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PLC
Controladores Lógicos Programables
Sistemas Digitales I - PLC 2
Sistemas Lógicos Digitales
 Síntesis Cableada
 Síntesis programada
en PLC
 Síntesis con memorias
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PLD
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Un equipo electrónico, basado en un
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informático y esta diseñado para
controlar procesos en tiempo real y en
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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.
Sistemas Digitales I - PLC 9
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
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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.
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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.
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interna del PLC
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internos del autómata,
proporcionado una separación
eléctrica entre estos y los
captadores.
Bloque de salidas
Decodifica las señales
procedentes de la CPU, las
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 Menor mantenimiento
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Sistemas Digitales I - PLC 26
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 Mano de obra especializada
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apropiadas
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muy pequeñas o sencillas
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Sistemas Digitales I - PLC 29
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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
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La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en
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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.
Sistemas Digitales I - PLC 31
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.
Sistemas Digitales I - PLC 32
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.-
Sistemas Digitales I - PLC 33
Programar un PLC
Implica generar un conjunto de
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la ejecución de una tarea determinada.
Podemos decir que un programa es una
respuesta predeterminada a todas las
combinaciones posibles de estados de la
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Sistemas Digitales I - PLC 34
Programar un PLC
La programación en PLC se compone de diversas
fases:
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2 – Definición de la arquitectura del automatismo
3 – Diseño de los algoritmos
4 – Programación de código
5 – Depuración, test y verificación del programa
Sistemas Digitales I - PLC 35
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
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Los lenguajes de programación en PLC se
componen de una serie de símbolos, caracteres y
reglas de uso que fueron diseñados para poder
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las máquinas.
Sistemas Digitales I - PLC 36
Programación del PLC
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Sistemas Digitales I - PLC 37
Equipos o
Unidades de programación
Son los dispositivos que nos permitirán
entrar el programa
Son tres los tipos que se dispone:
Calculadora
Consola
PC
Sistemas Digitales I - PLC 38
Ciclo de funcionamiento
Los controladores lógicos programables son
máquinas secuenciales
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señales de control
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Sistemas Digitales I - PLC 39
Cómo funciona un PLC
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depende del tamaño del programa, pero es muy pequeño
Sistemas Digitales I - PLC 40
Diagrama de escalera (LADDER)
 Lenguaje de programación
 Esquemas de contacto
 Compuesto por
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Sistemas Digitales I - PLC 41
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Contacto normal abierto
Contacto normal cerrado
Instrucciones de SALIDA (análoga a la bobina de un relé)
Bobina
Sistemas Digitales I - PLC 42
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
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Diagramas de contactos
Sistemas Digitales I - PLC 43
Diagramas de contactos
Función lógica: (A+B).C. D
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Sistemas Digitales I - PLC 44
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Ejemplo de una escalera
Sistemas Digitales I - PLC 46
Otros elementos
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como:
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 etc.
Se representan en formato de bloques
IN
TON
PT
PT
Txx
Sistemas Digitales I - PLC 47
Conexión de I/O al PLC
Sistemas Digitales I - PLC 48
Síntesis del esquema ladder
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 Marcado y desmarcado de lugares
 Indicación de salidas
Pasos para pasar de una red de Petri
a Esquema ladder
Sistemas Digitales I - PLC 49
Algunas marcas de PLC
Sistemas Digitales I - PLC 50
Jerarquía PLC Siemens
Sistemas Digitales I - PLC 51
Sistemas Digitales I - PLC 52
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  • 2. Sistemas Digitales I - PLC 2 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
  • 3. Sistemas Digitales I - PLC 3 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?
  • 4. Sistemas Digitales I - PLC 4 Esquema de un sistema de automatización
  • 5. Sistemas Digitales I - PLC 5 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.. Térmicos Capacitivos Fotoeléctricos Final de carrera Electroquímicos
  • 6. Sistemas Digitales I - PLC 6 Actuadores Cilindros 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
  • 7. Sistemas Digitales I - PLC 7 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
  • 8. Sistemas Digitales I - PLC 8 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.
  • 9. Sistemas Digitales I - PLC 9 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
  • 10. Sistemas Digitales I - PLC 10 Aplicaciones del uso de PLC
  • 11. Sistemas Digitales I - PLC 11 Ejemplo de Aplicación Control de Nivel tanque G P V D0 D1 D2 D3
  • 12. Sistemas Digitales I - PLC 12 PLC (Controlador Lógico Programable)
  • 13. Sistemas Digitales I - PLC 13 Características fundamentales  Confiabilidad  Flexibilidad  Funciones avanzadas  Comunicaciones  Velocidad  Diagnósticos
  • 14. Sistemas Digitales I - PLC 14 Bloques que forman un PLC
  • 15. Sistemas Digitales I - PLC 15 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.
  • 16. Sistemas Digitales I - PLC 16 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
  • 17. Sistemas Digitales I - PLC 17 Esquema de la Arquitectura interna del PLC
  • 18. Sistemas Digitales I - PLC 18 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.
  • 19. Sistemas Digitales I - PLC 19 Clasificación del PLC Compacto
  • 20. Sistemas Digitales I - PLC 20 Clasificación del PLC Modular
  • 21. Sistemas Digitales I - PLC 21 Estructura del PLC compacto
  • 22. Sistemas Digitales I - PLC 22 Estructura PLC modular
  • 23. Sistemas Digitales I - PLC 23 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
  • 24. Sistemas Digitales I - PLC 24 Funciones del PLC Reemplaza Realiza Operaciones Monitorea Supervisa y controla Diagnósticos Manejo de Información PLC
  • 25. Sistemas Digitales I - PLC 25 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
  • 26. Sistemas Digitales I - PLC 26 Desventajas del PLC  Mano de obra especializada  Condiciones ambientales apropiadas  Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas
  • 27. Sistemas Digitales I - PLC 27 Selección del PLC
  • 28. Sistemas Digitales I - PLC 28 Arquitectura interna de un PLC Unidad Central de Proceso (CPU)
  • 29. Sistemas Digitales I - PLC 29 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)
  • 30. Sistemas Digitales I - PLC 30 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.
  • 31. Sistemas Digitales I - PLC 31 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.
  • 32. Sistemas Digitales I - PLC 32 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.-
  • 33. Sistemas Digitales I - PLC 33 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.
  • 34. Sistemas Digitales I - PLC 34 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
  • 35. Sistemas Digitales I - PLC 35 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.
  • 36. Sistemas Digitales I - PLC 36 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
  • 37. Sistemas Digitales I - PLC 37 Equipos o Unidades de programación Son los dispositivos que nos permitirán entrar el programa Son tres los tipos que se dispone: Calculadora Consola PC
  • 38. Sistemas Digitales I - PLC 38 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
  • 39. Sistemas Digitales I - PLC 39 Cómo funciona un PLC El tiempo que demora en recorrer el ciclo de trabajo, depende del tamaño del programa, pero es muy pequeño
  • 40. Sistemas Digitales I - PLC 40 Diagrama de escalera (LADDER)  Lenguaje de programación  Esquemas de contacto  Compuesto por  Ramas (peldaños)  Instrucciones de entrada  Instrucción de salida  Líneas verticales
  • 41. Sistemas Digitales I - PLC 41 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
  • 42. Sistemas Digitales I - PLC 42 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
  • 43. Sistemas Digitales I - PLC 43 Diagramas de contactos Función lógica: (A+B).C. D - A B C D +
  • 45. Sistemas Digitales I - PLC 45 Ejemplo de una escalera
  • 46. Sistemas Digitales I - PLC 46 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
  • 47. Sistemas Digitales I - PLC 47 Conexión de I/O al PLC
  • 48. Sistemas Digitales I - PLC 48 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
  • 49. Sistemas Digitales I - PLC 49 Algunas marcas de PLC
  • 50. Sistemas Digitales I - PLC 50 Jerarquía PLC Siemens
  • 52. Sistemas Digitales I - PLC 52 Características de fábrica según CPU
  • 53. Sistemas Digitales I - PLC 53 Datos Técnicos