U1 __Controlador Lógico Programable.pptx

Automatización Industrial II
Controlador lógico programable (PLC’S)
Ing. Geovanny García MSc.

Introducción
“Programar en lugar de
cablear”.
Lógica
cableada.
Lógica
programable.

IEC = International Electrotechnical
Commission
API = Autómata Programable Industrial
¿Qué es un PLC?
Definición IEC 61131
Un PLC o automata programable(AP) es una máquina
electronica programable diseñada para ser utilizada en un
entorno industrial, que utiliza una memoria programable para
el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al
usuario para implementar soluciones específicas como:
Funciones lógicas , secuencias, temporizaciones, recuentos,
funciones aritmética, con el fin de controla mendiate entradas
y salidas digitales y analógicas diversos tipos de máquinas o
procesos.

Funciones Básicas del PLC
Detección
Lectura de la
señal de los
captadores
distribuidos por
el PLC.
Mando
Elaborar y
enviar las
acciones al
sistema
mediante los
diferentes
accionamientos
o actuadores.
Diálogo hombre
máquina
Mantener un
diálogo con los
operarios de
producción,
obedeciendo sus
consignas e
informando del
estado del
proceso.
Programación
Para introducir,
elaborar y cambiar el
programa de
aplicación del
autómata. El dialogo
de programación
debe permitir
modificar el
programa incluso con
el autómata
controlando la
maquina.

Ejemplos de aplicación del PLC
En procesos en que se
producen necesidades tales
como:
• Espacio reducido
• Procesos de producción
periódicamente cambiantes
• Procesos secuenciales
• Maquinaria de procesos
variables
• Instalaciones de procesos
complejos y amplios
• Chequeo de programación
centralizada de las partes
del proceso
Ejemplos de aplicaciones
generales:
• Maniobra de máquinas
• Maquinaria industrial de
plástico
• Maquinaria de embalajes
• Maniobra de instalaciones:
Instalación de aire
acondicionado, calefacción.
• Instalaciones de seguridad
• Señalización y control
• Chequeo de programas
• Señalización del estado de
procesos
• Control de transferencia de
energía

Unidad 1
1.1 Arquitectura y principio de funcionamiento
1.2 Tipos de PLC’S
1.3 Módulosdeseñalesy módulosespeciales
1.4 Direccionamiento y tipos de
variables
1.5 Normativa y lenguajes de
programación.
1.6 Jerarquización de la Automatización y protocolos
Industriales
1.7 Herramienta para configuración y
programación del PLC

Externamente un PLC
se compone de una
o varias cajas de
plástico acopladas
mecánica y
eléctricamente entre
sí.
Una de ellas contiene la
CPU (Central Process
Unit) y las otras son
módulos
complementarios para
entradas,
salidas, comunicaciones,
alimentación y otras
funciones especiales.
Tanto la CPU como los
módulos adicionales
tienen bornas para los
cables de conexión del
autómata con sensores
y actuadores así como
con otros autómatas y
ordenadores.

1.1.1 Arquitectura Interna del PLC
Unidad
Centra
l
-
CPU
Memoria
Imagen
E/S
Memoria
de
Program
a
Memoria
de Datos
Interfaces
de
Salida
Temporizador
es
Contadore
s
Batería
Fuente de
Alimentació
n
Interfaces
d
e
Entrad
a
Bus
Intern
o

1.1.2 Arquitectura Interna del PLC
Unidad Central de proceso o de
control, CPU
Consulta el estado de las entradas y
recoge de la memoria de programa la
secuencia de instrucciones a ejecutar,
elaborando a partir de ella las señales
de salida u órdenes para el proceso.
Memoria de programa: contiene la
secuencia de operaciones que deben
realizarse sobre las señales de
entrada para obtener las señales de
salida, así como los parámetros del
autómata.
Memoria interna: es la encarga de
almacenar datos intermedios de
cálculos y
Interfaces de entrada y salida:
establecen la comunicación del
autómata con la planta. Se pueden
encontrar aquí circuitos de
acondicionamiento y potencia con sus
respectivos bornes.
Fuente de alimentación: proporciona,
a partir de una tensión exterior, las
tensiones necesarias para el buen
funcionamiento de los circuitos
electrónicos del sistema.
Bus interno: conjunto de líneas y
conexiones que permiten la unión
eléctrica entre la CPU, memorias e
interfaces de entrada/salida y
demás.
Batería: Asegura el mantenimiento
del programa y algunos datos en las

1.1.3 Concepto gráfico de un PLC

1.2 Tipos de PLC’S
Actualmente son tres lostiposo estructuras más significativas
que existen en el mercado:
Estructura
compacta.
Estructura
semi-
modular.
Estructura
modular.

En un solo bloque
todos sus
elementos: fuente
de alimentación,
CPU, memorias de
entradas/salidas,
etc.
Aplicaciones en el
que el número de
entradas/salidas
es pequeño, poco
variable y
conocido a priori.
Carcasa de
carácter estanco,
que permite su
empleo en
ambientes
industrialmente
especialmente
hostiles.
1.2.1 Tipos de PLC’S: Compacto

Se caracteriza por separar las E/S del resto del
autómata, de tal forma que en un bloque
compacto están reunidas las CPU, memoria de
usuario o de programa y fuente de
alimentación y separadamente las unidades
1.2.2 Tipos de PLC’S: Semi-modular

Su característica
principal es la de
que existe un
módulo para cada
uno de los
diferentes
elementos que
componen el
autómata como
puede ser una
fuente de
alimentación, CPU,
E/S, etc.
La sujeción de los
mismos se hace por
carril DIN, placa
perforada o sobre
RACK, en donde va
alojado el BUS
externo de unión de
los distintos
módulos que lo
componen.
Permite adaptarse a
las necesidades del
diseño, y a las
posteriores
actualizaciones.
Configuración del
sistema variable.
Funcionamiento
parcial del sistema
frente a averías
localizadas, y una
rápida reparación
con la simple
sustitución de los
módulos averiados.
1.2.3 Tipos de PLC’S: Modular

1.2.4 PLC S71200 Siemens
① Conector de corriente
② Ranura para Memory Card(debajo
de la tapa superior)
③ Conectores extraíbles para el
cableado de usuario (detrás de las
tapas)
④ LEDs de estado para las E/S
integradas
⑤ Conector PROFINET (en el lado
inferior de la CPU)
La CPU incorpora un puerto PROFINET para la
comunicación en una red PROFINET. Hay
disponibles módulos adicionales para la
comunicación en redes PROFIBUS, GPRS, RS485
o RS232.

1.2.4.1 PLC S71200 Siemens: Modelos de CPU

1.3 Módulos de señales y módulos especiales
Los PLC’S ofrecen diversos
módulos y placas de conexión
para ampliar las
capacidades de la CPU con E/S
adicionales y otros protocolos
de comunicación

1.3 Módulos de señales y módulos especiales

1.4 Direccionamiento y tipos de variables

1.4.1 Tipos de datos
TIPO DE
DATOS
LONGITUD
(BITS)
FORMATO
ESTÁNDAR
RANGO DE VALORES
EJEMPLO DE ENTRADA
DE VALORES
BOOL 1 Booleano TRUE/FALSE TRUE
BYTE 8 Número hexadecimal 16#0 hasta 16#FF 16#F0
W O R D 16 Número hexadecimal 16#0 hasta16#FFFF 16#F0F0
D W O R D 32 Número hexadecimal 16#0000_0000 hasta 16#FFFF_FFFF 16#F0F0_F0F0
SINT 8 Enteros con signo de -128 a 127 (+)120
USINT 8 Enteros sin signo de 0 a 255 50
INT 16 Entero con signo -32768 hasta 32767 (+)1
UINT 16 Enteros sin signo de 0 a 65535 300
DINT 32 Enteros con signo de - 2 147 483 648 a + 2 147 483 647 (+)2131754992
UDINT 32 Enteros sin signo de 0 a 4294967295 4042322160
REAL 32 Números en coma flotante
-3.402823e+38 hasta -1.175 495e-38
±0
+1.175 495e-38 hasta +3.402823e+38
1.234567e+13
TIME 32 Tiempo con signo
T# -24d20h31m23s648ms hasta
T#+24d20h31m23s647ms
T#10d20h30m20s630ms
CHAR 8 Caracteres ASCII Juego de caracteres ASCII ’E’
U:
Unsigned
S:Shor
t
D:Doubl
e

1.4.2 Áreas de memoria
I (memoria imagen de proceso de las entradas): La CPU consulta las entradas de
periferia (físicas) inmediatamente en cada ciclo y escribe estos valores en la memoria
imagen de proceso de las entradas. A la memoria imagen de proceso de las entradas se
puede acceder en formato de bit, byte, palabra o palabra doble. Aunque se permiten
accesos de lectura y escritura, generalmente sólo se leen las entradas de la memoria
imagen de proceso.
Q (memoria imagen de proceso de las salidas): La CPU copia los valores almacenados en
la imagen de proceso de las salidas en las salidas físicas. A la memoria imagen de proceso
de las salidas se puede acceder en formato de bit, byte, palabra o palabra doble. Se
permiten accesos de lectura y escritura a la memoria imagen de proceso de las salidas.

M (área de marcas): El área de marcas (memoria M) puede utilizarse para relés de
control y datos para almacenar el estado intermedio de una operación u otra
información de control. Al área de marcas se puede acceder en formato de bit, byte,
palabra o palabra doble. Se permiten accesos de lectura y escritura al área de marcas.
DB (bloque de datos): Los bloques de datos se utilizan para almacenar diferentes tipos de
datos, incluyendo el estado intermedio de una operación u otros parámetros de control de
FBs, así como estructuras de datos requeridas para numerosas instrucciones, p. ej.
temporizadores y contadores. Es posible determinar que un bloque de datos sea de
lectura/escritura o de sólo lectura. A los bloques de datos se puede acceder en formato de
bit, byte, palabra o palabra doble. A los bloques de datos que se pueden leer y escribir se
permiten accesos de lectura y escritura. A los bloques de datos de sólo lectura se permiten
sólo los accesos de lectura.

Temp (memoria temporal): La CPU asigna la memoria temporal según sea necesario. La
CPU no inicializa la memoria temporal durante la asignación por lo que esta memoria
puede contener un valor cualquiera. La memoria temporal es similar al área de marcas,
con una excepción importante: el área de marcas tiene un alcance "global", en tanto que
la memoria temporal tiene un alcance "local".
La CPU pone a disposición memoria temporal (local) para cada una de las
tres clases de prioridad de OBs:
⚫ 16 KB para arranque y ciclo, incluyendo los FBs y FCs asociados
⚫ 4 KB para eventos de alarma estándar
, incluyendo FBs y FCs
⚫ 4 KB para eventos de alarma de error, incluyendo FBs y FCs
⚫ A la memoria temporal se puede acceder sólo con direccionamiento
simbólico.

1.4.3 Direccionamiento de memoria

1.5 Normativa y lenguajes de programación

1.5.2 Lenguajes de programación

1.5.2 Lenguajes de programación
Software de programación STEP 7
STEP 7 ofrece un entorno confortable que permite desarrollar,
editar y observar la lógica del programa necesaria para
controlar la aplicación. Proporciona lenguajes de
programación estándar, que permiten desarrollar de forma
cómoda y eficiente el programa de control.
● KOP (esquema de contactos): es un lenguaje de
programación gráfico. Su representación es similar a los
esquemas de circuitos.
● FUP (diagrama de funciones): es un lenguaje de
programación que se basa en los símbolos lógicos gráficos
empleados en el álgebra booleana.
● SCL (Structured Control Language): es un lenguaje de
programación de alto nivel basado en texto.

1.5.2.1 KOP (esquema de contactos)
Los elementos de un esquema de circuitos, tales como los contactos normalmente
cerrados y normalmente abiertos, así como las bobinas, se combinan para formar
segmentos. Para crear la lógica de operaciones complejas, es posible insertar ramas para
los circuitos paralelos. Las ramas paralelas se abren hacia abajo o se conectan
directamente a la barrade alimentación. Las ramas se terminan hacia arriba KOP ofrece
instrucciones con cuadros para numerosas funciones, p. ej. matemáticas,
temporizadores, contadores y transferencia.
STEP 7 no limita el número de instrucciones (filas y columnas) de un segmento KOP.

1.5.2.2 FUP (diagrama de funciones):
Al igual que KOP, FUP es un lenguaje de programación gráfico. La
representación de la lógica se basa en los símbolos lógicos gráficos del
álgebra booleana. Las funciones matemáticas y otras operaciones
complejas pueden representarse directamente en combinación con los
cuadros lógicos.
STEP 7 no limita el número de instrucciones (filas y columnas) de un
segmento FUP.

1.5.2.3 SCL (Structured Control Language)
El lenguaje de control estructurado (SCL, Structured Control Language) es un lenguaje
de
programación de alto nivel basado en PASCAL para las CPU de SIMATIC S7. SCL soporta
la estructura de bloques de STEP 7 (Página 180). Su proyecto puede incluir bloques de
programa en uno de los tres lenguajes de programación: SCL, KOP y FUP.

1.6 Jerarquización de la Automatización y protocolos Industriales

Los sistemas de
control de
automatización
moderna son
complejos, por lo cual
se estructuran en
diferentes niveles
jerárquicos y cada uno
tiene su propio nivel
de comunicación,
según su aplicación.
Esto ingresa diferentes
demandas a la red de
comunicación.

• Desarrollados en los ´70 y
popularizados en los ´80
• RS-485 es la capa física (cables,
conectores, etc)
• Los dispositivos en la red (nodos)
comparten un bus bifilar
• Hasta 128 nodos en la red
BASADOS EN ETHERNET
• Empezó a popularizarse su
utilización en la industria a
inicios de los años 2000
• Ethernet es la capa física
(cables, conectores, etc) 
Industrial Ethernet
• Posibilidad de múltiples
topologías y medios de
comunicación (inalámbrico)
• Velocidad 9,6kbps – 12Mbps
• Longitud total de la red:
1200m
• Velocidad 100Mbps 
1000Mbps
• Longitud entre
dispositivo y
dispositivo 100m

1.7 Herramienta para configuración y
programación del PLC

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