CINCO PASOS PARA AUTOMATIZAR.pdf

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CONTROLADORES LÒGICOS PROGRAMABLES
UNIDAD I
Semana 1: • El controlador lógico programable (PLC)• Fundamentos
• Tipos • Partes e interfaces.

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OBJETIVOS
Comprender y entender los:
Fundamentos• Tipos • Partes e interfaces
del controlador lógico programable (PLC)•

ENTRENA TU FISICO
ENTRENA TU FISICO

PERO TAMBIEN ENTRENA TU CEREBRO

ENTRENA TU FISICO ENTRENA TU FISICO
EL PLC SERA PARTE DE TU ENTRENAMIENTO

INICIEMOS LA SESIÓN 1
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LOS MODELOS PLC DEL LABORATORIO
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CONTROLADORES LOGICOS
PROGRAMABLES
P.L.C
Definición.- PLC es un dispositivo eléctrico, electrónico
“robusto” que es capaz de dar secuencias
en la automatización industrial
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¿Para que sirve la automatización
industrial?
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industrial?
Para que el humano no realice labores
tediosas ni peligrosas.
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industrial?
Para que el humano no realice labores
tediosas ni peligrosas y luego la parte
comercial, nombraremos algunas la
estandarización, velocidad, economía…..
De la producción.
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Las acciones básicas de la automatización son 5:
1).-
2).-
3).-
4).-
5).-
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1).- PRENDER
2).-
3).-
4).-
5).-
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1).- PRENDER
2).- APAGAR
3).-
4).-
5).-
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1).- PRENDER
2).- APAGAR
3).- TEMPORIZAR
4).-
5).-
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1).- PRENDER
2).- APAGAR
3).- TEMPORIZAR
4).- CONTAR
5).-
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1).- PRENDER
2).- APAGAR
3).- TEMPORIZAR
4).- CONTAR
5).- COMPARAR
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1).- Prender
2).- Apagar
3).- Temporizar
4).- Contar
5).- Comparar
Y el PLC hará las secuencias combinando estas
acciones configurando los procesos industriales.
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NOMENCLATURA
EN EL EN EL PLC VIPA,PLC SIEMENS S7-300 y S7-200
CPU 214
ENTRADAS (14):
I0.0, I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, I0.5, I0.6 y I0.7
I1.0, I1.1, I1.2, I1.3, I1.4, I1.5
SALIDAS (10):
Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3, Q0.4, Q0.5, Q0.6, Q0.7
Q1.0, Q1.1.
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NOMENCLATURA
EN EL PLC SPEED7 y SIEMENS
ENTRADAS:
I0.0, I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, I0.5, I0.6 y I0.7
I1.0, I1.1, I1.2,…………………………………..
I2.0, I2.1, I2.2,…………………………………..
SALIDAS:
Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3, Q0.4, Q0.5,Q0.6 y Q0.7
Q1.0, Q1.1, Q0.2,……………………………………….

LENGUAJES DE LOS PLC
El lenguaje de la lista de instrucciones:
STL (del inglès STatement List) ò
AWL (del alemán AnWeisungsListe)
Es el lenguaje nemónico ò ensamblador del PLC.
El lenguaje de diagrama de funciones:
FBD (del inglès Function Block Diagram) ò
FUP (del alemán FUnktions Plan)
Es el lenguaje con puertas lógicas.
El lenguaje de esquema de contactos:
LAD (del inglès LAdder Diagram) ò
KOP (del alemán KOnstakts Plan)
Es el lenguaje de contactos.
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Q0.0
I0.0
I0.1 Q0.0
L1
N
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Q0.1
I0.0
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.0
Q0.1
SEGMENTO 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
MOTOR 0 MOTOR 1 MOTOR 2
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
DIAGRAMA DE
MANDO
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Q0.1
I0.0
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.0
Q0.1
SEGMENTO 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
DIAGRAMA DE
MANDO
LOGICA
CABLEADA
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Q0.1
I0.0
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.0
Q0.1
SEGMENTO 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
DIAGRAMA DE MANDO
LOGICA CABLEADA
ARRANQUE EN DIRECTO
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Q0.1
I0.0
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.0
Q0.1
SEGMENTO 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
DIAGRAMA DE MANDO
LOGICA CABLEADA
ARRANQUE EN DIRECTO
PRIORIDAD EL PARO
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Q0.1
n
ENTRADAS: ( CONTACTOS )
Si n = 0 contacto open
Si n = 1 contacto Close
n Si n = 1 contacto open
SALIDA : (BOBINA)
( )
ELEMENTOS DEL LENGUAJE KOP
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Q0.0
n
ENTRADAS : ( CONTACTOS )
n
SALIDA : ( BOBINA )
( )
( )
Q0.0
I0.1
I0.0
Q0.0
NETWORK 1
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Q0.0
I0.0
I0.1 Q0.0
L1
N
( )
Q0.0
I0.1
I0.0
Q0.0
NETWORK 1
DIAGRAMA DE MANDO
LOGICA PROGRAMADA
ARRANQUE EN DIRECTO
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Q0.0
I0.0
I0.1 Q0.0
L1
N
( )
Q0.0
I0.1
I0.0
Q0.0
NETWORK 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0
. I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
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Q0.1
I0.2
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.2
Q0.1
NETWORK 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0
. I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
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Q0.1
I0.0
I0.1 Q0.1
L1
N
( )
Q0.1
I0.1
I0.0
Q0.1
NETWORK 1
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 N L1
1M I0.0
. I0.1 I0.2 I0.3 - L+
L
N
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1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 3L Q0.7 Q1.0 Q1.1 N L1
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 M - L+
L
N
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1 L Q 0 .0 Q 0 .1 Q 0 .2 N L 1
1 M I 0 .0 I0 .1 I0 .2 I0 .3 - L +
L
N
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Q0.1
n
ENTRADAS: ( CONTACTOS )
Si n = 0 contacto open
n Si n = 1 contacto open
SALIDA : (BOBINA)
( )
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M
A
B M
L1
N
STOP START MOTOR
A B M
0 0
0 1
1 0
1 1
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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M
A
B M
L1
N
STOP START MOTOR
A B M
0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 0
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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M
A
B M
L1
N
STOP START MOTOR
A B M
0 0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 0
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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M
A
B M
L1
N
STOP START MOTOR
A B M
0 0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 0
M = ഥ
𝑨 .B + ഥ
𝑨. ഥ
𝑩.M
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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M
A
B M
L1
N
M = ഥ
𝑨 . ( B + M )
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PROBLEMA
Encontrar un arranque en directo, pero que tenga prioridad el arranque.
Solución:
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PROBLEMA
Solución: LLENAR LA TABLA CON LOS DATOS DELA PREGUNTA
STOP START MOTOR
A B M
0 0
0 1
1 0
1 1
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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PROBLEMA
Solución: QUEDANDO COMO SE MUESTRA
STOP START MOTOR
A B M
0 0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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STOP START MOTOR
A B M
0 0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
M = AB + ഥ
𝑨 B + ഥ
𝑨 ഥ
𝑩M
SI NO PULSO A A = 0
SI PULSO A A = 1
SI NO PULSO B B = 0
SI PULSO B B = 1
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M = B + ഥ
𝑨M
Y SIMPLIFICANDO NOS QUEDA
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M = B + ഥ
𝑨M
M
A
B
M
L1
N
Y SIMPLIFICANDO NOS QUEDA
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M = B + ഥ
𝑨M
M
A
B
M
L1
N
M = B + ഥ
𝑨M
IDENTIFICANDO TENEMOS LA SOLUCION

PROBLEMA
Controlar dos motores con un solo pulsador de tal manera que:
a).- Pulso por primera vez se enciende un motor.
b).- Pulso por segunda vez se enciende el otro motor.
c).- Pulso por tercera vez se apagan los dos motores.
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Q0.1
I0.1
M0.1 M0.2 M0.3 Q0.1 Q0.2
M0.1
M0.1
Q0.1
Q0.2
M0.2
M0.2
M0.3
M0.3
Q0.2
M0.3
M0.1
Q0.1 Q0.2
M0.2
L
N
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Q0.1
I0.1
M0.1 M0.2 M0.3 Q0.1 Q0.2
M0.1
M0.1
Q0.1
Q0.2
M0.2
M0.2
M0.3
M0.3
Q0.2
M0.3
M0.1 Q0.1 Q0.2
M0.2
L
N
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( )
M 0.3 M 0.1
Q0.1
I0.1
M 0.1
NETWORK 1
( )
I0.1 Q0.2
Q0.1 M 0.1 M 0.2
M 0.2
NETWORK 2
( )
I0.1 Q0.2 M 0.2 M 0.3
M 0.3
NETWORK 3
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( )
M0.3 M0.2 Q0.2
Q0.2
NETWORK 4
( )
Q0.1
M0.1
M0.3
Q0.1
NETWORK 5
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1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 M- L+
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 M- L+
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PLC
Controladores Lógicos
Programables
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Sistemas Lógicos Digitales
 Síntesis Cableada
 Síntesis programada
en PLC
 Síntesis con memorias
y/o matrices lógicas
PLD
 Síntesis con arreglos
lógicos de Puertas
Programables en
Campo FPGA
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Automatización
 EVITAR TAREAS TEDIOSAS PARA EL SER HUMANO.
 ABARATAR COSTOS DE PRODUCCIÓN.
 INCREMENTAR LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS
(ESTANDARIZACIÓN).
 ACORTAR LOS TIEMPOS DE INTRODUCCIÓN DE UN NUEVO
PRODUCTO EN EL MERCADO.
Automatización es el procedimiento por el cual un
sistema trabaja óptimamente y sin intervención
del ser humano, de acuerdo a un diseño.
¿Qué es?
¿Por qué?
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Esquema de un
sistema de
automatización
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Sensores
Fotovoltaicos
Un sensor es un dispositivo que capta
magnitudes físicas, y entrega una señal de
salida eléctrica que es proporcional de la
variable medida..
Térmico
s
Capacitivo
s
Fotoeléctricos
Final de carrera
Electroquímicos
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Actuadores
Cilindro
s
Están acoplados a maquinas para realizar
movimientos, calentamientos, etc.; son por
ejemplo motores de corriente continua, motores
de corriente alterna, cilindros neumáticos y
otros.
Lámparas
Resistencias
Motor
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Qué es un PLC
o Autómata Programable
Un equipo electrónico, basado en un
microprocesador o microcontrolador,
que tiene generalmente una
configuración modular, puede
programarse en lenguaje no
informático y esta diseñado para
controlar procesos en tiempo real y en
ambiente agresivo (ambiente
industrial).
El PLC es una alternativa al automatismo
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Historia
 Su historia se remonta a finales de la
década de 1960
 Los PLC fueron inventados en
respuesta a las necesidades de la
industria automotriz
norteamericana por el ingeniero
Estadounidense Dick Morley.,
 En 1968 GM Hydramatic (la división de
transmisiones automáticas de General
Motors) ofertó un concurso para una
propuesta del reemplazo electrónico de
los sistemas cableados.
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En el año 1973. Logran comunicación entre PLC
En 1974 – 1975. El desarrollo de los microprocesadores incremento el poder
de los PLC
En 1976 – 1979. En esta etapa se tuvieron mejoras
En los años 80 se intentó estandarizar la comunicación entre PLCs
En los años 90 se introdujeron nuevos protocolos y se mejoraron algunos
anteriores
Historia
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Aplicaciones del uso de PLC
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Ejemplo de Aplicación
Control de Nivel tanque
G P
V
D0
D1
D2
D3
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PLC
(Controlador Lógico Programable)
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Características fundamentales
 Confiabilidad
 Flexibilidad
 Funciones avanzadas
 Comunicaciones
 Velocidad
 Diagnósticos
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Bloques que forman un PLC
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BLOQUES NECESARIOS PARA EL
FUNCIONAMIENTO DEL PLC
Consola de programación
PC, consolas o calculadoras de programación
Fuente de alimentación
A partir de una tensión exterior proporciona las
tensiones necesarias para el funcionamiento de
los distintos circuitos electrónicos del autómata.
Batería, capacitor de alto rendimiento: para
mantener el programa y algunos datos en la
memoria si hubiere un corte de la tensión
exterior.
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Periféricos
Son aquellos elementos auxiliares, físicamente
independientes del autómata, que se unen al
mismo mediante interfases, para realizar una
función especifica y que amplían su campo de
aplicación o facilitan su uso.
Como tales no intervienen directamente ni en
la elaboración ni en la ejecución del programa.
Ej.: visualizador de mensajes, impresoras,
lectores de barra, etc.
BLOQUES NECESARIOS PARA EL
FUNCIONAMIENTO DEL PLC
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Esquema de la Arquitectura
interna del PLC
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Bloques de Entrada/Salida
Bloque de entradas
Adapta y codifica de forma
comprensible para la CPU las
señales procedentes de los
dispositivos de entrada o
captadores, como por ejemplo,
pulsadores, finales de carrera,
sensores, etc.
Misión: proteger los circuitos
internos del autómata,
proporcionado una separación
eléctrica entre estos y los
captadores.
Bloque de salidas
Decodifica las señales
procedentes de la CPU, las
amplifica y las envía a los
dispositivos de salida o
actuadores, como lámparas,
relees, contactares,
arrancadores, electro
válvulas, etc.
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Clasificación del PLC
Compacto
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Clasificación del PLC
Modular
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Estructura del PLC compacto
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Estructura PLC modular
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Tipos de PLC según su tamaño
PLC Nanos
PLC Micros
PLC Pequeños
PLC Medianos
PLC Grandes
El tamaño se determina generalmente, por la
cantidad de entradas y salidas disponibles
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Funciones del PLC
Reemplaza
Realiza
Operaciones
Monitorea
Supervisa y controla
Diagnósticos
Manejo de Información
PLC
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Ventajas del PLC
 Control más preciso
 Mayor rapidez de respuesta
 Flexibilidad control de procesos
 Seguridad en el proceso
 Mejor monitoreo del funcionamiento
 Detección rápida de averías
 Posibilidad de modificaciones sin elevar
costos
 Menor mantenimiento
 Posibilidad de gobernar varios
actuadores con el mismo autómata
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Desventajas del PLC
 Mano de obra especializada
 Condiciones ambientales
apropiadas
 Mayor costo para controlar tareas
muy pequeñas o sencillas
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Selección del PLC
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Arquitectura interna de un PLC
Unidad Central de Proceso (CPU)
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Este bloque es el cerebro del autómata.
Su función es interpretar las instrucciones del
programa de usuario y en función de las entradas,
activar las salidas deseadas
La CPU (control processing unit) es la encargada de
ejecutar el programa de usuario y activar el sistema
de entradas y salidas.
La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en
la memoria, adquiriendo las instrucciones una a una.
Unidad central de proceso (CPU)
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Memorias
RAM (random acces memory), memoria de
acceso aleatorio o memoria de lectura-escritura.
Pueden realizar los procesos de lectura y
escritura por procedimientos eléctricos. Su
información al faltarle la alimentación es volátil.
ROM (read only memory), memoria de solo
lectura. En estas memorias se puede leer su
contenido, pero no se puede escribir en ellas; los
datos e instrucciones los graba el fabricante y el
usuario no puede alterar su contenido. Permanece
aunque haya un fallo en la alimentación. No volátil.
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Memorias
EPROM: memorias de solo lectura,
reprogramables, con borrado por ultravioleta.
No volátil.
EEPROM: memorias de solo lectura,
reprogramables, alterables por medios
eléctricos. Tienen un numero máximo de ciclos
de borrado/grabado. No volátil.
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CONCLUSIÓN
EL PLC es un aparato electrónico, de bajo
mantenimiento y fácil uso, operado digitalmente
que usa una memoria programable para el
almacenamiento interno de instrucciones las
cuales implementan funciones especificas tales
como lógicas, secuénciales, temporización, para
controlar a través de módulos de entrada/salida
digitales y analógicas, varios tipos de máquinas o
procesos.-
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Programar un PLC
Implica generar un conjunto de
instrucciones y de órdenes que provocarán
la ejecución de una tarea determinada.
Podemos decir que un programa es una
respuesta predeterminada a todas las
combinaciones posibles de estados de la
información que recibe.
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Programar un PLC
La programación en PLC se compone de diversas
fases:
1 – Definición y análisis del problema
2 – Definición de la arquitectura del automatismo
3 – Diseño de los algoritmos
4 – Programación de código
5 – Depuración, test y verificación del programa
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Lenguajes de programación
Para realizar un proyecto se debe conocer las
formas de lenguaje que entiende el entorno de
aplicación.
Los PLC ofrecen numerosos tipos de operaciones
que permiten solucionar una gran variedad de
tareas de automatización
Los lenguajes de programación en PLC se
componen de una serie de símbolos, caracteres y
reglas de uso que fueron diseñados para poder
establecer una comunicación de los usuarios con
las máquinas.
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Programación del PLC
 Algebraicos
◼ Lenguajes booleanos
◼ Lista de Instrucciones (AWL)
◼ Lenguajes de alto nivel
 Gráficos
◼ Diagrama de contactos (KOP)
◼ Diagrama de funciones/bloques
◼ Intérprete GRAFCET
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Equipos o
Unidades de programación
Son los dispositivos que nos permitirán
entrar el programa
Son tres los tipos que se dispone:
Calculadora
Consola
PC
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Ciclo de funcionamiento
Los controladores lógicos programables son máquinas secuenciales
Tres fases principales:
Lectura de señales desde la interfaz de entradas
Procesado del programa para la obtención de las señales de
control
Escritura de señales en la interfaz de salidas
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Cómo funciona un PLC
El tiempo que demora en recorrer el ciclo de trabajo,
depende del tamaño del programa, pero es muy pequeño
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Diagrama de escalera (LADDER)
 Lenguaje de programación
◼ Esquemas de contacto
 Compuesto por
◼ Ramas (peldaños)
 Instrucciones de entrada
 Instrucción de salida
◼ Líneas verticales
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Instrucciones lógicas de relé
Instrucciones de ENTRADA (análogas a los contactos de un relé)
Contacto normal abierto
Contacto normal cerrado
Instrucciones de SALIDA (análoga a la bobina de un relé)
Bobina
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A B A.B La lámpara se
enciende si A y
B están cerrados
La
lámpara se
enciende
si A ó B
están
cerrados
A+B
A
B
Diagramas de contactos
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Diagramas de contactos
Función lógica: (A+B).C. D
-
A
B
C D
+
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Ejemplo de una escalera
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Otros elementos
Las funciones lógicas más complejas como:
 Temporizadores (Retardo a la conexión)
 Contadores
 Registros de desplazamiento
 etc.
Se representan en formato de bloques
IN
TON
PT
PT
Txx
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Conexión de I/O al PLC
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Síntesis del esquema ladder
 Marcado Inicial
 Condiciones de disparo
 Marcado y desmarcado de lugares
 Indicación de salidas
Pasos para pasar de una red de Petri
a Esquema ladder
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Algunas marcas de PLC
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Jerarquía PLC Siemens
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Características de fábrica
según CPU
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