Curso básico de PLC

CURSO BASICO
DE PLC
07/2018
Pablo D. Zirpolo

Universidad Nacional de Quilmes
Page 2/20 Variadores
Presentación
Presentación alumnos
¿Nombre?
¿Que estudio o que estudia?
¿De que trabaja?
¿Trabajo con PLCs? Detalle marcas y proyecto
¿Que buscan obtener del curso?

Temario
* Arquitectura de un PLC
* Ciclo de funcionamiento del PLC
* Interfaces de entrada y salida del PLC
* Direccionamiento
* Programación LD y FBD
* Funciones básicas (AND,OR,SET,RESET)
* EJERCICIO

Introducción
Control manual
¿Para que utilizamos un controlador o PLC?
Control automático
Automatismo: Sistema que permite ejecutar una o varias acciones sin intervención manual.
Automatización: Aplicación de sistemas automáticos en la realización de un proceso para
conseguir que el sistema funcione de manera autónomo sin intervención humana salvo en la
indicación de objetivos a conseguir.
Medición
Acción
Decisión
AUTOMATIZAR y CONTROLAR

Introducción
Elemento final de
control
Elemento primario
de medición
Convertidor o
transductor
Controlador Transmisor
Proceso
PERTURBACIONES
VARIABLE
CONTROLADA
VARIABLE
MANIPULADA
SENSOR
SEÑAL
NORMALIZADA
SEÑAL
NORMALIZADA
PUNTO DE AJUSTE
ACTUADOR
Esquema general de un sistema de control
ENERGIA
ELEMENTOS DE POTENCIA
ELEMENTOS DE SEÑAL
Sistema: Conjunto de elementos ordenados que cumplen un objetivo, y uno solo de estos
elementos no puede cumplir, por si solo, el trabajo de todo el sistema.
LAZO CERRADO
Supervisión

Introducción
Programa de usuario
PLC: Programable Logic Controller
API: Autómata programable industrial
Microprocesador
Hardware estándar
Software incorporado

Historia del PLC
1971
1990
La primera compañía que introdujo el controlador programable
fue Bedford Associates, propuso un controlador programable
llamado MODICON (Modular Digital Controller) a la General
Motors. El Modicon 084 llego a ser el primer controlador en
producción a escala comercial.
1969
Los PLC se extendían a otra industrias y en los 80s ya los
componentes electrónicos permitieron un conjunto de
operaciones de 16 bits.
Aparecieron los microprocesadores de 32 bits con posibilidad
de operaciones matemáticas complejas y comunicaciones
entre PLCs de diferentes marcas y PCs, lo que abrieron
posibilidad de fabricas completamente automatizadas y con
comunicación en tiempo real.

Introducción
Flexibilidad
Implementación de cambios, corrección de errores
Espacio físico
Costo
Ingeniería offline, prueba-simulación en laboratorio
Visualización online
Programación amigable
Confiabilidad: Un PLC estándar tiene una tasa de falla aprox. de 0.16
fallas/año, mientras que un sistema triple redundante (tanto CPUs
como módulos de entrada-salida) 0.003 fallas/año.
Documentación
Ventajas

Introducción
Desventajas / amenazas
El costo inicial para pequeñas aplicaciones.
Hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos.
Nuevas tecnologías, por ej visión

Arquitectura de un PLC
PLC (Controlador lógico programable)
PROCESADOR
CPU MEMORIAS
FUENTE DE
ALIMENTACION
ENTRADAS
SALIDAS
BUS DE DATOS
BUS DE DATOS
EQUIPO DE
PROGRAMACION INTERFASE CON EL
OPERADOR
SEÑALES DESDE
EL CAMPO
SEÑALES HACIA
EL CAMPO
HMI
MODULOS DE
COMUNICACION

Clasificación de un PLC
Por su construcción:
Integral
Modular
Por su capacidad:
1. Discreta, analógica, operaciones aritméticas y de comunicación básicas
2. Idem anterior + punto flotante, E/S inteligentes, conexión a redes, etc.
Por su cantidad de E/S
Nano: hasta 32 E/S
Micro: 33 a 128 E/S
Compacto: 129-512 E/S
Mediano: 512-1023 E/S
Grande: > 1024 E/S

Selección de un PLC
Ayuda al desarrollo del programa
Criterios cualitativos
Fiabilidad del producto
Servicios del suministrador
Normalización en planta
Compatibilidad con equipos de otras gamas
Previsión de repuestos

Selección de un PLC
ARC Advisory Group - PLC Supplier Preferences

Bloques esenciales de un PLC
CPU – Unidad central de proceso o de control.
Memoria internas
Memoria de programa
Interfaces de entrada y salida
Fuente de alimentación
UNIDAD
CENTRAL
BUS INTERNO
MEMORIA
DE
PROGRAMA
FUENTE DE
ALIMENTACIÓN
BATERÍA
MEMORIA
IMAGEN E/S
MEMORIA DE
DATOS
TEMPORIZADORES
CONTADORES
INTERFACES
DE SALIDAS
INTERFACES
DE
ENTRADAS
Analógica
Digital
Analógica
Digital
Componentes principales:
PROCESADORES
DE
COMUNICACIONES
A SISTEMAS EXTERNOS
MEMORIA
RAM
MEMORIA
ROM
CPU
INTERFACES
E/S
BUS DE DIRECCIONES
BUS DE DATOS
BUS DE CONTROL

CPU (Central Processing Unit)
Búsqueda de
instrucciones una
a una desde
memoria
Decodificación
de instrucciones
Búsqueda de los
operandosUNIDAD DE
DECODIFICACION
Ejecución de
instrucción
Almacenamiento
de los resultados
UNIDAD DE
EJECUCION
UNIDAD ARITMETICA- LOGICA
ALU
Pasos globales de
funcionamiento
UNIDAD DE
CONTROL
División global

Reloj
Secuenciador
Decodificador
CP
RI
BUS
Acumulador
Circuito
operacional
Flags
BUS INTERNO
REN 1 REN 2
Microordenes

CPU – Procesador
Los PLCs modernos cuentan con 2 CPUs de 32bits que interactúan para efectuar el
control.
El CPU de lógica ejecuta el código de la aplicación y realiza el procesamiento de
los mensajes.
El CPU de backplane se comunica con las E/S y envía y recibe datos desde el
backplane. Como este CPU es independiente del otro, toda la información de
E/S se maneja asincrónicamente a la ejecución del programa (no altera el scan)

MEMORIA
Memorias – mapeo E/S
Dentro del CPU se dispone de un área de memoria, la cual se utiliza para diversas
funciones:
Memoria del programa o de usuario: aquí se introduce el programa que el
PLC va a ejecutar cíclicamente.
Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el tipo de
datos (como marcas de memoria, temporizadores, contadores, etc.).
Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código máquina que
monitoriza el sistema (sistema operativo o firmware).
Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que empleamos para
almacenar el programa de usuario, y en ciertos casos parte de la memoria de la
tabla de datos. Suele ser de uno de los siguientes tipos: EPROM, EEPROM, o
FLASH.

MEMORIA
LECTURA DE LA MEMORIA
Posición a posición (bit a bit):
Por bloques de 8 bit (byte)
Por bloques de 16 bit (Word)
Por bloques de 32 bit (DWord)
Un bit es una posición de memoria que puede tomar valor “0” ó “1”
07815
07
16232431 07815
… ………

MEMORIA
Clasificación de memorias
RAM
Acceso aleatorio
Volátil
Lectura y escritura
Igual tiempo de
lectura y escritura
(Activas)
ROM
No Volatil
Lectura
El tiempo de lectura
es menor que el de
escritura (Pasivas)
EEPROM FLASH
Borrados por aplicación de rayos
ultravioleta
Borrados eléctricamente
Se graban posición a posición
Acceso aleatorio
No Volatil
El tiempo de lectura es menor
que el de escritura (Pasivas)
Acceso aleatorio
No Volátil
El tiempo de lectura es menor que el de
escritura (Pasivas)
Acceso aleatorio
Se graban por bloques de posiciones
Acceso aleatorio
Velocidad mayor que las EEPROM
(Random Access Memories) (Read Only Memory) (Electrically Programmable
Read Only Memories)
EPROM
Lectura
(Electrically Erasable Programmable Read
Only Memories)
Operación mas frecuente: Lectura
Operación mas frecuente: Lectura
No Volátil
Borrados eléctricamente
El tiempo de lectura es menor que el de escritura
(Pasivas)

MEMORIA
Aplicaciones en PLC
MEMORIA VOLÁTIL NO VOLÁTIL
LECTURA /
ESCRITURA
SÓLO
LECTURA
APLICACIONES
RAM
ROM
EEPROM
FLASH
Datos internos
Memoria
imagen E/S
Sistema operativo Programa usuario Programa usuario
Datos internos mantenidos
Parámetros
Programa usuario
Parámetros
RAM FLASH
+
EEPROMRAM
+
RAM
+ BAT
+ -
Sistema operativo
Monitor intérprete
EPROM
FLASH

MEMORIA
Acceso a la memoria de imagen de E/S
IMAGEN DE
ENTRADAS
INTERFAZ DE
ENTRADAS
CPU
MEMORIA DE
DATOS
MEMORIA DE
PROGRAMA
IMAGEN DE
SALIDAS
INTERFAZ DE
SALIDAS
IMAGEN DE
ENTRADAS
INTERFAZ DE
ENTRADAS
CPU
MEMORIA DE
DATOS
MEMORIA DE
PROGRAMA
IMAGEN DE
SALIDAS
INTERFAZ DE
SALIDAS
PLANTA PLANTA
1 2
3
1 Señales en interfaz de entradas a memoria imagen de entradas
2 Señales de memoria imagen de salidas a interfaz de salidas
3 Ejecución del programa

Interfaces de entrada y salida
Filtrando, adaptando y codificando
Clasificación:
Por el tipo de señales:
Digitales
Analógicas
Por la tensión de alimentación:
De corriente continua (estáticas 24/110Vcc )
De corriente continua a colector abierto (PNP o NPN)
De corriente alterna (60/110/220Vca)
Salidas por relé (libres de tensión)
Por el aislamiento:
Con separación galvánica (opto-acopladores)
Con acoplamiento directo
Entradas:
- Corriente continua a 24 o 48 Vcc
- Corriente alterna a 110 o 220 Vca
- Analógicas de 0-10Vcc o 4-20mA
Salidas:
- Por relé
- Estáticas por Triac 220Vca
- Colector abierto para 24 o 48Vcc
- Analógicas de 0-10Vcc o 4-20mA
Usos mas frecuente:
Las interfaces de entrada y salida establecen la comunicación entre la unidad
central y el proceso.
Decodificando y amplificando
Especiales (Termocupla, contadores rápidos etc..)

Fuente de alimentación
Alimentación CPU, memorias e interfaces de E/S
Alimentación de los emisores de señal y de los actuadores de salida

Ciclo de SCAN
Tiempo de ciclo (scan time):
Es el barrido cíclico que realiza el PLC, algunas tareas:
Consulta el estado de las entradas y almacena.
Resuelve el programa de aplicación.
Atender las comunicaciones con módulos inteligentes.
Atiende las comunicaciones de los puertos.
Ejecuta el autodiagnóstico.
Actualiza las salidas a partir de los resultados almacenados en la memoria.
Vuelve a empezar el ciclo.
Depende de la velocidad del microprocesador, y del tamaño de la aplicación.

Modos de operación
POWER-ON
ERROR
RUNSTOP
SIS
SIS
SIS
SIS
CPU
CPU/PRG
CPU/PRG
PRG
- EJECUTA PROGRAMA DE
USUARIO
- LECTURA DE ENTRADAS Y
EJECUCION DE SALIDAS
- TEMPORIZADORES Y
CONTADORES EN OPERACIÓN
NORMAL
- SE DETIENE LA EJECUCION DEL
PROGRAMA DE USUARIO
- SALIDAS A ESTADO OFF
- SE MANTIENE LOS VALORES
DE MEMORIA INTERNA
- PASAR STOP A RUN LAS
POSICIONES DE MEMORIA NO
PROTEGIDAS SE PASAN A OFF
- SE DETIENE LA EJECUCION DEL
PROGRAMA DE USUARIO
- SALIDAS A ESTADO OFF
SIS: Cambio por sistema
CPU: Cambio por usuario por
medio de selectores
PRG: Cambio por usuario por
medio de unidad de
programación.

Modo de operación
Siemens – S7300

Modo de operación
Siemens – S71200

Ciclo de funcionamiento
Tensión
Comprobación del sistema
físico (hardware)
Borrado de variables internas,
temporizadores y contadores
Puesta a cero de “watchdog”
Comprobación de conexiones y
memorias
Comprobación
correcta?
Lectura de interfaz de
entrada
Escritura en la
interfaz de salida
Ejecución de programa de
usuario
Servicio a periféricos externos
Indicador
de error
NO
SI
CICLODESCAN
PROCESO
CUMUN
TIEMPO DE EJECUCION
PROCESOINICIAL
EJECUCIONDELPROGRAMADEUSUARIO
YENTRADAS/SALIDAS
SERVICIOSA
PERIFERICOS
Proceso inicial: < 1 segundo
Proceso común: aprox. 1 o 2 ms
100ms a 500ms
Ejecución del programa:
-Numero y ubicación interfaces de E/S
-Longitud del programa y tipo de CPU
que lo procesa.
Servicios a periféricos: 1 a 2 ms
Si este tiempo no fuera suficiente, el
servicio queda interrumpido hasta el
siguiente ciclo.

Chequeo del sistema
Comprobación de la CPU
Microprograma
Memoria interna
Reloj de guarda (Watchdog)
Comprobación de la memoria de programa
Control de presencia
Identificación de tipo
Comprobación de contenido
Comprobación de interfaces E/S
Control de presencia
Identificación de los tipos
Generación de la tabla de direcciones
INICIALES
Únicamente corre
tras conectar la
tensión.

Chequeo del sistema
Control de memoria interna (direcciones y datos)
Comprobación del contenido de programa
CICLICOS
Se repite
continuamente
mientras el autómata
esta ejecutando el
programa.
Control de presencia y funcionamiento de
interfaces de E/S
Comprobaciones de bus interno y de las correctas
transferencias de datos sobre él.

Chequeo del sistema
“Si en alguno de los chequeos o comprobaciones se detecta
algún problema, el autómata acusa el error, memoriza código
de error y señaliza la situación iluminando un LED.”
Error fatal Pasa a STOP Necesario reinicio del PLC
Error no fatales no provocan parada registro de errores

Tiempo de ejecución y control en tiempo real
Señal
control
planta
IN
Lectura / escritura interfaces Ciclo
OUT
Señal
mando
Tciclo TcicloTINdelay
TOUTdelay
Tres_MAX
Tciclo TOUTdelay
Tres_MIN
TINdelay
Tres_MAX = T_INdelay + 2*Tciclo + T_OUTdelay Tres_MIN = T_INdelay + Tciclo + T_OUTdelay
Valores limites del tiempo de respuesta a una señal

Tiempo de ejecución y control en tiempo real
INTERFAZ
CONMUTACION
OFF-ON
ON-OFF
ENTRADA (TINdelay)
AC DC RELE
SALIDA (TOUTdelay)
TRANSISTOR TRIAC
15 - 30
15 - 30
5 - 10
5 - 10
5 - 15
5 - 20
0,5 - 2
1 - 2
1 - 10
11 - 12
Retardos de conmutación típicos de interfaces de autómatas (ms)
El tiempo de ciclo de SCAN es la suma de los tiempos de:
Autodiagnóstico (chequeos y comprobaciones cíclicas)
Actualización de E/S: Depende de la cantidad E/S, locales-remotas, tipo CPU.
Ejecución de programa: se mide por los tiempos de ejecución de instrucciones (µs)
Servicios a periféricos
1 a 2 ms
1 a 2 ms
1 a 15 ms/K (milisegundos por cada mil instrucciones)
1 a 5 ms
ANALOGICAS (Conversor A/D) 15 - 20 (Conversor D/A) 15 - 20

Elemento de proceso rápido
Actividades que exigen rápidas respuestas del PLC
Velocidad máxima: 300 rpm
Encoder: 2048 pulsos/vueltas
¿Cuál es el tiempo máximo de SCAN
que puedo utilizar para para detectar
todos los pulsos del encoder en una
entrada del PLC?

Elemento de proceso rápido
Actividades que exigen rápidas respuestas del PLC
Ejecución de subrutina o programas a intervalos
menores del tiempo de SCAN general.
Lectura de impulsos de entrada a alta frecuencia.
(Encoders)
Detección de señales de muy corta duración, menor
que el tiempo de ciclo.

Proceso rápido de programas
Ejecución periódica de rutinas rápidas
Tciclo
T T T T T T
Rutina
rápida
Rutina
rápida
Rutina
rápida
Tciclo_rutina
Lectura/escritura
interfaces rápidas
Por medio de una señal periódica
(para reducir el tiempo de ciclo)
Por medio de una señal de
interrupción exterior (para obtener
respuestas rápidas)
PROGRAMA NORMAL

Procesado rápido de programas
Comprobaciones y
chequeos
Ejecución de una rutinas rápida ordenada por interrupción
Lectura de estado de
entrada
Ejecución de
programa de usuario
Actualización del
estado de las salidas
Ejecución de programa de
usuario
Servicio a periféricos externos
CICLO NORMAL
Lectura de estado de
entrada rápidas
Ejecución de rutina
rápida
Actualización del
estado de las salidas
rápidas
Interrupción
CICLO RAPIDO

Perdidas de información en la lectura de señales de alta frecuencia
Tciclo
Puede evitarse disponiendo de un contador rápido que, aprovechando un
hardware especifico (entradas débilmente filtradas y circuito propio), sea capaz
de leer señales de alta frecuencia.
1 2 3 4 5 6 7 8
Lectura / escritura E/S
Entrada
Lectura: 1 impulso
Perdida de información: 87,5 %

Lectura de impulso de entrada
Podría emplearse cualquiera de las dos soluciones anteriores.
Entrada
estándar
Algunos autómatas poseen varias entradas detectoras de flanco, capaces de
captar y mantener por medio de un rele interno (ver figura)
Tciclo
No leída Leída
Entrada
rápida
No leída Leída
Rele
interno
t < tmin tmin

Contador de alta velocidad
El contador rápido es un modulo de hardware independiente de la CPU.
Entradas débilmente filtradas
Reset de cuentas
Por software
Por hardware (Entrada especial de cero, señal Z)
Acceso a las cuentas
Por consulta del programa principal
Por activación de una interrupción al programa principal, cuando el
contador alcanza la cuenta prefijada.
Tipos de contadores
Unidireccionales (Una sola entrada, incrementa impulsos)
Bidireccionales (dos entradas que determinan impulsos y sentido)

A
B
T 1/4T
A
B
T 3/4T
DESFASE A-B: 1/4T DESFASE A-B: 3/4T
Sentido del
movimiento del
encoder
Sentido del
movimiento del
encoder

RESET
A
B
BUS DEL AUTOMATA
REGISTRO
CONTADOR
DISCRIMINADOR
DE SENTIDO
+ -
REGISTRO DE
POSICION
Reset Reset

Interfaces de entradas/salidas

Interfaces de aplicación general - Digitales
Clasificación de los circuitos de interfaces digitales
Por el tipo de variables, que puede ser de entrada o de salida.
Por el tipo de tensión de alimentación utilizado, que puede ser continua
CC (DC) o alterna CA (AC)
Por la forma de realizar el acoplamiento, que puede ser directo (sin
aislamiento galvánico) o con aislamiento o separación galvánica.

Rectificación
Acondicionamiento
de la señal
Indicador de estado
Aislación
Circuito lógico de
entrada
Señales lógicas a la CPU
Señales del Campo
Circuito lógico de
salida
Aislación
Indicador de estado
Circuito de
conexión
Protección
Al Campo
De la CPU

+
-
Sensor
Interfaz
D3 R2
C
Autómata
programable
Unidad
central
D1
Fuente de
alimentación
auxiliar
-
+
R1
+V
+
-
Sensor
Interfaz
D
R2
R1
C
Autómata
programable
Unidad
central
Interfaz entrada digital sin aislamiento galvánico Alimentación
solamente en DC
El problema queda
limitado al
optoacoplamiento
El problema NO
queda limitado
5V
Interfaz entrada digital sin aislamiento galvánico
Interfaz entrada digital con aislamiento galvánico
220V
220V
24V

Los PLC modernos tienen módulos de entrada que permiten conectar dispositivos con salida PNP o NPN
en forma indistinta. La diferencia entre dispositivos con salida PNP o NPN es como la carga (en este caso
la carga es la entrada del PLC) está conectada con respecto al neutro o al positivo.
Entrada PNP Entrada NPN
Circuito
electrónico
asociado
T2
3
21
Sensor PNP 3 hilos
Circuito
electrónico
asociado
T2
3
21
Sensor NPN 3 hilos
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
Cortocircuito entre 2 y 3
El PLC no
detecta la avería
(la entrada
mantiene un “1”)
Común
Común
En el momento
que se active el
sensor se
produce un
cortocircuito en
la fuente.

+
-
Sensor
Interfaz
D2
R2
C
Autómata
programable
Unidad
central
D1
R1
Interfaz entrada digital con aislamiento galvánico y alimentación alterna
T
Las tensiones de alimentación mas habituales son de 120V o 230V

Interfaces de variables de salida digitales con relé
Son las encargadas de accionar los correspondientes actuadores para controlar el proceso
+
-
Modulo de salida de tipo reléAutómata
programable
Unidad
central
D1 T
R1
D2
R2
T2
K
D1 T
R1
D2
R2
T2
K
+
-Fuente de
alimentación
auxiliar
Actuador
Actuador

Interfaces de variables de salida digitales de transistor NPN
+
-
Modulo de salida NPNAutómata
programable
Unidad
central D1 T
R1
R2
T2
+
-Fuente de
alimentación
auxiliar
Actuador
D2
D3
R3
Solo alimentación en continua
Ver la limitación de corriente
Conexión del actuador (entre colector del transistor y positivo de la fuente)
Es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión
muy rápidas.

Interfaces de variables de salida digitales de transistor PNP
+
-
Modulo de salida PNPAutómata
programable
Unidad
central D1 T
R1
R2
T2
+
-Fuente de
alimentación
auxiliar
Actuador
D2
D3
Solo alimentación en continua
Ver la limitación de corriente
Conexión del actuador (entre colector del transistor y negativo de la fuente)
- +
Es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión
muy rápidas.

Interfaces de variables de salida digitales de tiristor o Triac
+
-
Modulo de salida NPNAutómata
programable
Unidad
central D1
R1
R2
Actuador
D2
R3
R4
C
Solo alimentación en alterna
Optodiac
Se utilizan en circuitos de corriente alterna que necesiten
maniobras de conmutación muy rápidas.

Ejemplo: PLC S7 1200 Siemens

Interfaces de aplicación general - Analógicas

Variables analógicas de tensión
Z0
VG ZiVS VR
Generador Receptor
La impedancia de entrada al
receptor Zi debe ser mucho
mayor a Z0, para que VR sea
aproximadamente igual a VG.
Z0 Zi
IR
Generador Receptor
IG La impedancia de entrada al
receptor Zi debe ser mucho
menor a Z0, para que IR sea
aproximadamente igual a IG.
Variables analógicas de corriente

Componentes de un modulo analógico de Entrada.
– Protección: Impide daños al módulo por inversión de polaridad o fuera
de rango permitido.
– Filtro Analógico: Elimina ruidos de alta frecuencia, básicamente es un
filtro pasa bajos.
– Multiplexado: permuta en forma secuencial los canales de entradas
para que sean tratados por el conversor.
– Conversor A/D
– Aislación: Se utilizan Opto aisladores para separar a la CPU del campo.
– Buffer: Memoria donde se almacenan los valores que provienen del
conversor mientras este opera sobre los demás canales.

Entrada analógicas
***
Variables
analógicas
nMultiplexor
analógico
Muestreo y
retención
Convertidor
analógico – digital
(A/D)
Procesador de
control
CPU
Modulo de variables de entrada analógica
Tipo (corriente o tensión)
Rangos de medición
Precisión
La resolución (8 a 15 bits)
Tiempo de conversión (aprox. 5ms)
Memoria
FIFO
Módulos de
adaptación
señales
(Protección y
filtros)
***
Selección de canal
Cuentas
(Ej.: 0 a
32000)
Ver especificaciones fabricante
1 1 0 1 1 0 11
Señal de entrada
(Ej.: 0 a 10V,
4 – 20mA) Resolución

Salida analógicas
CPU
Modulo de salidas analógicas
Convertidor digital -
analógico (D/A)
Modulo
adaptación
señal
Modulo
adaptación
señal
Multiplexor
digital
Tensión o corriente
n n
Procesador de
control
Cuentas
(Ej.: 0 a 32000)
Ver especificaciones fabricante
1 1 0 1 1 0 11
Señal de salida
(Ej.: 0 a 10V,
4 – 20mA)
Resolución

La resolución indica en cuántos incrementos se divide el valor analógico en esta curva en
escalera. Cuanto mayor sea la resolución de un módulo, tanto menores serán los incrementos y
más fina será la digitalización de la señal analógica.
Si la resolución es baja, la señal analógica se aproxima solamente de forma imprecisa a la
curva real (figura izquierda), pero a medida que la resolución aumenta, la aproximación
mejora (figura derecha).

Representación de valores analógicos y resolución del valor medido (Siemens)
Representación: Los valores analógicos se representan en complemento a 2. El valor positivo si el bit
Nº15=0 y negativo si el bit Nº15=1.
Realización: Si la resolución del modulo analógico es inferior a 15 bits, el valor analógico se escribe en el
acumulador justificando a la izquierda. Las posiciones de bit menos significativas se rellenan con ceros.

Con una resolución de 16 bits (bit 15 = signo), los 32768 incrementos teóricamente posibles se distribuyen en
un rango de tensión de 11,852 V. Con ello, ya solo están disponibles 27648 incrementos para la resolución de
un rango de medición de 10 V. Esto corresponde a un valor mínimo representable de 0,3617 mV (ver tabla).

Tensión
Corriente

Interfaces de aplicación especificas
Módulos Especiales
Entradas de Termocuplas
Entradas de Termorresistencias (PT-100)
Módulos Inteligentes
Control de Motores a pasos
Control PID
Comunicación
Lector Óptico
Generación de frecuencias
Contadores de pulsos rápidos
Medidores de frecuencias y/o ancho de pulsos
Sistemas electrónicos comercializados por un fabricante de PLC como elemento acoplables a los mismos para
realizar un determinado tipo de proceso de forma mas eficiente (en general en menor tiempo) que si se realiza
por programa (software), es decir, mediante la ejecución de una secuencia de instrucciones.

Interfaces de aplicación especificas

Lenguaje de programación
Estándar IEC 61131-3

Lenguaje de programación
Primeros pasos

Operaciones lógicas binarias
Contactos y bobinas
Las operaciones contactos normalmente abierto y contacto
normalmente cerrado leen el valor direccionado de memoria
(o bien de la imagen del proceso, si el dato es una entrada o
salida).
El contacto normalmente abierto se cierra (ON) si el bit es
igual a 1, en tanto que el contacto normalmente cerrado se
cierra (ON) si el bit es igual a 0.
NOT
La operación NOT cambia el estado de la entrada de
circulación de corriente (es decir, modifica el valor del nivel
superior de la pila de “0” a “1”, o bien de “1” a “0”)
Los contactos conectados en serie crean segmentos
lógicos AND.
Los contactos conectados en paralelo crean segmentos
lógicos OR.
La operación asignar (=) escribe el nuevo valor del bit de
salida en la imagen de proceso. Cuando se ejecuta la
operación Asignar, el S7 1200 activa o desactiva el bit de
salida en la imagen del proceso.
Si fluye corriente a través de una bobina de salida o se
habilita un cuadro FUP “=“, el bit de salida se pone a 1.
Si no fluye corriente a través de una bobina de salida o no
se habilita un cuadro FUP “=“, el bit de salida se pone a 0.
Si fluye corriente a través de una bobina de salida invertida
o se habilita un cuadro FUP “/=“, el bit de salida se pone a 0.
Si no fluye corriente a través de una bobina de salida
invertida o no se habilita un cuadro FUP “/=“, el bit de salida
se pone a 1.

Esquema eléctrico KOP (LD)
& =
=
FUP (FBD)
S1 (I0.0)
S2 (I0.1)
L1 (Q 8.0) L2 (Q 8.1)
I0.0 I0.1 Q8.0
Q8.1
I0.0
I0.1
Q8.0
Q8.1
I 0.0 I 0.1 Q 8.0
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
TABLA DE VERDAD
AND

AND

Esquema eléctrico KOP (LD)
>=1
=
FUP (FBD)
S3 (I0.2)
S4 (I0.3)
L3 (Q 8.3)
I0.2 Q8.3
I0.2
I0.3
Q8.2
I0.3
>=1
=
I0.4 Q8.0
I0.4
I0.5 Q8.0
I0.4
I0.5
I0.5
&
&I0.4
I0.5
XOR
=
I0.4
I0.5
Q8.0
OR
XOR KOP (LD) FUP (FBD)

Contactos Normalmente Abiertos y Normalmente Cerrados

Ejercicio: Completar los programas según la siguiente funcionalidad:
La luz debe encenderse cuando S1 no este pulsado y S2 este pulsado. Para ello se utilizan diferentes
combinaciones de pulsadores NC y NA.
PLC
S1 S2
LUZ
I0.0 I0.1
Q0.0
PLC
S1 S2
LUZ
I0.0 I0.1
Q0.0
PLC
S1 S2
LUZ
I0.0 I0.1
Q0.0
KOP
FUP
I0.0 I0.1
Q0.0
I0.0 I0.1
Q0.0
I0.0 I0.1
Q0.0
& =
I0.0
I0.1
Q0.0
& =
I0.0
I0.1
Q0.0
& =
I0.0
I0.1
Q0.0

PLC
S1 S3
LUZ
I0.0 I0.2
Q0.0
La lámpara debe encenderse si:
S1 o S2 se pulsa y
S3 no se pulsa
I0.1
S2
PLC
S1 S3
LUZ
I0.0 I0.2
Q0.0
La lámpara debe encenderse si:
S1 se pulsa o
S2 y S3 se pulsan
I0.1
S2 S1
LUZ1
I0.0
Q0.0
La lámparas deben encenderse si:
Si activo S1 enciende LUZ1
Si activo S1 y S2 enciende LUZ2
I0.1
S2
LUZ2
Q0.1

PLC
S1 S2
LUZ
I0.0
Q0.0
La lámpara debe encenderse
Según se muestra en
diagrama temporal
I0.1
I0.0
I0.1
Q0.0
t
Estados
señales
Biestable Prioridad RESET
¿Como seria un biestable prioridad SET?
Realizar el programa que cumpla con el diagrama temporal.

Biestable RS Prioridad RESET
I0.1 Q 1.0
Segmento 1
S
I0.0 Q 1.0
Segmento 2
R
I0.1 Set
I0.0 Reset
Q 1.0

I0.1 Q 1.0
Segmento 1
R
I0.0 Q 1.0
Segmento 2
S
I0.0 Set
I0.1 Reset
Q 1.0
Biestable RS Prioridad SET

Detección de Flanco positivo y negativo
tc: un ciclo de SCAN
ON_CICL AUX
LA
ON_CICL
AUX
ON_CICL AUX
LR
ON_CICL
AUX
Detección de flanco positivo Detección de flanco Negativo

Arranque y parada de un motor
380 Vca
50Hz
380 Vca
50Hz
I> I> I>
Arranque de motor en directo
Protección de
motor
(Guardamotor)
Motor
trifásico
Q1
Q1
M307KD
M
Contacto NA
confirmación
M307KAD
Contacto NC
Térmico
M307KD
Marcha
Parada
Emergencia
Lámpara

Ejercicio: Manipulación de cilindros neumáticos
D
R2 A2
F2 P2
M
F1
P1
R1
A1
Por la cinta inferior llegan piezas. Cuando una pieza se sitúa encima de la superficie de elevación el detector óptico D, se
activa. En ese momento hay que parar la cinta, subir el cilindro hasta su posición superior (hasta que se activa el detector
magnético F1), mover el cilindro horizontal hasta F2 y volver los dos cilindros a su posición inicial (P1 y P2 activos). Las
señales A1 y A2 hacen avanzar los cilindros, y las señales R1 y R2 los hacen retroceder. La cinta inferior se mueve mediante
la señal M, mientras que la superior esta siempre en marcha (la controla otro proceso). Se tienen, además, un pulsador de
marcha y otro de parada. Cuando se inicia el automatismo, el sistema debe estar en reposo. Al pulsar la marcha se pondrá en
funcionamiento. Cuando se pulse la parada el sistema acabará de trasladar la ultima pieza (si hay alguna en la plataforma se
subida) antes de volver al inicio y quedar en reposo.
a) Obtener un listado de entradas y salidas.
b) Obtener un diagrama de conexión de las entradas y
salidas del PLC.
c) Obtener la lógica en Ladder que resuelve el
problema y su implementación en el PLC.
Marcha
Parada

Autoevaluación
Evaluación
1. ¿En qué tipo de instalaciones se utiliza los PLC? ¿Por qué?
2. Comenta algunas ventajas e inconvenientes de los autómatas.
3. ¿Por qué diferentes unidades o partes está compuesto el autómata?
4. ¿Qué función desempeña la CPU dentro del autómata?
5. ¿Qué función desempeñan las fuentes de alimentación dentro del autómata
programable?
6. ¿Qué tipos de interfaces existen?
7. ¿Qué tipos de entradas existen? Explicar.
8. ¿Qué es lo que almacena las memorias internas? ¿De que tipo es?
9. ¿Qué es lo que almacena la memoria de programa? ¿De que tipo es?
10. ¿De que procesos está compuesto el ciclo de funcionamiento?
11. ¿Que es el tiempo de ejecución? ¿De que depende dicho tiempo?

GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!!!
Contacto: Pablo D. Zirpolo
pablozir@gmail.com
http://www.linkedin.com/in/pablo-zirpolo-8638375a

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