucción sea verdadera (análoga a la activación de una bobina) cuando hay una ruta
lógica de instrucciones XIC y XIO verdaderas en el renglón. El funcionamiento de la instrucción Output
Energize se puede resumir de la siguiente manera:
• El bit de estado de la instrucción Output Energize direccionada se establece en 1 para energizar la
salida y en 0 para desenergizar la salida.
• Si se establece una ruta lógica verdadera con las instrucciones de entrada en el renglón, la
instrucción OTE se activa y el dispositivo de salida conectado a su terminal se activa.
• Si no se puede establecer un camino lógico verdadero o las condiciones del renglón se vuelven
falsas, la instrucción OTE se desactiva y el dispositivo de salida conectado a él se apaga.
A veces, los programadores principiantes que están acostumbrados a pensar en términos de circuitos de
control de relés cableados tienden a usar el mismo tipo de contacto (NO o NC) en el programa de lógica de
escalera que corresponde al tipo de interruptor de campo conectado a la entrada discreta. Si bien esto es
cierto en muchos casos, no es la mejor manera de pensar. Un mejor enfoque es separar la acción del
dispositivo de campo de la acción de los bits del PLC como se ilustra en la Figura 5-24. Una señal presente
hace que el bit NO (1) sea verdadero; una señal ausente hace que el bit NO (0) sea falso. Lo contrario es
Roni Domínguez Programación de PLC
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cierto para un bit NC. Una señal presente hace que el bit NC (1) sea falso; una señal ausente hace que el bit
NC (0) sea verdadero.
Figura 5-24 Separando la acción del circuito exterior y el programa en el PLC
La función principal del programa de diagrama de lógica de escalera es controlar las salidas en función
de las condiciones de entrada, como se ilustra en la Figura 5-25. Este control se logra mediante el uso de
lo que se conoce como peldaño de escalera. En general, un renglón consiste en un conjunto de
condiciones de entrada, representadas por instrucciones de contacto, y una instrucción de salida al final
del renglón, representada por el símbolo de la bobina.
Figura 5-25 Diagrama de lógica de escalera
Se hace referencia a cada símbolo de contacto o bobina con una dirección que identifica lo que se está
evaluando y lo que se está controlando. La misma instrucción de contacto se puede utilizar en todo el
Roni Domínguez Programación de PLC
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programa siempre que sea necesario evaluar esa condición. Si bien esto es cierto para las instrucciones
de contacto XIO y XIC, no se puede decir lo mismo de las instrucciones de la bobina OTE. Un error
común para el programador novato es colocar la misma instrucción OTE direccionada en varios peldaños
dentro del mismo programa. Esta práctica se debe evitar ya que conducirá a resultados impredecibles
del programa. El número de relés lógicos de escalera e instrucciones de entrada y salida está limitado
solo por el tamaño de la memoria. La mayoría de los PLC permiten más de una salida por peldaño.
Para que una salida se active o energice, debe existir al menos una ruta lógica verdadera de izquierda a
derecha, como se ilustra en la Figura 5-26. Una ruta cerrada completa se conoce como que tiene
continuidad lógica. Cuando existe continuidad lógica en al menos un camino, se dice que la condición de
renglón y la instrucción de salida OTE o bobina son verdaderas. La condición de renglón y la instrucción
OTE son falsas si no se ha establecido una ruta de continuidad lógica. Durante la operación del
controlador, el procesador evalúa la lógica del renglón y cambia el estado de las salidas de acuerdo con
la continuidad lógica de los renglones.
Figura 5-26 Continuidad lógica
4.4- Direccionamiento de instrucciones
Para completar la entrada de una instrucción de tipo relé, debe asignar una dirección a cada instrucción.
Esta dirección indica qué entrada del PLC está conectada a qué dispositivo de entrada y qué salida del
PLC controlará qué dispositivo de salida.
El direccionamiento de entradas y salidas reales, así como las internas, depende del modelo de PLC
utilizado. Los formatos de direccionamiento pueden variar de una familia de PLC a otra, así como para
diferentes fabricantes. Estas direcciones se pueden representar en decimal, octal o hexadecimal según
el sistema de números utilizado por el PLC. La dirección identifica la función de una instrucción y la
vincula a un bit particular en la porción de la tabla de datos de la memoria. La Figura 5-27 muestra el
formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500. Las direcciones contienen el
número de ranura del módulo donde están conectados los dispositivos de entrada o salida. Las
direcciones están formateadas como tipo de archivo, número de archivo, número de ranura y bit.
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En los PLC modulares SLC 500, el procesador o CPU está ubicado en el Slot o ranura “0”, mientras que
los módulos de entradas y salidas se ubican en las demás ranuras.
En este ejemplo la entrada está en el terminal o bit de entrada 12, en el slot 3 del PLC, por lo que la
dirección en el programa para los contactos se escribe como I:3/12
Mientras que la salida está ubicada en el terminal o bit de salida 6 en el slot 4, por lo que la dirección en el
programa para las bobinas de salidas se escribe como O:4/6
Figura 5-27 Formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500.
En el caso de los PLC Allen-Bradley compacto como por ejemplo el Micrologix 1000 la dirección de sus
salidas y entradas están en el slot “0” cero en el mismo procesador o CPU, por lo que una entrada se
puede direccionar por ejemplo:
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49
El pulsador C, como está conectado en el terminal o Bit número 3 se direcciona como:
I:0/3
La bombilla Yellow, como está conectada en el terminal o Bit número 2 se direcciona como:
O:0/2
Por lo que en estas direcciones asignadas es que se programarán las salidas o entradas a ejecutar.
4.5- Instrucciones de rama o brach
Las instrucciones rama se utilizan para crear rutas paralelas de instrucciones de condición de entrada. Esto
permite más de una combinación de condiciones de entrada (lógica OR) para establecer la continuidad
lógica en un renglón. La figura 5-29 ilustra una instrucción de ramificación típica. El renglón será verdadero
si cualquiera de las instrucciones A o B es verdadera.
Figura 5-29 Instrucción de ramificación típica.
La ramificación de entrada mediante la formación de ramificaciones paralelas se puede utilizar en su
programa de aplicación para permitir más de una combinación de condiciones de entrada. Si al menos
una de estas ramas paralelas forma una ruta lógica verdadera, la lógica del renglón es verdadera y la
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salida se activará. Si ninguna de las ramas paralelas completa una ruta lógica, no se establece la
continuidad lógica del renglón y la salida se desactivará. En el ejemplo que se muestra en la Figura 5-30,
A y B, o C proporcionan continuidad lógica y energizan la salida D.
Figura 5-30 Ramas de entrada paralelas.
En la mayoría de los modelos de PLC, se pueden establecer ramas en las partes de entrada y salida de un
renglón. Con la ramificación de salida, puede programar salidas paralelas en un renglón para permitir
que una ruta lógica verdadera controle múltiples salidas, como se ilustra en la Figura 5-31. Cuando la
ruta del renglón se hace verdadera, todas las salidas paralelas se vuelven verdaderas. En el ejemplo que
se muestra, A o B proporcionan una ruta lógica verdadera a las tres instrucciones de salida: C, D y E.
Figura 5-31 Conexión de salida en paralelo
Algunos fabricantes de PLC prácticamente no tienen limitaciones en los elementos de serie permitidos,
ramificaciones paralelas o salidas. Para otros, puede haber limitaciones en el número de instrucciones
de contacto en serie que se pueden incluir en un peldaño de un diagrama de escalera, así como
limitaciones en el número de ramas paralelas. Además, hay una limitación adicional con algunos PLC:
solo una salida por renglón y la salida debe ubicarse al final del renglón. La única limitación en el número
de peldaños es el tamaño de la memoria. La Figura 5-36 muestra el diagrama de limitación de matriz
para un PLC típico. Es posible un máximo de siete líneas paralelas y 10 contactos en serie por peldaño.
Figura 5-36 Diagrama matriz de contacto y su limitación en PLC.
4.6- Instrucción de relé interno (B3)
La mayoría de los PLC tienen un área de memoria asignada para lo que se conoce como bits de
almacenamiento interno. Estos bits de almacenamiento también se denominan salidas internas, bobinas
internas, relés de control interno o simplemente bits internos. Las salidas internas son señales de
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encendido / apagado generadas por lógica programada. A diferencia de una salida discreta, una salida
interna no controla directamente un dispositivo de campo de salida. La salida interna funciona como
cualquier salida controlada por lógica programada; sin embargo, la salida se usa estrictamente para fines
internos.
La ventaja de usar salidas internas es que hay muchas situaciones en las que se requiere una instrucción de
salida en un programa pero no se necesita conexión física a un dispositivo de campo. Si no hay salidas
físicas conectadas a una dirección de bit, la dirección puede usarse como un punto de almacenamiento
interno. El usuario puede programar bits o puntos de almacenamiento interno para realizar funciones de
relé sin ocupar una salida física. De esta forma, las salidas internas pueden minimizar los requisitos de
puntos del módulo de salida siempre que sea práctico.
Las salidas internas son simples bit que son almacenados en la memoria y se direccionan como tales. Los
controladores SLC 500 o de la serie Micrologix utilizan el archivo de bits B3 para el almacenamiento. El
direccionamiento para el bit B3: 1/3 ilustrado en la Figura 5-41 consiste en el número de archivo seguido
de palabras y números de bits.
Figura 5-41 Los controladores SLC 500 y Micrologix usan el archivo de bits B3 para el direccionamiento
de bits interno.
Se puede usar un relé de control interno cuando un programa requiere más contactos en serie de los que
permite el renglón. La Figura 5-42 muestra un circuito que permite solo 7 contactos en serie cuando 12
son realmente necesarios para la lógica programada. Para resolver este problema, los contactos se
dividen en dos peldaños. El renglón 1 contiene siete de los contactos requeridos y está programado para
controlar la bobina de relé interna B3:1/3. La dirección del primer contacto programado en el renglón 2
es B3:1/3 seguido de los cinco contactos restantes y la salida discreta. Cuando la lógica que controla la
salida interna es verdadera, el bit de referencia B3:1/3 se activa o establece en 1. La ventaja de un bit de
almacenamiento interno de esta manera es que evita que se utilice un bit de salida.
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52
Figura 5-42 Control de relé interno programado.
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Capítulo 5- Desarrollo de programas
básicos
5.1- Circuito de retención
Los circuitos retención son muy comunes tanto en la lógica del relé como en la lógica del PLC.
Esencialmente, un circuito retención es un método para mantener el flujo de corriente después de
presionar y soltar un interruptor momentáneo. En este tipo de circuitos, el contacto de retención
generalmente está en paralelo con el dispositivo momentáneo.
El circuito de parada / arranque del motor que se muestra en la Figura 6-46 es un ejemplo típico de un
circuito de retención. El circuito cableado consiste en un botón STOP de parada normalmente cerrado
en serie con un botón START de inicio normalmente abierto. El contacto auxiliar de retención del
contactor está conectado en paralelo con el botón START de arranque para mantener la bobina de
arranque energizada cuando se suelta el botón START de arranque. Observar que el botón STOP se
programa con un contacto abierto XIC, esto es debido a que como el pulsador STOP tiene un contacto
N.C ya está mandando un bit con una entrada lógica 1, es decir manda a cerrar el contacto STOP
programado ( el color verde en sus extremos indica que está cerrado).
Figura 6-46 Circuito de retención programado y cableado.
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La Figura 6-47 muestra un diagrama de cableado del PLC del circuito de retención del motor utilizando un
controlador Allen-Bradley Pico. El controlador se programa utilizando la lógica de escalera. Cada
elemento de programación se puede ingresar directamente a través de la pantalla. Este controlador
también le permite programar el circuito desde una computadora personal utilizando el software de
programación PicoSoft.
Figura 6-47 Cableado de las entradas y salidas para el arranque/paro de un motor utilizando un PLC Allen-
Bradley Pico.
5.2- Circuito de enclavamiento
Se utiliza un circuito de enclavamiento eléctrico para evitar que un equipo funcione bajo ciertas
condiciones potencialmente peligrosas o indeseables. La Figura 6-48 muestra un circuito de control de relé
cableado de tres motores interconectado eléctricamente para evitar que los motores operen
accidentalmente en un orden diferente a su secuencia apropiada. La característica de enclavamiento del
circuito se puede resumir de la siguiente manera:
• El motor 1 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 2. El contacto
de enclavamiento auxiliar NO M1-2 se utiliza para este propósito.
• El motor 2 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 3.
• El contacto de enclavamiento auxiliar NO M2-2 se utiliza para este propósito.
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Figura 6-48 Circuito de control de secuencial de tres motores utilizando lógica cableada.
La Figura 6-49 muestra un programa de PLC equivalente al circuito cableado.
Figura 6-49 Programa de PLC equivalente al circuito de control secuencial con lógica cableado.
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El enclavamiento con pulsadores es uno de los métodos para evitar que dos cargas se energicen
simultáneamente. El circuito de enclavamiento con pulsadores de la Figura 6-50 está diseñado para evitar
que los solenoides SOL-A y SOL-B se energicen al mismo tiempo.
Figura 6-50 Circuito de enclavamiento con pulsadores utilizando lógica cableado.
La característica de enclavamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera:
• Cada botón está equipado con un conjunto de contactos momentáneamente normalmente
abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC) conectados mecánicamente entre sí.
• El contacto NC del botón SOL-A está conectado en serie con el contacto NO del botón SOL-B.
• El contacto NA del botón SOL-A está conectado en serie con el contacto NC del botón SOL-B.
• Cuando se presiona el botón SOL-A, su contacto NO completa el circuito a SOL A y sus contactos
NC abren la ruta actual a SOL-B.
• Cuando se presiona el botón SOL-B, su contacto NO completa el circuito a SOL-B y sus contactos
NC abren la ruta actual a SOL-A.
• Cuando se presionan ambos botones, ninguno de los solenoides se activará.
La Figura 6-51 muestra un programa de PLC equivalente al circuito cableado implementado utilizando solo
dos pulsadores NO.
Figura 6-51 Programa de PLC equivalente al circuito de enclavamiento con pulsadores con lógica
cableado.
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5.3- Enclavamiento de salida (OTL) y desenclavamiento de salida
(OTU)
OTL y OTU son instrucciones de salida retentivas. OTL sólo puede activar un bit, en cambio, OTU sólo
puede desactivar un bit. Estas instrucciones se usan generalmente en parejas, con ambas instrucciones
direccionando el mismo bit.
Su programa puede examinar un bit controlador por instrucciones OTL y OTU tantas veces como sea
necesario.
Figura 6-54 Operación de la salida LATCH y UNLATCH
5.3.1- Funcionamiento del OTL
Cuando asigna una dirección a la instrucción OTL que corresponde a la dirección de una salida física, el
dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está activado cuando el bit está establecido
(activado o habilitado).
Cuando las condiciones de renglón se convierten en falsas (después de ser verdaderas), el bit permanece
establecido y el dispositivo de salida correspondiente permanece activado.
Una vez habilitada, la instrucción de enclavamiento indica al controlador que active el bit direccionado.
Desde ese momento en adelante, el bit permanece activado, pese a la condición del renglón, hasta que
el bit esté desactivado (típicamente por una instrucción OTU en otro renglón).
5.3.2- Funcionamiento del OTU
Cuando asigna una dirección a la instrucción OTU que corresponde a la dirección de una salida física, el
dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está desactivado cuando el bit está restablecido
(desactivado o inhabilitado).
La instrucción de desenclavamiento indica al controlador que desactive el bit direccionado. Desde ese
momento en adelante, el bit permanece desactivado, pese a la condición del renglón, hasta que esté
activado (típicamente por una instrucción OTL en otro renglón).
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5.3.3- Ejemplo de uso de salida LATCH y UNLATCH
El funcionamiento de la salida LATCH y UNLATCH se ilustra en el programa de escalera de la Figura 6-55. El
funcionamiento del programa se puede resumir de la siguiente manera:
• Tanto la bobina de LACTH (L) como la UNLATCH (U) tienen la misma dirección (O: 2/5).
• Cuando el botón de encendido (I: 1/0) se acciona momentáneamente, el peldaño de retención se
vuelve verdadero y el bit de estado de retención (O: 2/5) se establece en 1, por lo que la salida de
luz se enciende. El bit de estado permanecerá establecido en 1 cuando se suelte el botón.
• Cuando el botón de apagado (I: 1/1) se acciona momentáneamente, el renglón de
desenclavamiento se vuelve verdadero y el bit de estado (O: 2/5) se restablece de nuevo a 0 y la
luz se apaga. El bit de estado permanecerá restablecido a 0 cuando se suelta el botó
Figura 6-55 Operación de la salida LATCH y UNLATCH
5.4- Programación de un proceso
El proceso que se muestra en la Figura 6-56 se utilizará para controlar el nivel de agua en un tanque de
almacenamiento encendiendo o apagando una bomba de descarga. Los modos de operación se deben
programar de la siguiente manera:
• Posición OFF: la bomba de agua se detendrá si está funcionando y no arrancará si se detiene.
• Modo manual: la bomba arrancará si el agua del tanque está en cualquier nivel, excepto bajo.
• Modo automático: si el nivel de agua en el tanque alcanza un punto alto, la bomba de agua
arrancará para que el agua pueda eliminarse del tanque, bajando así el nivel. o Cuando el nivel del
agua alcanza un punto bajo, la bomba se detendrá.
• Luces indicadoras de estado: luz de funcionamiento de la bomba de agua (verde) o Luz de estado
de bajo nivel de agua (rojo) o Luz de estado de alto nivel de agua (amarillo)
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Figura 6-56 Proceso utilizado para controlar el nivel de agua en un tanque de almacenamiento.
La Figura 6-57 muestra un programa que puede usarse para implementar el control del nivel de agua en el
tanque de almacenamiento. Las instrucciones de LATCH y UNLATCH forman parte del programa. El
funcionamiento del programa se puede resumir de la siguiente manera:
• Se utiliza un bit de almacenamiento interno para la salida LATCH en vez de una salida discreta real.
Tanto el LATCH como el UNLATCH tienen las mismas direcciones.
• La instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigida al interruptor de ON/OFF evita que el
motor de la bomba arranque en cualquier condición cuando está en el estado apagado.
• En el modo MAN, la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigida al interruptor del sensor
de nivel bajo (low level) permite que el motor de la bomba funcione solo cuando el interruptor del
sensor de nivel bajo está cerrado.
• En el modo AUTO, cada vez que el interruptor del sensor alto (high level) se cierra
momentáneamente, la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigido a el, energizará la
bobina de salidad LATCH. La bomba comenzará a funcionar y continuará funcionando hasta que la
bobina de salida UNLATCH se active mediante la instrucción o contacto N.C (XIO) del renglón 3
dirigida al interruptor del sensor de nivel bajo.
• La luz de estado de funcionamiento de la bomba está controlada por el renglón 4, esto con un
contacto N.O activará la salida G.
• La luz de estado de bajo nivel se controla mediante la instrucción o contacto N.C (XIO) del renglón
5 dirigida al interruptor del sensor de nivel bajo.
• La luz de estado de alto nivel se controla mediante la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón
6, dirigida al interruptor de nivel alto.
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Figura 6-57 Programa utilizado para implementar el control del nivel de agua en el tanque de
almacenamiento
La Figura 6-58 muestra un diagrama de cableado y un formato de direccionamiento del módulo de E / S
típico para el programa de control de nivel de agua implementado utilizando un controlador modular
SLC 500 de Allen-Bradley. La fuente de alimentación del chasis tiene una potencia nominal
relativamente pequeña y se utiliza para suministrar alimentación de CC a todos los dispositivos
montados físicamente en el plano posterior del bastidor del PLC. En esta aplicación, se utiliza una fuente
de alimentaciónde 24 VCC para los dispositivos de entrada y una fuente de alimentación de 120 VCA
para los dispositivos de salida. Esto permite que una señal de control de bajo voltaje de 24 voltios
controle dispositivos de salida de 240 voltios. Los controladores SLC 500 utilizan un sistema de dirección
basado en rack / ranura donde la ubicación de la ranura de los módulos de E / S en el rack establece la
dirección del PLC. Las direcciones para los dispositivos de campo de esta aplicación en particular se
muestran a continuación:
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Figura 6-58 Programa de control del nivel del agua implementado utilizando un controlador modular SLC
500 de Allen-Bradley.
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Figura 6-58 Programa de control del nivel del agua implementado utilizando un controlador modular SLC
500 de Allen-Bradley.
5.5- Circuito Jog
La Figura 6-68 muestra un circuito de control de jog cableado que incorpora un relé de control de jog. El
funcionamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera:
• Al presionar el botón START de inicio se completa el circuito para la bobina activar la bobina CR,
cerrando los contactos CR1 y CR2.
• El contacto CR1 completa el circuito para la bobina M, arrancando el motor.
• El contacto de retención M se cierra; esto mantiene el circuito para la bobina M.
• Al presionar el botón de jog se activa la bobina M solamente, arrancando el motor. Ambos
contactos CR permanecen abiertos, y la bobina CR está desenergizada. La bobina M no
permanecerá energizada cuando se suelte el botón de avance.
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Figura 6-68 Circuito Jog con relé de control
La Figura 6-69 muestra un programa de PLC equivalente al circuito de jog de relé cableado. Tenga en
cuenta que la función del relé de control ahora se realiza mediante una instrucción PLC interna (B3: 1/0).
Figura 6-69 Programa equivalente del PLC del circuito de jog de relé cableado.
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5.6- Automatización de proceso de llenado continuo
La Figura 6-73 muestra el boceto de una operación de llenado continuo. Este proceso requiere que las
cajas que se mueven en un transportador se posicionen y llenen automáticamente.
La secuencia de operación para la operación de llenado continuo es la siguiente:
• Arranca el transportador cuando se presione momentáneamente el botón START de arranque.
• Detenga el transportador cuando se presione momentáneamente el botón STOP de parada.
• Energice la luz RUN de estado de ejecución cuando el proceso esté operando.
• Energice la luz STANDBY de estado de espera cuando el proceso esté detenido.
• Pare el transportador cuando el borde derecho de la caja esté primero detectado por el fotosensor
(Photo Switch).
• Con la caja en posición y el transportador parado, abra la válvula solenoide y deje que se llene la
caja. Cuando el sensor de nivel detecte que la caja se llena desactiva la valvula solenoide• Energice
la luz completa cuando la caja esté llena.
• La luz FULL encender cuando la caja se llene y debe permanecer energizado hasta que la caja se
mueva.
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65
Figura 6-74 Programa de PLC de operación de llenado continuo.
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66
Capítulo 6- Cableado de entradas y
salidas
6.1- Conexión de una botonera de arranque-paro (Start/Stop)
Para la conexión de la botonera START/STOP se conecta el STOP en la entrada I/0 y el START en la entrada
I/1, observar que el común de las botoneras se alimenta con el positovo (+), mientras que el común
COM0 del PLC se alimenta con el terminal negativo (-), esto para cerrar el circuito interno en el PLC.
Otra forma de conectar la botonera es invirtiendo la polaridad del negativo por el positivo, esto no afecta
en el funcionamiento, pero si la señal que envía los pulsadores el negativa, el común COM0 del PLC
ahora debe ser positivo (+).
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67
Si se va a utilizar dos comunes en el PLC COM0 y COM1 debe procurarse de que si la señal que envía los
pulsadores es negativa, los comunes ahora deben alimentarse con el terminal positivo. En el siguiente
ejemplo se observa una conexión errónea, ya que no se puede conectar el terminal negativo al COM1,
porque el pulsador START envía una señal negativa al cerrarse y no completa el circuito.
La forma correcta de conectar dos entradas en diferente comunes del PLC es:
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68
6.2- Conexión de una botonera Foward-Reverse
Para la inversión de giro desde una estación Foward-Reverse se conecta como se indica a continuación:
6.3- Conexión de contacto de overload
Si se quiere realizar alguna función al existir una sobrecarga detectada por el relé térmico la señal
generada por el contacto N.O se puede utilizar para encender luces pilotos que indiquen la falla, o
desactivar algún contactor que contrala a un motor. Para conectar el contacto de un relé térmico a un
PLC, en este caso es suficiente con utilizar el contacto N.O (97-98), ya que con la programación del PLC
cuando exista la sobrecarga se puede utilizar el contacto de diferentes formas. Observar que en el
tornillo 97 se alimenta con el terminal positivo, luego el terminal 98 se lleva a la entrada I/0, el común
del PLC COM0 se completa con el terminal negativo.
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6.4- Conexión de sensores electromecánicos
Los sensores electromecánicos detectan un fenómeno físico, como calor, presión, nivel de líquido, etc.,
esto accionando algún mecanismo que opera sobre los contactos eléctricos del dispositivo. En el
siguiente ejemplo se observa como se conecta un interruptor final de carrera. Notar que el contacto NO
es alimentado por el terminal positivo y este luego va la entrada I/0.
Los sensores electromecánicos cuentan generalmente básicamente con dos terminales, un extremo se
alimenta con el terminal positivo el otro extremo se lleva a la entrada correspodiene y se completa de
alimentar el PLC por los comunes COM0 y COM1 con el terminal negativo.
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6.5- Conexión de sensores de presencia
6.5.1- Conexión un sensor de presencia a 3 hilos PNP
Los sensores de 3 hilos cuentan con tres cables con los colores siguientes: marrón (Brown) para su
alimentación positiva (+), azul (Blue) para su alimentación negativa, negro (Black) para controlar la
carga. Los sensores PNP envían una señal positiva por el terminal negro, por lo que para completar el
circuito por el común COM0 debe alimentarse con el terminal negativo.
Si en dado caso se alimenta el COM0 con el terminal positivo, en sensor no tendrá ningún efecto en la
entrada I/0 cuando este detecte la presencia de algún objeto. En la siguiente conexión se cometió el
error de alimentar el COM0 con el terminal positivo.
Si se quiere conectar varior sensores se alimenta todos los terminales marrones con el positivo, todos los
terminales azules con el negativo. El terminal negro se conecta a su entrada correspondiente.
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6.5.2- Conexión un sensor de presencia a 3 hilos NPN
Los sensores NPN envían una señal negativa en su salida, terminal negro, por lo que para completar el
circuito en el PLC el común debe alimentarse con el terminal positivo.
Un error típico en la conexión de un sensor NPN es alimentar el común con el terminal negativo.
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1.1.1- Conexión dos sensores de presencia a 3 hilos PNP y NPN
Para la conexión de dos sensores NPN y PNP estos no pueden compartir la misma zona de entrada del PLC.
En este caso, el sensor NPN se conecta en la zona COM0 alimentado por el terminal negativo, mientras
que el sensor PNP se conecta en la zonza COM1 alimentado por el terminal positivo.
Si el sensor PNP por ejemplo se conectara en la entrada I/1 este no tendría ningún efecto en a entrada
cuando se detecte un objeto, solo trabajaría correctamente el sensor NPN ya que tiene el COM0
correctamente polarizado.
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1.1.1- Conexión dos sensores de presencia a 2 hilos
Un sensor a 2 hilos DC posee un terminal marron para su alimentación positiva, un terminal azul para su
alimentación negativa. Si el sensor envía la señal de control por el terminal negativo debe completarse
el circuito alimentando el COM0 con el negativo, ya que se encuentra alimentado por el terminal marrón
con el positivo.
Si el sensor envía la señal de control por el terminal positivo debe completarse el circuito alimentando el
COM0 con el positivo, ya que se encuentra alimentado por el terminal azul con el negativo.
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PLC RSLogix 500

  • 1. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PROGRAMACIÓN DE PLC BASADO EN RSLOGIX 500 R O N I D O M Í N G U E Z 2 0 2 0
  • 2. Roni Domínguez Programación de PLC 2 Controladores Lógicos Programables Programación de PLC basados en RS Logix 500 Roni Domínguez Pagina Web FARADAYOS
  • 4. Roni Domínguez Programación de PLC 4 TABLA DE CONTENIDO Capítulo 1- Introducción a los controladores lógicos programables (PLC) .......9 1.1- Concepto de PLC .............................................................................................................................................9 1.2- Ventajas del PLC............................................................................................................................................10 1.3- Campos de Aplicación de los PLC..................................................................................................................11 1.4- Marcas de PLCs utilizadas .............................................................................................................................12 1.5- El PLC en los tableros de control...................................................................................................................12 1.6- Estructura del PLC.........................................................................................................................................15 1.7- Equipos o dispositivos de programación ......................................................................................................17 1.8- Clasificación de los PLC .................................................................................................................................19 Capítulo 2- Fundamentos de circuitos lógicos ..............................................27 2.1- Función AND .................................................................................................................................................27 1.1- Función OR....................................................................................................................................................28 2.2- Función NOT..................................................................................................................................................30 2.3- Función XOR..................................................................................................................................................32 Capítulo 3- Introducción a la programación .................................................33 3.1 - Data Files...........................................................................................................................................................33 3.2 - Escaneo de programa........................................................................................................................................35 3.3- Tipos de lenguaje de programación..............................................................................................................36 Capítulo 4- Instrucciones básicas.................................................................43 4.1- Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto.......................................................................43 4.2- Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado......................................................................44 4.3- Instrucción de salida Output Energize (OTE) ................................................................................................45 4.4- Direccionamiento de instrucciones ..............................................................................................................47 Capítulo 5- Desarrollo de programas básicos ...............................................53 5.1- Circuito de retención ....................................................................................................................................53 5.2- Circuito de enclavamiento ............................................................................................................................54 5.3- Enclavamiento de salida (OTL) y desenclavamiento de salida (OTU)...........................................................57 5.4- Programación de un proceso........................................................................................................................58 5.5- Circuito Jog....................................................................................................................................................62 5.6- Automatización de proceso de llenado continuo.........................................................................................64
  • 5. Roni Domínguez Programación de PLC 5 Capítulo 6- Cableado de entradas y salidas..................................................66 6.1- Conexión de una botonera de arranque-paro (Start/Stop)..........................................................................66 6.2- Conexión de una botonera Foward-Reverse ................................................................................................68 6.3- Conexión de contacto de overload...............................................................................................................68 6.4- Conexión de sensores electromecánicos......................................................................................................69 6.5- Conexión de sensores de presencia..............................................................................................................70 6.6- Conexión de salidas.......................................................................................................................................74 Capítulo 7- RSLogix 500 y RSLinx Classic.......................................................78 7.1- RSlinx Classic .................................................................................................................................................78 7.2- RSLogix 500 ...................................................................................................................................................81 7.3- Configuración de las comunicaciones del sistema en RSlogix500................................................................86 7.4- Crear un programa en RSLogix......................................................................................................................87 7.5- Descarga de un programa del computador al PLC........................................................................................89 7.6- Subir archivo del PLC a la computadora .......................................................................................................93 7.7- Forces............................................................................................................................................................96 7.8- Agregar modulos I/O al PLC ..........................................................................................................................98 Capítulo 8- Programación de temporizadores o timers .............................. 101 8.1- Timer On-Delay (TON).................................................................................................................................102 8.2- Timer Off-Delay (TOF).................................................................................................................................107 8.3- Timer retentivo (RTO) .................................................................................................................................109 8.4- Temporizadores en cascada........................................................................................................................111 Capítulo 9- Programación de contadores................................................... 117 9.1- Contadores ascendentes / Up-Counter (CTU) ............................................................................................118 9.2- One–Shot Rising (OSR)................................................................................................................................124 9.3- Contador descendente/ Down-Counter (CTD) ...........................................................................................126 9.4- Contadores en cascada ...............................................................................................................................130 9.5- Combinación de funciones de contador y temporizador ...........................................................................134 Capítulo 10- Instrucciones de comparación ............................................... 138 10.1- Igual (EQU) ..............................................................................................................................................138 10.2- No igual (NEQ).........................................................................................................................................139 10.3- Mayor que (GRT).....................................................................................................................................139 10.4- Menor que (LES)......................................................................................................................................140
  • 6. Roni Domínguez Programación de PLC 6 10.5- Mayor o igual (GEQ)................................................................................................................................140 10.6- Menor o igual (LEQ) ................................................................................................................................141 10.7- Límite (LIM).............................................................................................................................................143 10.8- Enmascarada para igualdad (MEQ).........................................................................................................145 10.9- Programas de manipulación de datos ....................................................................................................146 10.10- Control de lazo cerrado................................................................................................................................149 10.11- Entradas y salidas analógicas.......................................................................................................................150 Capítulo 11- Instrucciones de control de programa.................................... 157 11.1- Master Control Reset (MCR)...................................................................................................................157 11.2- JUMP (JMP) .............................................................................................................................................159 11.3- Funciones de subrutina...........................................................................................................................161 Capítulo 12- Instrucciones de manejo de datos.......................................... 167 12.1- Operaciones de transferencia de datos..................................................................................................168 12.2- Instrucción de movimiento de datos / move (MOVE) ............................................................................169 12.3- File/ Archivo............................................................................................................................................173 12.4- Copiar archivo/file copy (COP) y archivo de relleno/ fill file (FLL) .................................................................174 12.5- Funciones lógica......................................................................................................................................177 Capítulo 13- Instrucciones matemáticas ........................................................5 13.1- Suma o adición (ADD) .................................................................................................................................6 13.2- Restar o sustracción (SUB)..........................................................................................................................8 1.1- Multiplicación (MUL).......................................................................................................................................9 13.3- División (DIV).............................................................................................................................................12 13.4- Raíz cuadrada (SQR)..................................................................................................................................13 13.5- Negación (NEG).........................................................................................................................................14 13.6- Clear (CLR).................................................................................................................................................14 13.7- Convertir a BCD (TOD)...............................................................................................................................15 13.8- Conversión de BCD (FRD)..........................................................................................................................15 Capítulo 14- Secuenciadores e instrucciones de registro ..............................18 14.1- Programas utilizando secuenciadores ......................................................................................................24 14.2- Comparación de secuenciador (SQC)........................................................................................................27 14.3- Desplazamiento de registro de bits/ Bit Shift Registers ...........................................................................29
  • 7. Roni Domínguez Programación de PLC 7 Capítulo 15- Instalación, mantenimiento y reparación de sistemas con PLC .............................................................................................................38 15.1- Requerimientos de energía y circuitos de seguridad................................................................................39 15.2- Circuito de seguridad ................................................................................................................................40 15.3- Ruido eléctrico ..........................................................................................................................................43 15.4- Corrientes de fugas en entradas y salidas ................................................................................................46 15.5- Sistema de puesta a tierra ........................................................................................................................47 15.6- Variaciones de voltaje y sobretensiones...................................................................................................50 15.7- Mantenimiento preventivo.......................................................................................................................52 15.8- Solución de problemas..............................................................................................................................53 Capítulo 16- Relé inteligente o Smart Relay.................................................59 16.1- Partes de un relé programable .................................................................................................................60 16.2- Conexión de un relé programable ............................................................................................................60 1.1- Teclas de programación................................................................................................................................63 18.3- Introducir el primer esquema de contactos .............................................................................................63 16.4- Congiguración del Smart Relay .................................................................................................................65 16.5- Relé, relé de función .................................................................................................................................69 16.6- Pantalla de esquema de contactos...........................................................................................................70 16.7- Uso de las teclas de cursor como pulsadores P........................................................................................71 16.8- Funciones de bobina.................................................................................................................................73 16.9- Temporizadores ........................................................................................................................................75 16.10- Contadores.....................................................................................................................................................78 16.11- Reloj temporizador semanal..........................................................................................................................79 16.12- Reloj temporizador anual (Y) .........................................................................................................................81 16.13- Instrucciones de comparación.......................................................................................................................82
  • 9. Roni Domínguez Programación de PLC 9 Capítulo 1- Introducción a los controladores lógicos programables (PLC) Las tecnologías de la automatización exigen soluciones cada vez más complejas. Por consiguiente, los equipos capaces de resolver tales cometidos y problemas también han de ser cada vez más complejos, tanto en su planificación y operación como en su mantenimiento. La mayor parte de los procesos que tienen como finalidad la creación de un producto, requieren la ejecución de una secuencia de operaciones. Esto es particularmente cierto en el caso de fabricación de piezas discretas. La secuencia de las operaciones puede realizarse manualmente o con ayuda de algún tipo de controlador. Hasta fines de la década de los sesenta, este secuenciamiento se realizaba mediante un banco de relés conectados de modo que realicen esa única tarea. A causa de ello, en gran número de industrias se tenía conocimiento acerca de ese tipo de lógica. Sin embargo puesto que esa lógica tiene serios inconvenientes, como la dificultad para el análisis y diagnóstico de fallas y para la modificación, entre otros, se hizo evidente la necesidad de un sistema más estandarizado y confiable. Estos hechos junto con la aparición y extensión de las funciones lógicas implementadas mediante tecnologías de la microelectrónica dieron como resultado el desarrollo del controlador programable (PLC). 1.1- Concepto de PLC Las siglas PLC proviene de Programmable Logic Controller, que traducido al español significa Controlador Lógico Programable. En la actualidad el término Lógico ya no es utilizado debido a que el PLC no sólo se le aplica en el control de señales digitales sino también en el procesamiento de señales analógicas, en el campo del control de los procesos industriales. Por esta razón el PLC es denominado actualmente Controlador Programable. El PLC puede ser definido como un equipo electrónico digital basado en un microprocesador, con memoria programable para almacenar instrucciones que cumplan funciones especificas, tales como lógica secuencial, de tiempo, de contaje, cálculo, etc. y desarrollado para el control de máquinas y procesos industriales. En Europa el controlador programable es denominado Autómata Programable.
  • 10. Roni Domínguez Programación de PLC 10 Fig. 2.- Controladores Programables El PLC como alternativa en la automatizacion industrial En el mercado local hay un sinnúmero de productos foráneos que, en general, son de calidad media o superior y los costos son bastante reducidos. En cambio los productos nacionales, generalmente tienen costos más elevados y la calidad muchas veces no es tan buena. Una de las razones por la cual otros países pueden lograr precios competitivos, es la incorporación de tecnología de punta en sus procesos productivos, sus sistemas de control están realizados a base de PLCs y otros equipos programables. Es por eso que el PLC se ha convertido en una de las alternativas más eficientes en la automatización de la industria moderna. En la mayoría de nuestras industrias se ha percibido tal necesidad de lograr mejores niveles de productividad y competitividad. Por lo que hoy en día en muchas plantas industriales existe la intención de modernizar los sistemas de control de las máquinas y de los procesos industriales y/o de adquirir nuevas máquinas con avanzados sistemas de control, para poder mejorar la productividad y competir en mejores condiciones con la industria de los países de mayor desarrollo que el nuestro. 1.2- Ventajas del PLC La implementación de sistemas automáticos con PLCs presenta muchas ventajas de tipo técnico y económico, frente a alternativas tradicionales. Entre ellas podemos mencionar: Confiabilidad: los avanzados métodos de fabricación de equipos electrónicos y el riguroso control de calidad que el fabricante realiza, hace que los PLCs sean equipos altamente confiables y no presentan fallas constructivas con frecuencia, a menos que se trate de erradas conexiones e instalaciones, como por ejemplo, las conexiones de sensores o elementos de maniobra en los módulos de entrada/salida. Menor tamaño: el volumen o espacio ocupado por un PLC en un tablero de control es mucho menor que un tablero de control implementado con dispositivos y aparatos discretos convencionales, tales como relés de control, temporizadores, contadores, programadores, secuenciadores, etc.
  • 11. Roni Domínguez Programación de PLC 11 Más económico: Un PLC puede sustituir a cualquier dispositivo de control convencional o de tipo electromecánico tal como relés, temporizadores, contadores, programadores, etc. El costo que implica invertir en la adquisición de estos dispositivos supera el costo del PLC; es más, hay también ahorro en la ausencia del cableado, en el menor tamaño del tablero, etc. Versatilidad: cuando se requiera realizar modificaciones en un sistema de control convencional, resulta muy engorroso, toda vez que es necesario adicionar o cambiar nuevos componentes, instalarlos, realizar el cableado, etc.; en cambio en un sistema con PLC las modificaciones sólo se traducen en cambios realizados en el programa. Además, el tiempo invertido para ambas situaciones es sustancialmente diferente. Ahorro de energía: con respecto a los tableros convencionales en el que se usan elementos electromecánicos, el consumo de energía es mucho menor debido a que la electrónica utilizada en la fabricación de los PLCs es de bajo consumo. Rapidez en el diagnóstico de fallas: las fallas son detectadas rápida y fácilmente mediante alguna de las siguientes alternativas: • A través de los LEDs indicadores de estado del procesador; • Por medio de los LEDs indicadores de estado de los módulos de entrada/salida • Mediante el software de programación con el ingreso al modo dinámico del programa y/o el acceso a la memoria de errores de la CPU. Compatibilidad con elementos sensores y actuadores: la tendencia actual en la fabricación de equipos y sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs dispositivos sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia. Compatibilidad con elementos sensores y actuadores: La tendencia actual en la fabricación de equipos y sistemas de control es la de arquitectura abierta. Por tal razón se pueden conectar a los PLCs dispositivos sensores y actuadores de cualquier marca, tipo o procedencia. 1.3- Campos de Aplicación de los PLC Un PLC puede utilizarse en el control, mando y supervisión, prácticamente, de cualquier máquina o proceso, gracias a la gran cantidad de memoria y la alta velocidad de procesamiento de sus procesadores. Entre los campos de aplicación actuales se pueden enumerar los siguientes: • Máquinas de montaje • Distribución de energía • Máquinas-herramientas • Control de nivel de llenado • Líneas de embotellamiento • Fundiciones y refinerías industriales • Control de temperatura • Equipos de transporte • Estaciones de bombeo • Instalaciones de tratamiento de agua
  • 12. Roni Domínguez Programación de PLC 12 • Industria del cemento • Industria alimentaria • En general: control de procesos industriales y la automatización de plantas 1.4- Marcas de PLCs utilizadas En nuestro medio existe una variedad de marcas de controladores programables, muchos de ellos han venido montados en los tableros de control de máquinas y otros han sido adquiridos, de representantes en nuestro país, para la modernización de los tableros de control. Podemos citar, algunas de ellas: • Allen-Bradley (USA) • Siemens (Alemania) • Telemecanique (Francia) • Omron (Japón) • Modicon (Suecia) • General Electric (USA) • Toshiba (Japón) • Mitsubishi (Japón) 1.5- El PLC en los tableros de control 1.5.1- Sistema de Control Convencional Los tableros de control, especialmente los de control de máquinas, de tipo convencional se basan en el uso de diferentes elementos electromecánicos de control, tales como: relés de control, temporizadores, programadores, etc. Para efecto de comparación en la figura siguiente se muestra un sistema de control convencional que utiliza dispositivos electromecánicos para su operación. Fig. 4.- Sistema de Control Convencional
  • 13. Roni Domínguez Programación de PLC 13 Fig. 4.1- Todos los circuitos de control estaban basados en el uso de relays de control, temporizadores, etc. Los sensores recogen señales desde la máquina o proceso controlado y las envían al tablero de control. De acuerdo a la lógica del diseño del circuito de control se define la activación o desactivación de los elementos de trabajo que se controlan mediante este tablero de control por medio de los dispositivos de salida. El bloque del tablero de control consiste de un panel o tablero que incluye relés, temporizadores, programadores, etc. interconectados para energizar o desenergizar dispositivos de salida en respuesta a los estados de los dispositivos de entrada y de acuerdo con la lógica diseñada para este circuito. La lógica cableada controla la acción de los actuadores, los cuales a su vez manejan las variables de la máquina o proceso. El bloque de los dispositivos de salida, representa a los actuadores y que consisten en contactores, solenoides, electroválvulas, arrancadores de motores, etc. utilizados para gobernar a los elementos de trabajo a fin de controlar la máquina o proceso. 1.5.2- Sistema de Control con PLC En este sistema de control, que es similar al anterior, se observa que el bloque de lógica de relés ha sido reemplazado por un PLC. El PLC desarrolla las mismas o más funciones que los controladores tradicionales. En lugar de relés, se tiene un PLC en el panel de control, y la lógica de control se consigue desarrollando un programa para el PLC. En vez de una lógica cableada se tiene una lógica programada, la cual otorga a estos sistemas una gran flexibilidad, pues las modificaciones al circuito de control implican sólo modificaciones al programa. Los dispositivos de entrada y los de salida siguen siendo necesarios, tanto los sensores como los elementos de maniobra persisten. El PLC es un aparato o equipo de control que reemplaza a todo elemento de
  • 14. Roni Domínguez Programación de PLC 14 control, mas no así a los elementos utilizados en los circuitos de fuerza, tales como contactores, electroválvulas, etc. Fig. 5.- Sistema de Control con PLC Fig. 5.- Todos los circuitos de control estaban basados en un programa descargado en la memoria del PLC El PLC cuenta con una memoria RAM que le permite almacenar el programa. Este programa al ser ejecutado puede hacer que una máquina o un proceso puedan ser controlados con todas las ventajas que se consigue con la electrónica.
  • 15. Roni Domínguez Programación de PLC 15 1.6- Estructura del PLC Un PLC tiene la misma estructura que cualquier otro sistema programable, es una especie de computadora dedicada. Básicamente esta compuesto por los siguientes componentes de acuerdo al siguiente diagrama. 1.6.1- Unidad central de procesos (CPU) La Unidad Central de Procesos es el cerebro del autómata. Está constituida básicamente por el microprocesador y la memoria. Tiene como misión procesar las señales del módulo de entradas y actuar sobre el módulo de salidas en función de las instrucciones del programa. Además, debe detectar errores de funcionamiento de propio equipo y señalizarlos a través de un pantalla de información o indicadores LED. Suele disponer de un interruptor (Run/Stop) para poner en marcha y detener la ejecución del programa. En la carcasa que aloja la CPU suele estar ubicado el interfaz de conexión por el que se realiza la comunicación con la programadora. La CPU de los autómatas suelen tener dos tipos de memoría: RAM: volátil, se borra cuando el equipo queda sin alimentación eléctrica. EPROM: no volátil, se mantiene aunque cese la alimentación eléctrica. Para salvaguardar el contenido de la memoria RAM ante cortes de la alimentación, los fabricantes recurren al uso de baterías o condensadores de alta capacidad.
  • 16. Roni Domínguez Programación de PLC 16 1.6.2- Fuente de alimentación Tiene como misión convertir la corriente alterna de red eléctrica en corriente continua, para alimentar los circuitos integrados y los componentes electrónicos del interior del autómata. Por lo general, la tensión de trabajo interna suele ser de 24 V en corriente continua, pero existen modelos que trabajan a 48V. Cuando los captadores pasivos están próximos al autómata, pueden ser conectados directamente a la fuente de alimentación. Los captadores de tipo activo también pueden ser alimentados por el propio autómata, pero siempre teniendo en cuenta la corriente que consume cada uno de ellos, para evitar una sobrecargar en la fuente de alimentación. En el caso de utilizar gran cantidad captadores de este tipo, es necesaria una fuente de alimentación externa. 1.6.3- Módulo de entrada Este módulo tiene como misión recibir la información procedente del control de un proceso o una máquina. Esta información es procesada por la CPU, según el programa residente en la memoria, a este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores, sensores, detectores de posición, etc.). Las entradas digitales captan señales de tipo discreto que varían su estado ante cambios de tensión todo o nada. Es decir, el valor máximo o mínimo de la tensión de la alimentación. La CPU detecta un 1 lógico, cuando el valor es máximo, o un 0 lógico, cuando el valor es mínimo. La alimentación de las entradas digitales se realiza atendiendo al tipo de autómata y a la aplicación que va destinado: Entradas a 24 Vcc. Se conectan directamente de la fuente de alimentación del autómata o a una fuente de alimentación auxiliar. En este segundo caso, es necesario unir la masa de la fuente auxiliar con la del propio autómata.
  • 17. Roni Domínguez Programación de PLC 17 1.6.4- Módulo de salidas Este módulo tiene como misión enviar las señales de activación y desactivación a los actuadores, (bobinas de contactores, relés, módulos triacs, lámparas, etc.). La información es enviada por las entradas a la CPU una vez procesada según programa, el procesador genera las órdenes al módulo de salidas para que sean activadas o desactivadas, a su vez, estos cambios se transmiten a los actuadores y preactuadores. 1.7- Equipos o dispositivos de programación Los equipos de programación son los elementos que permiten la comunicación entre el usuario y el autómata. Las funciones principales de un equipo de programación son: • Introducir los programas en la memoria. • Editar y modificar programas existentes en la memoria del autómata. • Detectar anomalías en el formato de programación. • Visualizar en tiempo real el estado de entradas y salidas.
  • 18. Roni Domínguez Programación de PLC 18 En la actualidad los equipos de programación que se utilizan de forma mayoritaria, son los ordenadores personales, aunque algunos fabricantes disponen aún en sus catálogos de consolas de programación portátiles. Figura 9.25. - Software de programación de autómatas en modo gráfico para entorno Windows. Para conectar el autómata con el ordenador, los fabricantes de autómatas han desarrollado interfaces de interconexión que permiten utilizar el PC como dispositivo de programación.
  • 19. Roni Domínguez Programación de PLC 19 Figura 9.28. Autómata con terminal de programación portátil y consola de programación. 1.8- Clasificación de los PLC Atendiendo a la su modularidad, los autómatas pueden ser clasificados en tres tipos: compactos, semicompactos y modulares. 1.8.1- PLC compactos Se denominan a aquellos PLCs fabricados en una sola pieza, es decir que sus componentes básicos se encuentran integrados en una sola unidad. En esta unidad se encuentran su procesador, sus interfaces E/S y su fuente de alimentación. Ejemplos de PLC compactos Dentro de este grupo cabe destacar los que se han denominado relés programables que algunos fabricantes están desarrollando con gran éxito para aplicaciones domésticas y gestión de pequeña maquinaria. Con un teclado básico, 6 u 8 teclas situado directamente en su frontal, es posible realizar todas las tareas de programación y parametrización disponibles de una forma rápida y sencilla. Además presentan la posibilidad de ser conectadas, con el interface adecuado, a un ordenador personal para la edición, grabación e impresión de programas de usuario.
  • 20. Roni Domínguez Programación de PLC 20 Características del PLC de Hardware fijo o compacto Dado que este tipo de PLC reúne todos los componentes en una sola unidad, ellos tienen un número fijo de canales de entrada/salida, generalmente del tipo digital o discretas. Sin embargo, muchos de ellos soportan un número determinado de módulos de expansión, sobre todo los mini PLCs. Otros, han diseñado sus micro PLCs con la posibilidad de interconectarse entre ellos, y funcionar como un solo sistema para poder ampliar la cantidad de entradas/salidas. Las ventajas de un PLC compacto con respecto a uno modular son las siguientes: • Son más económicos • Por su construcción compacta son de reducido tamaño • Algunas marcas incluyen entradas/salidas analógicas • Son de fácil selección • Son de fácil instalación Su programación es sencilla 1.8.2- PLC modulares Se denominan así a los PLCs que tienen sus componentes separados, por bloques y donde cada bloque recibe el nombre de módulo. Entonces, en general, un PLC modular tendrá como mínimo 4 módulos: módulo del procesador, módulo de entrada, módulo de salida y módulo de la fuente. Los módulos se encuentran soportados en un chasis o rack diseñados para ello, o en un riel del tipo omega. La mayoría de los PLCs modulares soportan hasta 30 o 32 módulos de expansión. Como un PLC modular está formado por módulos hay que realizar la selección adecuada de estos módulos para lograr una configuración de acuerdo a nuestros requerimientos. Aparte de los módulos básicos que se han mencionado, existe una variedad de módulos adicionales que hacen mejorar las prestaciones de este tipo de PLC. Algunas de las ventajas del PLC modular pueden ser: • Su configuración puede variar de acuerdo a las reales necesidades del usuario. • En caso de ampliaciones y requerimientos de conectar mayor número de sensores y/o actuadores, es posible adicionar sólo más módulos de entrada/salida, sin necesidad de cambiar el procesador. • En caso de fallas en los módulos de E/S, es posible aislar el problema y reemplazar sólo el módulo defectuoso.
  • 21. Roni Domínguez Programación de PLC 21 Fig. 13. - PLC Modulares Componentes del PLC modular • El rack o chasis • La Fuente de alimentación • El procesador o CPU • Módulos de Entrada/Salida El rack o chasis Es una especie de gabinete que tiene la función de soportar los diferentes módulos que conforman el PLC. Incluye un bus común y conectores por cada slot o ranura (espacio que ocupa un módulo) ubicados en la parte posterior del rack. Estos conectores del rack se interconectan con el conector que tiene cada módulo para que a través de ciertos pines del conector, el módulo reciba la tensión de alimentación y a través de otros pines del conector se comunique con el procesador. Rack entradas/salidas I/O
  • 22. Roni Domínguez Programación de PLC 22 La Fuente de alimentación La fuente de un PLC modular ocupa generalmente el primer lugar (slot o ranura) de la izquierda del rack o chasis del PLC. Las fuentes se encuentran protegidas contra sobrecargas mediante fusibles, los cuales son de fácil reemplazo en caso necesario. La alimentación de las fuentes, por lo general, se diseñan para los siguientes niveles: 24VDC, 110VAC y 220VAC. Las tensiones de salida producida por la fuente con la finalidad de alimentar los módulos que conforman el PLC, varían de acuerdo al fabricante. Algunas marcas muy conocidas tienen fuentes que producen: 5VDC y 24VDC. El procesador o CPU La CPU al igual que las computadoras, se pueden clasificar en función de la velocidad de procesamiento de información, a la capacidad de su memoria y las funciones que pueden realizar. El tiempo que tarda para la lectura de un programa depende del número y del tipo de instrucciones. Por lo general es del orden de los milisegundos. Esto quiere decir que cualquier modificación de estado de una entrada produce casi instantáneamente una señal de salida. Los fabricantes, dentro de sus especificaciones técnicas dan a conocer, la velocidad de procesamiento en unidades de ms/Kbyte (milisegundos por kiloByte. Módulos de Entrada/Salida Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (captadores y actuadores), encontramos diferentes tipos de módulos de entrada y salida, cada uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de señal (discreto o análogo) a determinado valor de tensión o corriente en DC o AC. Módulos de entradadiscreta Se usan como interfase entre los dispositivos externos denominados también captador y la CPU del PLC. Estos captadores son los encargados de la adquisición de datos del sistema, que para este caso sólo son del tipo discreto, además, tiene la característica de comunicar dos estados lógicos, activado o desactivado, o lo que es lo mismo permitir el paso o no de la señal digital (1 o 0). Los captadores pueden ser del tipo manual (botones, pulsadores, conmutadores, selectores, etc) o del tipo automático (finales de carreras, detectores de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.). Estos módulos están diseñados mediante una estructura de cuatro funciones operacionales para el sistema de controlador, ellos son: • Adquisición: Consiste en el cableado de los captadores desde la máquina o proceso hacia el módulo de entrada. • Acondicionamiento de la señal: Establece los niveles de tensión de entrada de la máquina, a niveles lógicos convenientes, mediante resistencias limitadoras o, puentes rectificadores para el caso en que la adquisición sea en alterna.
  • 23. Roni Domínguez Programación de PLC 23 • Señalización: Se dispone de lámparas indicadoras Leds, que permiten la función de diagnóstico más rápido. La tensión para el indicador puede provenir del sistema o del mismo controlador. • Aislamiento: Las señales son aisladas eléctricamente como físicamente mediante dispositivos electrónicos opto-acopladores. Todos los módulos tienen también circuitos de filtrado, que suprimen las señales parásitas perjudiciales al funcionamiento del controlador. En la fig. se presenta los circuitos eléctricos equivalentes y elementales de los módulos de entrada discreta para DC y AC representativamente. Ambos tipos de interfase tienen el mismo principio, a diferencia de los de alterna que incluye una etapa previa de rectificación, allí se puede visualizar las cuatro etapas operaciones empezando por la adquisición de la señal, luego es acondicionado por un rectificador o resistencia limitadora, seguidamente es señalizada mediante un led y acoplado ópticamente; observese también que cuenta con una impedancia para el filtrado. Es importante señalar; que la mayoría de fabricantes de controladores diseñan estos módulos en varias alternativas, principalmente en: la cantidad de canales o terminales de conexión que disponen, el nivel de tensión y la corriente que manejan, con el objeto de adaptar al controlador, las diferentes magnitudes de señales de los procesos industriales y de este modo hacerlos más flexibles. Diagrama simplificado de un módulo de entrada para la entrada de una señal discreta en AC
  • 24. Roni Domínguez Programación de PLC 24 Diagrama simplificado de un módulo de entrada para la entrada de una señal discreta en DC Módulos de salida discreta Al igual que los módulos de entrada discreta,. estos módulos se usan como interfase entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos denominados actuadores, en la que solo es necesario transmitirle dos estados lógicos, activado o desactivado. Los actuadores que se conectan a estas interfases pueden ser: Contactores, relés. lámparas indicadoras, electroválvulas, displays y anunciadores, etc. La estructura de estos módulos contempla también funciones operacionales estas son: • Terminación: Alambrado desde el módulo hacia los actuadores que se encuentran cerca de la máquina o proceso. • Acondicionamiento de la señal: convierte las señales provenientes de la CPU de un nivel lógico a un control de conexión y desconexión. • Aislamiento: Las señales aisladas mediante dispositivos apto acopladores. Existen de acuerdo a su diseño, diversos tipos de módulos de salida, donde cada uno de ellos se destaca según el tipo de corriente que maneja. Así, los del tipo transistor para corriente continua, mientras que los del tipo triac y relé para corriente alterna. Tipos de tecnologías para módulo de salidas discretas
  • 25. Roni Domínguez Programación de PLC 25 Tipos de tecnologías para módulo de salidas discretas Módulos de salida discreta tipo transistor Su principio de funcionamiento es en base a transistores, lo que significa una constitución íntegramente en estado sólido con características para trabajar en corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel de corriente. Interfases para salida discreta en DC tipo transistor Módulos de salidadiscretatipo TRIAC Estas interfases funcionan mediante la conmutación de un triac, son igualmente en estado sólido y se usan para manejar señales en corriente alterna. Módulos de salidadiscretatipo relé Estos módulos a diferencia de los anteriores, están compuestos por dispositivos electrónicos y un micro relé electromagnético de conmutación. Su campo de acción le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión, con la ventaja de manejar corrientes más elevadas y con el inconveniente de una corta vida útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos. Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a lo de estado sólido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los micro - relés.
  • 26. Roni Domínguez Programación de PLC 26 Interfases para salida discreta en AC tipo relé Lenguajes de Programación Actualmente existen varios lenguajes de programación de PLCs, los cuales son utilizados por los diversos fabricantes. En general, los lenguajes de programación más difundidos en nuestro medio son los siguientes: • Lista de Instrucciones (IL) • Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) • Diagrama de contactos (LD) • Diagrama de contactos (LD)
  • 27. Roni Domínguez Programación de PLC 27 Capítulo 2- Fundamentos de circuitos lógicos El PLC, como todos los equipos digitales, funciona según el principio binario. El sistema binario se refiere al principio en que una salida o entrada en el PLC, puede tener dos estados posibles. Estos estados son 1 y 0, el 1 corresponde a encendido y el 0 a apagado. El 1 y 0 pueden representar ON u OFF, abierto o cerrado, verdadero o falso, alto o bajo, o cualesquiera otras dos condiciones.En este sistema no hay un estado intermedio, por lo que cuando se procesa la información, el resultado es sí o no. Una puerta lógica es un circuito con varias entradas pero solo una salida que se activa mediante combinaciones particulares de condiciones de entrada. El concepto binario de dos estados, aplicado a las puertas, puede ser la base para tomar decisiones. La lógica es la capacidad de tomar decisiones cuando uno o más factores diferentes deben tenerse en cuenta antes de tomar una acción. Esta es la base para la operación del PLC, donde se requiere que un dispositivo funcione cuando se cumplen ciertas condiciones. 2.1- Función AND El símbolo dibujado en la Figura 4-3 es el de una puerta AND. Una compuerta AND es un dispositivo con dos o más entradas y una salida. La salida de la compuerta AND es 1 solo si todas las entradas son 1. La tabla de verdad AND en la Figura 4-3 muestra la salida resultante de cada una de las combinaciones de entrada posibles. Las tablas de verdad de la puerta lógica muestran cada entrada posible a la puerta o circuito y la salida resultante dependiendo de la combinación de la (s) entrada (s). Figura 4-3- La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A y B sean verdaderas
  • 28. Roni Domínguez Programación de PLC 28 Estado de la compuerta AND en varios casos. Observar que la salida es 1 cuando las entradas A y B sean 1, de lo contrario será 0. Si este circuito se diseñara en un circuito eléctrico sería dos interruptores (SW-A y SW-B) en serie. Esta configuración logra que la bmbilla encienda solo cuando el interruptor SW-A y SW-B estén cerrados (un 1 lógico). La bombilla solo encenderá cuando se cierren los dos interruptores 1.1- Función OR El símbolo dibujado en la Figura 4-6 es el de una compuerta OR. Una compuerta OR puede tener cualquier cantidad de entradas pero solo una salida. La salida de la compuerta OR es 1 si una o más entradas son 1. La tabla de verdad en la Figura 4-6 muestra la salida Y resultante de cada combinación de entrada posible.
  • 29. Roni Domínguez Programación de PLC 29 Figura 4-6- La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A o B sea verdadera Estado de la compuerta OR en varios casos. Observar que la salida es 1 cuando cualquiera de las entradas es 1 Si este circuito se diseñara en un circuito eléctrico sería dos interruptores (SW-A y SW-B) en paralelo. Esta configuración logra que la bmbilla encienda cuando cualquiera de los interruptores SW-A y SW-B estén cerrados (un 1 lógico). Si todos los interrupres están abiertos la salida será OFF o 0 lógico. .
  • 30. Roni Domínguez Programación de PLC 30 2.2- Función NOT El símbolo dibujado en la Figura 4-9 es el de una compuerta NOT. A diferencia de las compuertas AND y OR que pueden tener varias entradas, la compuerta NOT solo tiene una sola entrada. El resultado obtenido en la salida de esta compuerta es lo inverso de la entrada, es decir si la entrada es un 1 lógico, la salida será un 0 lógico, y viceversa. Este circuito se puede contruir conectando en serie con una bombilla un pulsador normalmente cerrado. Mientras el pulsador no esté presionado la bombilla estará encendida, cuando se presiona el pulsador el contacto se abre cortando la corriente eléctrica y apagándose la bombilla. La función NOT se puede utilizer en conjunción con la compuerta AND y la compuerta OR. La figura 4-11 muestra la función NOT conectada a una de las entradas de una compuerta AND. Si analizamos este caso: si mantenemos la entrada A siempre con energía y variamos la entrada B, se observa que cuando B es 0 , es negada por la compuera NOT dando como salida un 1 lógico, como finalmente a la compuerta AND entran 1 lógico por ambas entradas la salida será verdadera.
  • 31. Roni Domínguez Programación de PLC 31 2.2.1- Función NAND La señal de salida se activa siempre que no se activen todas las de entrada. Equivale a combinar una puerta AND y una NOT. La salida Y solo será falsa cuando las entradas A y B sean verdaderas El circuito eléctrico para lograr la compuerta NAND consiste de dos pulsadores normalmente cerrados conectados en paralelo. Observar que para que la salida la bombilla se apague hay que presionar al mismo tiempo los pulsadores PB1 y PB2. 2.2.2- Función NOR La señal de salida se activa cuando todas las señales de entrada están inactivas. Equivale a combinar una puerta OR y una NOT. La salida Y solo será verdadera cuando las entradas A y B sean falsas
  • 32. Roni Domínguez Programación de PLC 32 El circuito eléctrico para lograr la compuerta NOR consiste de dos pulsadores normalmente cerrados conectados en serie. Observar que para que la salida la bombilla se apague basta con presionar el pulsador PB1 o el pulsador PB2. 2.3- Función XOR La salida será verdadera solo cuando una de las entradas sea verdadera.
  • 33. Roni Domínguez Programación de PLC 33 Capítulo 3- Introducción a la programación Si bien los conceptos fundamentales de la programación de PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias en la organización de la memoria, el direccionamiento de E / S y el conjunto de instrucciones significan que los programas de PLC nunca son perfectamente intercambiables entre diferentes fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, los diferentes modelos pueden no ser directamente compatibles. El mapa o estructura de memoria para un procesador PLC consta de varias áreas, algunas de las cuales tienen roles específicos. Los PLC Allen-Bradley tienen dos estructuras de memoria diferentes identificadas por los términos sistemas basados en rack y sistemas basados en etiquetas. La familia de controladores SLC 500 utiliza una estructura de memoria fija basada en rack. Las direcciones de E/S se derivan utilizando la ubicación de la ranura de los módulos de entrada y salida dentro del rack del PLC. En comparación, el ControlLogix 5000. La serie de controladores utiliza una estructura de memoria basada en etiquetas para asignar y hacer referencia a ubicaciones de memoria. Una etiqueta es un nombre descriptivo para una ubicación de memoria. En las estructuras de memoria basadas en etiquetas no hay áreas fijas de memoria asignadas para direcciones de E / S u otros tipos de datos. La organización de la memoria para sistemas basados en bastidor se tratará en detalle en este capítulo y la de los sistemas basados en etiquetas. La organización de la memoria tiene en cuenta la forma en que un PLC divide la memoria disponible en diferentes secciones. El espacio de memoria se puede dividir en dos grandes categorías: program file y data file. Las secciones individuales, su orden y la longitud de las secciones variarán y pueden ser fijas o variables, según el fabricante y el modelo. • El program file o archivos del programa son la parte de la memoria del procesador que almacena el programa de lógica de escalera de usuario. El programa representa la mayor parte de la memoria total de un sistema de PLC dado. Contiene la lógica de escalera que controla el funcionamiento de la máquina. Esta lógica consta de instrucciones que se programan en un formato de lógica de escalera. • Data files almacenan la información necesaria para llevar a cabo el programa de usuario. Esto incluye información como el estado de los dispositivos de entrada y salida, valores de temporizador y contador, almacenamiento de datos, etc. 3.1 - Data Files La parte del archivo de datos (Figura 5-3) de la memoria del procesador almacena el estado de entrada y salida, el estado del procesador, el estado de varios bits y datos numéricos. Se accede a toda esta información a través del programa de lógica de escalera. Estos archivos están organizados por el tipo de datos que contienen y pueden incluir: • Output (file 0): Este archivo almacena el estado de los terminales de salida para el controlador.
  • 34. Roni Domínguez Programación de PLC 34 • Input (file 1): este archivo almacena el estado de los terminales de entrada para el controlador. • Status (file 2): Este archivo almacena información de operación del controlador y es útil para solucionar problemas de operación del controlador y el programa. • Bit (file 3): Este archivo se utiliza para el almacenamiento de relays internos del programa. • Timer (file 4): se utiliza para almacener los temporizadores, , sus valores acumulado y los valores preestablecidos y los bits de estado. • Counter (file 5): Este archivo almacena el contador, sus valores acumulado y los valores preestablecidos y los bits de estado. • Control (file 6): Este archivo almacena la longitud, la posición del puntero y el bit de estado para instrucciones específicas como registros de desplazamiento y secuenciadores. • Integer (file 7): Este archivo se utiliza para almacenar valores de números enteros o información de bits. • Float (file 8): El archivo flotante se usa para almacenar datos numéricos fraccionarios o valores numéricos mayores que 32,767.
  • 35. Roni Domínguez Programación de PLC 35 El formato de dirección de E / S para la familia de PLC SLC se muestra en la Figura 5-4. El formato consta de las siguientes tres partes: Parte 1: I para entrada, y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura. O para salida y dos puntos para separar el tipo de módulo de la ranura. Parte 2: el número de ranura o slot del módulo y una barra diagonal para separar la ranura del tornillo del terminal. Parte 3: El número de terminal de tornillo. 3.2 - Escaneo de programa Cuando un PLC ejecuta un programa, debe saber, en tiempo real, cuándo están cambiando los dispositivos externos que controlan un proceso. Durante cada ciclo operativo, el procesador lee todas las entradas, toma estos valores y energiza o desenergiza las salidas de acuerdo con el programa del usuario. Este proceso se conoce como ciclo de exploración del programa. La Figura 5-8 ilustra un solo ciclo de operación del PLC que consiste en el escaneo de entrada, escaneo de programa, escaneo de salida y tareas de mantenimiento. Debido a que las entradas pueden cambiar en cualquier momento, repite constantemente este ciclo siempre que el PLC esté en modo RUN. El tiempo que lleva completar un ciclo de escaneo se llama tiempo de ciclo de escaneo e indica qué tan rápido puede reaccionar el controlador a los cambios en las entradas. El tiempo requerido para realizar un solo escaneo puede variar de aproximadamente 1 a 20 ms. Si un controlador tiene que reaccionar a una señal de entrada que cambia de estado dos veces durante el tiempo de exploración, es posible que el PLC nunca pueda detectar este cambio. Por ejemplo, si la CPU tarda 8 ms en escanear un programa, y un contacto de entrada se abre y cierra cada 4 ms, es posible que el programa no responda al estado de cambio del contacto. La CPU detectará un cambio si ocurre durante la actualización del archivo de
  • 36. Roni Domínguez Programación de PLC 36 entrada, pero la CPU no responderá a cada cambio. El tiempo de exploración es una función de lo siguiente: • La velocidad del módulo del procesador. • La duración del programa de escalera. • El tipo de instrucciones ejecutadas • La longitud del programa 3.3- Tipos de lenguaje de programación Fue la tercera parte del estándar IEC 61131, el que consideró estos lenguajes para la programación de los PLCs. Este estándar se ha designado como IEC 61131-3 aunque solía ser designado como IEC 1131, antes de que el sistema de numeración cambiase por la comisión internacional electrotécnica. De este modo se definieron los siguientes cinco lenguajes: • Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC) – un lenguaje de bloques de funciones secuenciales; • Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) – un lenguaje de diagramas de bloques secuenciales; • Diagramas de Tipo Escalera (LАD) – un lenguaje de diagramas de relés (denominado de tipo escalera); • Texto Estructurado (ST) – un lenguaje de alto nivel como el del tipo de texto estructurado (similar a C y, sobre todo a Pascal); • Lista de instrucciones (IL o STL) – lenguaje de tipo ensamblador con uso de acumuladores. En resumen, los lenguajes de programación para PLC son de dos tipos, visuales y escritos. Los visuales (SFC, FBD y LAD) admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los que se
  • 37. Roni Domínguez Programación de PLC 37 han venido utilizando para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques. Sin embargo, los escritos (ST e IL o STL) son listados de sentencias que describen las funciones a ejecutar. Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista diversidad de lenguajes. Los programadores de aplicaciones familiarizados con el área industrial prefieren lenguajes visuales, por su parte quienes tienen formación en electrónica e informática optan, inicialmente por los lenguajes escritos. A continuación se expondrán las características y funciones más básicas de este tipo de lenguajes así como un extracto representativo de cada uno de ellos. 3.3.1- Programación en escalera vs lista de instrucciones El lenguaje de diagrama de escalera es el lenguaje de PLC más utilizado y está diseñado para imitar la lógica del relé o cableada. El diagrama de escalera es popular para aquellos que prefieren definir acciones de control en términos de contactos de relé y bobinas, y otras funciones como instrucciones de bloque. La Figura 5-15 muestra una comparación de la programación del diagrama de escalera y la programación de lista de instrucciones. La Figura 5-15a muestra el circuito de control cableado del relé original. La Figura 5-15b muestra el diagrama de escalera lógica equivalente programado en un PLC. Tenga en cuenta cuán parecido se parece el programa de diagrama de escalera al circuito de relé cableado. El direccionamiento de entrada / salida es generalmente diferente para cada fabricante de PLC. La Figura 5-15c muestra cómo se podría programar el circuito cableado original utilizando el lenguaje de programación de lista de instrucciones. Tenga en cuenta que la lista de instrucciones consta de una serie de instrucciones que se refieren a las funciones básicas de compuerta lógica AND, OR y NOT. Figura 5-15 - Comparación del diagrama de escalera y la programación en lista de instrucciones. 3.3.2- Programación en bloque de función La programación en bloques utiliza instrucciones que se programan como bloques conectados entre si para realizar ciertas funciones. Los tipos típicos de bloques compuertas lógicas, temporizadores y contadores. Los diagramas de bloques son similares en diseño a los diagramas de bloques eléctricos / electrónicos utilizados para simplificar sistemas complejos. El concepto principal detrás de un diagrama de bloques funcional es el flujo de datos. Los bloques están unidos para completar un circuito que satisface un requisito de control. Los datos fluyen en una ruta desde las entradas, a través de bloques de funciones o instrucciones, y luego hasta las salidas.
  • 38. Roni Domínguez Programación de PLC 38 El uso de bloques de funciones para la programación de controladores lógicos programables (PLC) está ganando una mayor aceptación. En lugar de la clásica representación de contactos y bobinas de diagrama de escalera o programación lógica de escalera de relé, los bloques de funciones presentan una imagen gráfica al programador con algoritmos subyacentes ya definidos. El programador simplemente completa la información necesaria dentro del bloque para completar esa fase del programa. La Figura 516 muestra los equivalentes del diagrama de bloques de funciones a los contactos lógicos de escalera. Figura 5-16 Diagramas de bloques de funciones equivalentes a contactos lógicos de escalera. La Figura 5-17 ilustra cómo el diagrama de escalera y la programación del diagrama de bloques funcional podrían usarse para producir la misma salida lógica. Para esta aplicación, el objetivo es encender la luz piloto de precaución PL 1 siempre que tanto el interruptor del sensor 1 como el interruptor del sensor 2 estén cerrados. La lógica de escalera consiste en un solo peldaño a través de la alimentación. Este peldaño contiene las dos instrucciones del sensor de entrada programadas en serie con la instrucción de salida de luz piloto. La solución de bloque de función consiste en un bloque lógico Booleano AND con dos etiquetas de referencia de entrada para los sensores y una etiqueta de referencia de salida única para la luz piloto. Tenga en cuenta que no hay rieles de alimentación en el diagrama de bloques de funciones.
  • 39. Roni Domínguez Programación de PLC 39 Figura 5-17 Diagramas de bloques de funciones equivalentes a contactos lógicos de escalera. 3.3.3- Diagrama de funciones secuenciales (SFC) Este lenguaje de programación para los PLCs se trata de un método gráfico de modelado y descripción de sistemas de automatismos secuenciales, en los que el estado que adquiere el sistema ante el cambio de una entrada depende de los estados anteriores. Se trata de programas que están bien estructurados y cuyos elementos básicos son las etapas, las acciones y las transiciones. De este modo, una secuencia en SFC se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares y que se encuentran conectadas entre sí por líneas verticales. Así, cada etapa representa un estado particular del sistema y cada línea vertical a una transición. Estas transiciones están asociadas a una condición “verdadero/falso”, dando paso así a la desactivación de la etapa que la precede y activación de la posterior. El lenguaje de programación de diagrama de función secuencial es similar a un diagrama de flujo de su proceso. La programación SFC está diseñada para acomodar la programación de procesos más complejos. Este tipo de programa se puede dividir en pasos con múltiples operaciones que ocurren en ramas paralelas. Los elementos básicos de un programa de diagrama de funciones secuenciales son: • Cuadro de estado: vienen a simbolizar una etapa o un momento en el proceso que se diferencia de los demás. El cuadro inicial, que representa la situación de reset, se representa con un cuadrado doble. A cada uno de estos cuadros se le asocia un número, además cada uno de los cuadros tendrá una o varias acciones asociadas. • Líneas de evolución: representan la unión entre actividades consecutivas, de modo que siempre se recorrerán de arriba hacia abajo, de una etapa a otra. En estas líneas de evolución pueden presentarse actividades secuenciales, divergencias o convergencias.
  • 40. Roni Domínguez Programación de PLC 40 • Transiciones en líneas de evolución: nos indicarán las condiciones lógicas que deben de darse en el entorno para poder hacer una transición de un cuadro de estado al siguiente. El funcionamiento del proceso es tal que se basará en la utilización de dos hechos: • Una etapa se activará cuando estando activa la etapa inmediatamente anterior a ella se cumplan las condiciones de transición que se reflejan en la línea de evolución que conecta una etapa con la siguiente. En dicho momento se realizará la transición entre estas dos etapas, desactivándose la etapa anterior y activándose la nueva etapa. • Una acción se deberá ejecutar si la etapa a la que está asociada está activa. Una vez obtenida la secuencia del programa en Grafcet lo siguiente será la implementación en el lenguaje apropiado para el autómata programable, controlador o sistema escogido. La traducción es bastante sistemática y sencilla.
  • 41. Roni Domínguez Programación de PLC 41 Aplicación práctica diagrama de funciones secuenciales Pongamos por ejemplo la implementación de un sistema tal que funcione como una lavadora, pero de manera algo más sencilla. Como etapa inicial tendremos el estado de reposo. La lavadora permanecerá en dicho estado hasta que un usuario pulse el botón de marcha. Una vez pulsado el botón comenzará un ciclo de lavado en el que el motor girará a velocidad V1 durante 100 vueltas. Cuando concluya este proceso girará en sentido contrario a velocidad V1 durante 100 vueltas. Tras esto permanecerá parado durante un minuto. Finalmente antes de volver al estado de reposo hará el proceso de centrifugado, en el que girará durante 200 vueltas a velocidad V2 y después esperará Otro minuto. Ejemplo de diagrama de funciones secuenciales (SFC)
  • 42. Roni Domínguez Programación de PLC 42 3.3.4- Texto estructurado (ST) El texto estructurado es un lenguaje de texto de alto nivel utilizado principalmente para implementar procedimientos complejos que no se pueden expresar fácilmente con lenguajes gráficos. El texto estructurado usa declaraciones para definir qué ejecutar. La Figura 5-19 ilustra cómo la programación de texto estructurado y diagrama de escalera podría usarse para producir la misma salida lógica. Para esta aplicación, el objetivo es energizar SOL 1 cuando exista cualquiera de las dos condiciones de circuito siguientes: • Los interruptores del sensor 1 y del sensor 2 deben estar cerrados. • Los interruptores del Sensor 3 y Sensor 4 deben estar cerrados y el interruptor del sensor 5 está debe estar abierto.
  • 43. Roni Domínguez Programación de PLC 43 Capítulo 4- Instrucciones básicas 4.1- Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto El símbolo de la instrucción Examinar si está cerrado (XIC) se muestra en la Figura 5-20. La instrucción XIC. Esta instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está cerrado. Figura 5-20 Instrucción examine si está cerrado (XIC) / contacto abierto Lo hace examinando el bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente manera: • El bit de memoria se establece en 1 o 0 según el estado del dispositivo de entrada (físico) o la dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit. • Un 1 corresponde a un estado verdadero o en condición. • Un 0 corresponde a un estado falso o condición de apagado. • Cuando la instrucción Examine-on está asociada con una entrada física, la instrucción se establecerá en 1 cuando hay una entrada física (se aplica voltaje al terminal de entrada), y 0 cuando no hay una entrada física presente (no se aplica voltaje a El terminal de entrada). •
  • 44. Roni Domínguez Programación de PLC 44 4.2- Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado El símbolo de la instrucción Examinar si está abierto (XIO) se muestra en la Figura 5-21. Esta funciona como un contacto de relé normalmente cerrado. Asociado con cada instrucción XIO hay un bit de memoria vinculado al estado de un dispositivo de entrada o una condición lógica interna en un renglón. Esta instrucción le pide al procesador del PLC que examine si el contacto está abierto. Lo hace examinando el bit en la ubicación de memoria especificada por la dirección de la siguiente manera: • Al igual que con cualquier otra entrada, el bit de memoria se establece en 1 o 0, según el estado del dispositivo de entrada (físico) o la dirección de relé interna (lógica) asociada con ese bit. • Cuando la instrucción XIO se usa para examinar una entrada física, la instrucción se interpretará como falsa cuando haya una entrada física (voltaje) presente (el bit es 1) y se interpretará como verdadera cuando no haya entrada física presente (el bit es 0). Instrucción examine si está abierto (XIO) / contacto cerrado
  • 45. Roni Domínguez Programación de PLC 45 4.3- Instrucción de salida Output Energize (OTE) El símbolo de la instrucción bobina de salida, Output Energize (OTE) se muestra en la Figura 5-23. La instrucción OTE se ve y funciona como una bobina de relé y está asociada con un bit de memoria. Esta instrucción le indica al PLC que energice (encienda) o desenergice (apague) la salida. El procesador hace que esta instrucción sea verdadera (análoga a la activación de una bobina) cuando hay una ruta lógica de instrucciones XIC y XIO verdaderas en el renglón. El funcionamiento de la instrucción Output Energize se puede resumir de la siguiente manera: • El bit de estado de la instrucción Output Energize direccionada se establece en 1 para energizar la salida y en 0 para desenergizar la salida. • Si se establece una ruta lógica verdadera con las instrucciones de entrada en el renglón, la instrucción OTE se activa y el dispositivo de salida conectado a su terminal se activa. • Si no se puede establecer un camino lógico verdadero o las condiciones del renglón se vuelven falsas, la instrucción OTE se desactiva y el dispositivo de salida conectado a él se apaga. A veces, los programadores principiantes que están acostumbrados a pensar en términos de circuitos de control de relés cableados tienden a usar el mismo tipo de contacto (NO o NC) en el programa de lógica de escalera que corresponde al tipo de interruptor de campo conectado a la entrada discreta. Si bien esto es cierto en muchos casos, no es la mejor manera de pensar. Un mejor enfoque es separar la acción del dispositivo de campo de la acción de los bits del PLC como se ilustra en la Figura 5-24. Una señal presente hace que el bit NO (1) sea verdadero; una señal ausente hace que el bit NO (0) sea falso. Lo contrario es
  • 46. Roni Domínguez Programación de PLC 46 cierto para un bit NC. Una señal presente hace que el bit NC (1) sea falso; una señal ausente hace que el bit NC (0) sea verdadero. Figura 5-24 Separando la acción del circuito exterior y el programa en el PLC La función principal del programa de diagrama de lógica de escalera es controlar las salidas en función de las condiciones de entrada, como se ilustra en la Figura 5-25. Este control se logra mediante el uso de lo que se conoce como peldaño de escalera. En general, un renglón consiste en un conjunto de condiciones de entrada, representadas por instrucciones de contacto, y una instrucción de salida al final del renglón, representada por el símbolo de la bobina. Figura 5-25 Diagrama de lógica de escalera Se hace referencia a cada símbolo de contacto o bobina con una dirección que identifica lo que se está evaluando y lo que se está controlando. La misma instrucción de contacto se puede utilizar en todo el
  • 47. Roni Domínguez Programación de PLC 47 programa siempre que sea necesario evaluar esa condición. Si bien esto es cierto para las instrucciones de contacto XIO y XIC, no se puede decir lo mismo de las instrucciones de la bobina OTE. Un error común para el programador novato es colocar la misma instrucción OTE direccionada en varios peldaños dentro del mismo programa. Esta práctica se debe evitar ya que conducirá a resultados impredecibles del programa. El número de relés lógicos de escalera e instrucciones de entrada y salida está limitado solo por el tamaño de la memoria. La mayoría de los PLC permiten más de una salida por peldaño. Para que una salida se active o energice, debe existir al menos una ruta lógica verdadera de izquierda a derecha, como se ilustra en la Figura 5-26. Una ruta cerrada completa se conoce como que tiene continuidad lógica. Cuando existe continuidad lógica en al menos un camino, se dice que la condición de renglón y la instrucción de salida OTE o bobina son verdaderas. La condición de renglón y la instrucción OTE son falsas si no se ha establecido una ruta de continuidad lógica. Durante la operación del controlador, el procesador evalúa la lógica del renglón y cambia el estado de las salidas de acuerdo con la continuidad lógica de los renglones. Figura 5-26 Continuidad lógica 4.4- Direccionamiento de instrucciones Para completar la entrada de una instrucción de tipo relé, debe asignar una dirección a cada instrucción. Esta dirección indica qué entrada del PLC está conectada a qué dispositivo de entrada y qué salida del PLC controlará qué dispositivo de salida. El direccionamiento de entradas y salidas reales, así como las internas, depende del modelo de PLC utilizado. Los formatos de direccionamiento pueden variar de una familia de PLC a otra, así como para diferentes fabricantes. Estas direcciones se pueden representar en decimal, octal o hexadecimal según el sistema de números utilizado por el PLC. La dirección identifica la función de una instrucción y la vincula a un bit particular en la porción de la tabla de datos de la memoria. La Figura 5-27 muestra el formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500. Las direcciones contienen el número de ranura del módulo donde están conectados los dispositivos de entrada o salida. Las direcciones están formateadas como tipo de archivo, número de archivo, número de ranura y bit.
  • 48. Roni Domínguez Programación de PLC 48 En los PLC modulares SLC 500, el procesador o CPU está ubicado en el Slot o ranura “0”, mientras que los módulos de entradas y salidas se ubican en las demás ranuras. En este ejemplo la entrada está en el terminal o bit de entrada 12, en el slot 3 del PLC, por lo que la dirección en el programa para los contactos se escribe como I:3/12 Mientras que la salida está ubicada en el terminal o bit de salida 6 en el slot 4, por lo que la dirección en el programa para las bobinas de salidas se escribe como O:4/6 Figura 5-27 Formato de direccionamiento para un controlador Allen-Bradley SLC 500. En el caso de los PLC Allen-Bradley compacto como por ejemplo el Micrologix 1000 la dirección de sus salidas y entradas están en el slot “0” cero en el mismo procesador o CPU, por lo que una entrada se puede direccionar por ejemplo:
  • 49. Roni Domínguez Programación de PLC 49 El pulsador C, como está conectado en el terminal o Bit número 3 se direcciona como: I:0/3 La bombilla Yellow, como está conectada en el terminal o Bit número 2 se direcciona como: O:0/2 Por lo que en estas direcciones asignadas es que se programarán las salidas o entradas a ejecutar. 4.5- Instrucciones de rama o brach Las instrucciones rama se utilizan para crear rutas paralelas de instrucciones de condición de entrada. Esto permite más de una combinación de condiciones de entrada (lógica OR) para establecer la continuidad lógica en un renglón. La figura 5-29 ilustra una instrucción de ramificación típica. El renglón será verdadero si cualquiera de las instrucciones A o B es verdadera. Figura 5-29 Instrucción de ramificación típica. La ramificación de entrada mediante la formación de ramificaciones paralelas se puede utilizar en su programa de aplicación para permitir más de una combinación de condiciones de entrada. Si al menos una de estas ramas paralelas forma una ruta lógica verdadera, la lógica del renglón es verdadera y la
  • 50. Roni Domínguez Programación de PLC 50 salida se activará. Si ninguna de las ramas paralelas completa una ruta lógica, no se establece la continuidad lógica del renglón y la salida se desactivará. En el ejemplo que se muestra en la Figura 5-30, A y B, o C proporcionan continuidad lógica y energizan la salida D. Figura 5-30 Ramas de entrada paralelas. En la mayoría de los modelos de PLC, se pueden establecer ramas en las partes de entrada y salida de un renglón. Con la ramificación de salida, puede programar salidas paralelas en un renglón para permitir que una ruta lógica verdadera controle múltiples salidas, como se ilustra en la Figura 5-31. Cuando la ruta del renglón se hace verdadera, todas las salidas paralelas se vuelven verdaderas. En el ejemplo que se muestra, A o B proporcionan una ruta lógica verdadera a las tres instrucciones de salida: C, D y E. Figura 5-31 Conexión de salida en paralelo Algunos fabricantes de PLC prácticamente no tienen limitaciones en los elementos de serie permitidos, ramificaciones paralelas o salidas. Para otros, puede haber limitaciones en el número de instrucciones de contacto en serie que se pueden incluir en un peldaño de un diagrama de escalera, así como limitaciones en el número de ramas paralelas. Además, hay una limitación adicional con algunos PLC: solo una salida por renglón y la salida debe ubicarse al final del renglón. La única limitación en el número de peldaños es el tamaño de la memoria. La Figura 5-36 muestra el diagrama de limitación de matriz para un PLC típico. Es posible un máximo de siete líneas paralelas y 10 contactos en serie por peldaño. Figura 5-36 Diagrama matriz de contacto y su limitación en PLC. 4.6- Instrucción de relé interno (B3) La mayoría de los PLC tienen un área de memoria asignada para lo que se conoce como bits de almacenamiento interno. Estos bits de almacenamiento también se denominan salidas internas, bobinas internas, relés de control interno o simplemente bits internos. Las salidas internas son señales de
  • 51. Roni Domínguez Programación de PLC 51 encendido / apagado generadas por lógica programada. A diferencia de una salida discreta, una salida interna no controla directamente un dispositivo de campo de salida. La salida interna funciona como cualquier salida controlada por lógica programada; sin embargo, la salida se usa estrictamente para fines internos. La ventaja de usar salidas internas es que hay muchas situaciones en las que se requiere una instrucción de salida en un programa pero no se necesita conexión física a un dispositivo de campo. Si no hay salidas físicas conectadas a una dirección de bit, la dirección puede usarse como un punto de almacenamiento interno. El usuario puede programar bits o puntos de almacenamiento interno para realizar funciones de relé sin ocupar una salida física. De esta forma, las salidas internas pueden minimizar los requisitos de puntos del módulo de salida siempre que sea práctico. Las salidas internas son simples bit que son almacenados en la memoria y se direccionan como tales. Los controladores SLC 500 o de la serie Micrologix utilizan el archivo de bits B3 para el almacenamiento. El direccionamiento para el bit B3: 1/3 ilustrado en la Figura 5-41 consiste en el número de archivo seguido de palabras y números de bits. Figura 5-41 Los controladores SLC 500 y Micrologix usan el archivo de bits B3 para el direccionamiento de bits interno. Se puede usar un relé de control interno cuando un programa requiere más contactos en serie de los que permite el renglón. La Figura 5-42 muestra un circuito que permite solo 7 contactos en serie cuando 12 son realmente necesarios para la lógica programada. Para resolver este problema, los contactos se dividen en dos peldaños. El renglón 1 contiene siete de los contactos requeridos y está programado para controlar la bobina de relé interna B3:1/3. La dirección del primer contacto programado en el renglón 2 es B3:1/3 seguido de los cinco contactos restantes y la salida discreta. Cuando la lógica que controla la salida interna es verdadera, el bit de referencia B3:1/3 se activa o establece en 1. La ventaja de un bit de almacenamiento interno de esta manera es que evita que se utilice un bit de salida.
  • 52. Roni Domínguez Programación de PLC 52 Figura 5-42 Control de relé interno programado.
  • 53. Roni Domínguez Programación de PLC 53 Capítulo 5- Desarrollo de programas básicos 5.1- Circuito de retención Los circuitos retención son muy comunes tanto en la lógica del relé como en la lógica del PLC. Esencialmente, un circuito retención es un método para mantener el flujo de corriente después de presionar y soltar un interruptor momentáneo. En este tipo de circuitos, el contacto de retención generalmente está en paralelo con el dispositivo momentáneo. El circuito de parada / arranque del motor que se muestra en la Figura 6-46 es un ejemplo típico de un circuito de retención. El circuito cableado consiste en un botón STOP de parada normalmente cerrado en serie con un botón START de inicio normalmente abierto. El contacto auxiliar de retención del contactor está conectado en paralelo con el botón START de arranque para mantener la bobina de arranque energizada cuando se suelta el botón START de arranque. Observar que el botón STOP se programa con un contacto abierto XIC, esto es debido a que como el pulsador STOP tiene un contacto N.C ya está mandando un bit con una entrada lógica 1, es decir manda a cerrar el contacto STOP programado ( el color verde en sus extremos indica que está cerrado). Figura 6-46 Circuito de retención programado y cableado.
  • 54. Roni Domínguez Programación de PLC 54 La Figura 6-47 muestra un diagrama de cableado del PLC del circuito de retención del motor utilizando un controlador Allen-Bradley Pico. El controlador se programa utilizando la lógica de escalera. Cada elemento de programación se puede ingresar directamente a través de la pantalla. Este controlador también le permite programar el circuito desde una computadora personal utilizando el software de programación PicoSoft. Figura 6-47 Cableado de las entradas y salidas para el arranque/paro de un motor utilizando un PLC Allen- Bradley Pico. 5.2- Circuito de enclavamiento Se utiliza un circuito de enclavamiento eléctrico para evitar que un equipo funcione bajo ciertas condiciones potencialmente peligrosas o indeseables. La Figura 6-48 muestra un circuito de control de relé cableado de tres motores interconectado eléctricamente para evitar que los motores operen accidentalmente en un orden diferente a su secuencia apropiada. La característica de enclavamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera: • El motor 1 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 2. El contacto de enclavamiento auxiliar NO M1-2 se utiliza para este propósito. • El motor 2 debe estar funcionando antes de que se pueda arrancar el motor 3. • El contacto de enclavamiento auxiliar NO M2-2 se utiliza para este propósito.
  • 55. Roni Domínguez Programación de PLC 55 Figura 6-48 Circuito de control de secuencial de tres motores utilizando lógica cableada. La Figura 6-49 muestra un programa de PLC equivalente al circuito cableado. Figura 6-49 Programa de PLC equivalente al circuito de control secuencial con lógica cableado.
  • 56. Roni Domínguez Programación de PLC 56 El enclavamiento con pulsadores es uno de los métodos para evitar que dos cargas se energicen simultáneamente. El circuito de enclavamiento con pulsadores de la Figura 6-50 está diseñado para evitar que los solenoides SOL-A y SOL-B se energicen al mismo tiempo. Figura 6-50 Circuito de enclavamiento con pulsadores utilizando lógica cableado. La característica de enclavamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera: • Cada botón está equipado con un conjunto de contactos momentáneamente normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC) conectados mecánicamente entre sí. • El contacto NC del botón SOL-A está conectado en serie con el contacto NO del botón SOL-B. • El contacto NA del botón SOL-A está conectado en serie con el contacto NC del botón SOL-B. • Cuando se presiona el botón SOL-A, su contacto NO completa el circuito a SOL A y sus contactos NC abren la ruta actual a SOL-B. • Cuando se presiona el botón SOL-B, su contacto NO completa el circuito a SOL-B y sus contactos NC abren la ruta actual a SOL-A. • Cuando se presionan ambos botones, ninguno de los solenoides se activará. La Figura 6-51 muestra un programa de PLC equivalente al circuito cableado implementado utilizando solo dos pulsadores NO. Figura 6-51 Programa de PLC equivalente al circuito de enclavamiento con pulsadores con lógica cableado.
  • 57. Roni Domínguez Programación de PLC 57 5.3- Enclavamiento de salida (OTL) y desenclavamiento de salida (OTU) OTL y OTU son instrucciones de salida retentivas. OTL sólo puede activar un bit, en cambio, OTU sólo puede desactivar un bit. Estas instrucciones se usan generalmente en parejas, con ambas instrucciones direccionando el mismo bit. Su programa puede examinar un bit controlador por instrucciones OTL y OTU tantas veces como sea necesario. Figura 6-54 Operación de la salida LATCH y UNLATCH 5.3.1- Funcionamiento del OTL Cuando asigna una dirección a la instrucción OTL que corresponde a la dirección de una salida física, el dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está activado cuando el bit está establecido (activado o habilitado). Cuando las condiciones de renglón se convierten en falsas (después de ser verdaderas), el bit permanece establecido y el dispositivo de salida correspondiente permanece activado. Una vez habilitada, la instrucción de enclavamiento indica al controlador que active el bit direccionado. Desde ese momento en adelante, el bit permanece activado, pese a la condición del renglón, hasta que el bit esté desactivado (típicamente por una instrucción OTU en otro renglón). 5.3.2- Funcionamiento del OTU Cuando asigna una dirección a la instrucción OTU que corresponde a la dirección de una salida física, el dispositivo de salida cableado a este terminal de tornillo está desactivado cuando el bit está restablecido (desactivado o inhabilitado). La instrucción de desenclavamiento indica al controlador que desactive el bit direccionado. Desde ese momento en adelante, el bit permanece desactivado, pese a la condición del renglón, hasta que esté activado (típicamente por una instrucción OTL en otro renglón).
  • 58. Roni Domínguez Programación de PLC 58 5.3.3- Ejemplo de uso de salida LATCH y UNLATCH El funcionamiento de la salida LATCH y UNLATCH se ilustra en el programa de escalera de la Figura 6-55. El funcionamiento del programa se puede resumir de la siguiente manera: • Tanto la bobina de LACTH (L) como la UNLATCH (U) tienen la misma dirección (O: 2/5). • Cuando el botón de encendido (I: 1/0) se acciona momentáneamente, el peldaño de retención se vuelve verdadero y el bit de estado de retención (O: 2/5) se establece en 1, por lo que la salida de luz se enciende. El bit de estado permanecerá establecido en 1 cuando se suelte el botón. • Cuando el botón de apagado (I: 1/1) se acciona momentáneamente, el renglón de desenclavamiento se vuelve verdadero y el bit de estado (O: 2/5) se restablece de nuevo a 0 y la luz se apaga. El bit de estado permanecerá restablecido a 0 cuando se suelta el botó Figura 6-55 Operación de la salida LATCH y UNLATCH 5.4- Programación de un proceso El proceso que se muestra en la Figura 6-56 se utilizará para controlar el nivel de agua en un tanque de almacenamiento encendiendo o apagando una bomba de descarga. Los modos de operación se deben programar de la siguiente manera: • Posición OFF: la bomba de agua se detendrá si está funcionando y no arrancará si se detiene. • Modo manual: la bomba arrancará si el agua del tanque está en cualquier nivel, excepto bajo. • Modo automático: si el nivel de agua en el tanque alcanza un punto alto, la bomba de agua arrancará para que el agua pueda eliminarse del tanque, bajando así el nivel. o Cuando el nivel del agua alcanza un punto bajo, la bomba se detendrá. • Luces indicadoras de estado: luz de funcionamiento de la bomba de agua (verde) o Luz de estado de bajo nivel de agua (rojo) o Luz de estado de alto nivel de agua (amarillo)
  • 59. Roni Domínguez Programación de PLC 59 Figura 6-56 Proceso utilizado para controlar el nivel de agua en un tanque de almacenamiento. La Figura 6-57 muestra un programa que puede usarse para implementar el control del nivel de agua en el tanque de almacenamiento. Las instrucciones de LATCH y UNLATCH forman parte del programa. El funcionamiento del programa se puede resumir de la siguiente manera: • Se utiliza un bit de almacenamiento interno para la salida LATCH en vez de una salida discreta real. Tanto el LATCH como el UNLATCH tienen las mismas direcciones. • La instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigida al interruptor de ON/OFF evita que el motor de la bomba arranque en cualquier condición cuando está en el estado apagado. • En el modo MAN, la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigida al interruptor del sensor de nivel bajo (low level) permite que el motor de la bomba funcione solo cuando el interruptor del sensor de nivel bajo está cerrado. • En el modo AUTO, cada vez que el interruptor del sensor alto (high level) se cierra momentáneamente, la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 1 dirigido a el, energizará la bobina de salidad LATCH. La bomba comenzará a funcionar y continuará funcionando hasta que la bobina de salida UNLATCH se active mediante la instrucción o contacto N.C (XIO) del renglón 3 dirigida al interruptor del sensor de nivel bajo. • La luz de estado de funcionamiento de la bomba está controlada por el renglón 4, esto con un contacto N.O activará la salida G. • La luz de estado de bajo nivel se controla mediante la instrucción o contacto N.C (XIO) del renglón 5 dirigida al interruptor del sensor de nivel bajo. • La luz de estado de alto nivel se controla mediante la instrucción o contacto N.O (XIC) del renglón 6, dirigida al interruptor de nivel alto.
  • 60. Roni Domínguez Programación de PLC 60 Figura 6-57 Programa utilizado para implementar el control del nivel de agua en el tanque de almacenamiento La Figura 6-58 muestra un diagrama de cableado y un formato de direccionamiento del módulo de E / S típico para el programa de control de nivel de agua implementado utilizando un controlador modular SLC 500 de Allen-Bradley. La fuente de alimentación del chasis tiene una potencia nominal relativamente pequeña y se utiliza para suministrar alimentación de CC a todos los dispositivos montados físicamente en el plano posterior del bastidor del PLC. En esta aplicación, se utiliza una fuente de alimentaciónde 24 VCC para los dispositivos de entrada y una fuente de alimentación de 120 VCA para los dispositivos de salida. Esto permite que una señal de control de bajo voltaje de 24 voltios controle dispositivos de salida de 240 voltios. Los controladores SLC 500 utilizan un sistema de dirección basado en rack / ranura donde la ubicación de la ranura de los módulos de E / S en el rack establece la dirección del PLC. Las direcciones para los dispositivos de campo de esta aplicación en particular se muestran a continuación:
  • 61. Roni Domínguez Programación de PLC 61 Figura 6-58 Programa de control del nivel del agua implementado utilizando un controlador modular SLC 500 de Allen-Bradley.
  • 62. Roni Domínguez Programación de PLC 62 Figura 6-58 Programa de control del nivel del agua implementado utilizando un controlador modular SLC 500 de Allen-Bradley. 5.5- Circuito Jog La Figura 6-68 muestra un circuito de control de jog cableado que incorpora un relé de control de jog. El funcionamiento del circuito se puede resumir de la siguiente manera: • Al presionar el botón START de inicio se completa el circuito para la bobina activar la bobina CR, cerrando los contactos CR1 y CR2. • El contacto CR1 completa el circuito para la bobina M, arrancando el motor. • El contacto de retención M se cierra; esto mantiene el circuito para la bobina M. • Al presionar el botón de jog se activa la bobina M solamente, arrancando el motor. Ambos contactos CR permanecen abiertos, y la bobina CR está desenergizada. La bobina M no permanecerá energizada cuando se suelte el botón de avance.
  • 63. Roni Domínguez Programación de PLC 63 Figura 6-68 Circuito Jog con relé de control La Figura 6-69 muestra un programa de PLC equivalente al circuito de jog de relé cableado. Tenga en cuenta que la función del relé de control ahora se realiza mediante una instrucción PLC interna (B3: 1/0). Figura 6-69 Programa equivalente del PLC del circuito de jog de relé cableado.
  • 64. Roni Domínguez Programación de PLC 64 5.6- Automatización de proceso de llenado continuo La Figura 6-73 muestra el boceto de una operación de llenado continuo. Este proceso requiere que las cajas que se mueven en un transportador se posicionen y llenen automáticamente. La secuencia de operación para la operación de llenado continuo es la siguiente: • Arranca el transportador cuando se presione momentáneamente el botón START de arranque. • Detenga el transportador cuando se presione momentáneamente el botón STOP de parada. • Energice la luz RUN de estado de ejecución cuando el proceso esté operando. • Energice la luz STANDBY de estado de espera cuando el proceso esté detenido. • Pare el transportador cuando el borde derecho de la caja esté primero detectado por el fotosensor (Photo Switch). • Con la caja en posición y el transportador parado, abra la válvula solenoide y deje que se llene la caja. Cuando el sensor de nivel detecte que la caja se llena desactiva la valvula solenoide• Energice la luz completa cuando la caja esté llena. • La luz FULL encender cuando la caja se llene y debe permanecer energizado hasta que la caja se mueva.
  • 65. Roni Domínguez Programación de PLC 65 Figura 6-74 Programa de PLC de operación de llenado continuo.
  • 66. Roni Domínguez Programación de PLC 66 Capítulo 6- Cableado de entradas y salidas 6.1- Conexión de una botonera de arranque-paro (Start/Stop) Para la conexión de la botonera START/STOP se conecta el STOP en la entrada I/0 y el START en la entrada I/1, observar que el común de las botoneras se alimenta con el positovo (+), mientras que el común COM0 del PLC se alimenta con el terminal negativo (-), esto para cerrar el circuito interno en el PLC. Otra forma de conectar la botonera es invirtiendo la polaridad del negativo por el positivo, esto no afecta en el funcionamiento, pero si la señal que envía los pulsadores el negativa, el común COM0 del PLC ahora debe ser positivo (+).
  • 67. Roni Domínguez Programación de PLC 67 Si se va a utilizar dos comunes en el PLC COM0 y COM1 debe procurarse de que si la señal que envía los pulsadores es negativa, los comunes ahora deben alimentarse con el terminal positivo. En el siguiente ejemplo se observa una conexión errónea, ya que no se puede conectar el terminal negativo al COM1, porque el pulsador START envía una señal negativa al cerrarse y no completa el circuito. La forma correcta de conectar dos entradas en diferente comunes del PLC es:
  • 68. Roni Domínguez Programación de PLC 68 6.2- Conexión de una botonera Foward-Reverse Para la inversión de giro desde una estación Foward-Reverse se conecta como se indica a continuación: 6.3- Conexión de contacto de overload Si se quiere realizar alguna función al existir una sobrecarga detectada por el relé térmico la señal generada por el contacto N.O se puede utilizar para encender luces pilotos que indiquen la falla, o desactivar algún contactor que contrala a un motor. Para conectar el contacto de un relé térmico a un PLC, en este caso es suficiente con utilizar el contacto N.O (97-98), ya que con la programación del PLC cuando exista la sobrecarga se puede utilizar el contacto de diferentes formas. Observar que en el tornillo 97 se alimenta con el terminal positivo, luego el terminal 98 se lleva a la entrada I/0, el común del PLC COM0 se completa con el terminal negativo.
  • 69. Roni Domínguez Programación de PLC 69 6.4- Conexión de sensores electromecánicos Los sensores electromecánicos detectan un fenómeno físico, como calor, presión, nivel de líquido, etc., esto accionando algún mecanismo que opera sobre los contactos eléctricos del dispositivo. En el siguiente ejemplo se observa como se conecta un interruptor final de carrera. Notar que el contacto NO es alimentado por el terminal positivo y este luego va la entrada I/0. Los sensores electromecánicos cuentan generalmente básicamente con dos terminales, un extremo se alimenta con el terminal positivo el otro extremo se lleva a la entrada correspodiene y se completa de alimentar el PLC por los comunes COM0 y COM1 con el terminal negativo.
  • 70. Roni Domínguez Programación de PLC 70 6.5- Conexión de sensores de presencia 6.5.1- Conexión un sensor de presencia a 3 hilos PNP Los sensores de 3 hilos cuentan con tres cables con los colores siguientes: marrón (Brown) para su alimentación positiva (+), azul (Blue) para su alimentación negativa, negro (Black) para controlar la carga. Los sensores PNP envían una señal positiva por el terminal negro, por lo que para completar el circuito por el común COM0 debe alimentarse con el terminal negativo. Si en dado caso se alimenta el COM0 con el terminal positivo, en sensor no tendrá ningún efecto en la entrada I/0 cuando este detecte la presencia de algún objeto. En la siguiente conexión se cometió el error de alimentar el COM0 con el terminal positivo. Si se quiere conectar varior sensores se alimenta todos los terminales marrones con el positivo, todos los terminales azules con el negativo. El terminal negro se conecta a su entrada correspondiente.
  • 71. Roni Domínguez Programación de PLC 71 6.5.2- Conexión un sensor de presencia a 3 hilos NPN Los sensores NPN envían una señal negativa en su salida, terminal negro, por lo que para completar el circuito en el PLC el común debe alimentarse con el terminal positivo. Un error típico en la conexión de un sensor NPN es alimentar el común con el terminal negativo.
  • 72. Roni Domínguez Programación de PLC 72 1.1.1- Conexión dos sensores de presencia a 3 hilos PNP y NPN Para la conexión de dos sensores NPN y PNP estos no pueden compartir la misma zona de entrada del PLC. En este caso, el sensor NPN se conecta en la zona COM0 alimentado por el terminal negativo, mientras que el sensor PNP se conecta en la zonza COM1 alimentado por el terminal positivo. Si el sensor PNP por ejemplo se conectara en la entrada I/1 este no tendría ningún efecto en a entrada cuando se detecte un objeto, solo trabajaría correctamente el sensor NPN ya que tiene el COM0 correctamente polarizado.
  • 73. Roni Domínguez Programación de PLC 73 1.1.1- Conexión dos sensores de presencia a 2 hilos Un sensor a 2 hilos DC posee un terminal marron para su alimentación positiva, un terminal azul para su alimentación negativa. Si el sensor envía la señal de control por el terminal negativo debe completarse el circuito alimentando el COM0 con el negativo, ya que se encuentra alimentado por el terminal marrón con el positivo. Si el sensor envía la señal de control por el terminal positivo debe completarse el circuito alimentando el COM0 con el positivo, ya que se encuentra alimentado por el terminal azul con el negativo.