introducción del PLC, conceptos y tipos

2.  1968: Procesador cableado sustituye a relés.
 Década de los setenta
◦ Incorporación de elementos hombre-máquina.
◦ Manipulaciones de datos
◦ Operaciones aritméticas
◦ Comunicaciones (ordenador)
◦ Incremento de memoria
◦ E/S remotas
◦ Instrucciones más potentes
◦ Desarrollo de comunicaciones con dispositivos
 Década de los ochenta: Avance de la tecnología µP
◦ Alta velocidad de respuesta, más lenguajes
◦ Reducción de dimensiones
◦ Módulos inteligentes, autodiagnóstico
 Década de los noventa:
◦ Buses de campo abiertos
◦ Utilización de tecnología de ordenador: PCMCIA /ETHERNET
◦ Conceptos OMRON Smart Factory
◦ Plug & Play / Down sizing / Easy to use

3. Packing Plástico
Herramienta
Montaje
Paletizador
PLC’s diseñados para cubrir las necesidades de
control de cualquier tipo de máquina.

4. • Control de planta
• Control de línea
• Telemando
• Tratamiento de aguas
• Domótica
• Gestión de energía
• Náutica
• Proyectos públicos
• Medio ambiente
PLC’s diseñados para cualquier aplicación
de tipo industrial o no industrial.

5. Hasta 128 E/S
Hasta 512 E/S
Más de 512 E/S
3 Familias de PLC’s para 3 niveles de aplicación.

6.  INCORPORACION DE UN ELEMENTO (Pej PLC)
PARA QUE CONTROLE EL FUNCIONAMIENTO
DE LA INSTALACION,DE LA MAQUINA O DEL
SISTEMA EN GENERAL
 EN DEFINITIVA SE TRATA DE UN LAZO
CERRADO ENTRE EL DISPOSITIVO QUE
CONTROLA (PLC) Y LA INSTALACION EN
GENERAL

7.  EL ELEMENTO DE CONTROL (PLC) REACCIONA EN
BASE A LA INFORMACION RECIBIDA POR LOS
CAPTADORES (SENSORES) Y EL PROGRAMA LÓGICO
INTERNO, ACTUANDO SOBRE LOS ACCIONADORES
DE LA INSTALACION.
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8.  LOS PRINCIPALES FACTORES QUE FAVORECEN LA APARICION Y
EVOLUCION DE LOS PROCESOS AUTOMATICOS SON
BASICAMENTE :
◦ ECONÓMICOS
◦ CALIDAD
◦ SEGURIDAD LABORAL
 POR LO TANTO, LAS FUNCIONES BÁSICAS DE LA
AUTOMATIZACION DE UNA MÁQUINA O DE UNA INSTALACIÓN
SON:
◦ AUMENTAR LA PRODUCCION
◦ DISMINUIR COSTOS
◦ MEJORAR LA CALIDAD DEL PRODUCTO ACABADO
◦ EVITAR TAREAS PELIGROSAS AL SER HUMANO
◦ INFORMACION EN TIEMPO REAL DEL PROCESO

9.  LAS VARIABLES, EN GENERAL, PUEDEN EXPRESARSE O
REPRESENTARSE SEGÚN DISTINTOS SISTEMAS DE NUMERACIÓN
 EL SISTEMA HABITUAL QUE SE EMPLEA DE FORMA COTIDIANA
ES EL SISTEMA DIGITAL, QUE UTILIZA LOS SÍMBOLOS DEL 0 AL
9.
 HAY OTROS SISTEMAS DE NUMERACION QUE, AL TRABAJAR
CON MÁQUINAS Y CON COMUNICACIONES, NOS APARECERÁN
CONSTANTEMENTE
◦ BINARIO
◦ BCD (BINARIO CODIFICADO DECIMAL)
◦ HEXADECIMAL
◦ COMA FLOTANTE
◦ GRAY
◦ ASCII

10. EL AUTOMATA PROGRAMABLE INDUSTRIAL
(PLC: programmable logic controller)
ES UN EQUIPO ELECTRÓNICO, PROGRAMABLE
EN LENGUAJE NO INFORMATICO, DISEÑADO
PARA CONTROLAR EN TIEMPO REAL Y EN
AMBIENTE DE TIPO INDUSTRIAL PROCESOS
SECUENCIALES.

11. S
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 Unidad central de procesos
 Memoria de programación (RAM,EPROM,EEPROM)
 Sistema de control de E/S y perifericos
 Dispositivo de entradas / salidas.

12.  EL PLC RECIBE SEÑALES
DE ENTRADA TALES COMO,
ENCODERS, FOTOCELULAS,
PULSADORES, TECLADOS,
….
 EL PLC ACTIVA MEDIANTE
SUS SALIDAS, VÁLVULAS,
SOLENOIDES,
CONTACTORES,
INDICADORES LUMINOSOS, ...

13.  PROGRAM. El PLC está en reposo, y puede recibir ó
enviar el programa a un periférico (consola, PC, …)
 MONITOR o RUN. El PLC ejecuta el programa que
tiene en memoria, permitiendo en modo monitor el
cambio de valores en los registros del mismo.
RUN
MONITOR
PROGRAM

14.  La memoria del PLC se encuentra dividida en
varias áreas, cada una de ellas con un
contenido y características distintas :
◦ AREA DE PROGRAMA:
 En este área es donde se encuentra almacenado el
programa del PLC (que se puede programar en lenguaje
Ladder ó nemónico).
◦ AREA DE DATOS:
 Este área es usada para almacenar valores o para obtener
información sobre el estado del PLC. Está dividida según
funciones en IR, SR, AR, HR, LR,DM, TR, T/C.

15.  MEMORIA
◦ DE PROGRAMA : RAM CON BATERIA, EPROM ó EEPROM
◦ INTERNA : RECURSOS DEL AUTOMATA
 REGISTROS (CANALES) DE E/S
 CANALES ESPECIALES
◦ DE DATOS : RAM MANTENIDA CON BATERIA
 MEMORIAS DE DATOS
 REGISTROS PERMANENTES

16. Módulos de ENTRADA
 Unidad de entrada de
c.a.c.c. Configuración
del circuito.

17.  CRITERIOS :
◦ Número de E/S a controlar
◦ Capacidad de la memoria de programa
◦ Potencia de las instrucciones
◦ Posibilidad de conexión de periféricos, módulos
especiales y comunicaciones.

18.  POR TIPO DE FORMATO
◦ COMPACTOS: Suelen integrar en el mismo bloque
la alimentación, entradas y salidas y/o la CPU. Se
expanden conectándose a otros con parecidas
características.
◦ MODULARES: Están compuestos por módulos o
tarjetas adosadas a rack con funciones definidas:
CPU, fuente de alimentación, módulos de E/S, etc
… La expansión se realiza mediante conexión
entre racks.

19.  En una instalación nos encontramos con las
siguientes señales y elementos a controlar :
2 FOTOCÉLULAS
3 PULSADORES PARA MANUALES
1 SELECTOR MANUAL /AUTOMÁTICO
3 CONTACTORES A 220 AC
1 INTERRUPTOR SELECCIÓN MODO TRABAJO
4 PILOTOS INDICADORES
3 FINALES DE CARRERA
2 TERMOSTATOS
2 VARIADORES DE VELOCIDAD (4-20mA.)
2 SENSORES PT100
2 DETECTORES INDUCTIVOS
4 VÁLVULAS (PISTÓN) 24V.
1 SIRENA ALARMA
1 SETA EMERGENCIA
DETERMINAR QUE CONFIGURACIÓN DE PLC HACE FALTA

20. S
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21.  PERIFERICOS son dispositivos que realizan tareas
complementarias al funcionamiento del
autómata y están en constante comunicación
con este. Se usan tanto para programar como
para visualizar el estado del autómata.
Soporte Técnico
- ORDENADOR
- CONSOLA DE PROGRAMACION
- GRABADOR DE EPROM
- INTERFACE DE CASETE

22.  Si el cableado de E/S y los cables de potencia han de tenderse por la
misma canaleta (por ejemplo estan conectados al mismo equipo), deben ser
protegidos poniendo placas metálicas.
CONEXIONADO E/S ALIMENTACION

23.  MONTAJE
◦ Para evitar ruido, se deberían utilizar cables dobles trenzados
AWG 14 (mínimo 2mm2).
◦ Evitar el montaje del PLC junto a equipos de alta potencia.
◦ Verificar que el punto de instalación está al menos a 200 mm
de los cables de alta potencia.
◦ A ser posible, utilizar conductos eléctricos para contener y
proteger el cableado del autómata lo suficientemente largos
como para contener los cables de E/S y mantenerlos
separados de otros cables.

24. CUADRO DE MANIOBRA
 Los bastidores se deben montar en
horizontal para poder leer la parte impresa
con normalidad.
 Igualmente es importante montar los
bastidores en horizontal, para que la
ventilación de los dispositivos sea correcta.
 Cualquier soporte rígido que cumpla las
especificaciones ambientales es válido.
 Si es posible, utilizar conductos estándar
para contener los cables de E/S y
mantenerlos separados de los demás.

25. • La Automática o Control (automático) de Sistemas
trata de regular, con la mínima intervención humana, el
comportamiento dinámico de un sistema mediante
órdenes de mando.
• Sistema: conjunto de elementos, físicos o abstractos,
relacionados entre sí de forma que modificaciones o
alteraciones en determinadas magnitudes en uno de ellos
pueden influir o ser influidas por los demás.
• Variables del sistema: magnitudes que definen el
comportamiento de un sistema. Su naturaleza define el
tipo de sistema: mecánico, químico, eléctrico, electrónico,
económico, térmico, ...

26.  Control manual:

27.  Variables de un Sistema:
 Variables de Estado: conjunto mínimo de variables
del sistema tal que, conocido su valor en un instante
dado, permiten conocer la respuesta (variables de
salida) del mismo ante cualquier señal de entrada o
perturbación.

28.  Otras definiciones de interés.
 Planta: equipo con el objetivo de realizar una operación
o función determinada. Es cualquier equipo físico que se
desea controlar (motor, horno, reactor, caldera, ...).
 Proceso: cualquier serie de operaciones que se desea
controlar con un fin determinado.
 Perturbación: señal de comportamiento no previsible
que tiende a afectar adversamente al valor de la salida de
un sistema.
 Realimentación: operación que, en presencia de
perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la
salida y la entrada de referencia, utilizando la diferencia
entre ambas como parámetro de control.

29.  Otras definiciones de interés (cont.)
 Servomecanismo: sistema de control realimentado en el
cual la salida es una magnitud de tipo mecánico (posición,
velocidad o aceleración).
 Sistema de regulación automática: sistema de control
realimentado en el que la entrada de referencia y/o la
salida deseada varían lentamente con el tiempo.
 Control en bucle (lazo) abierto: sistema de control en
el que la salida no tiene efecto sobre la acción del control
(Ejemplo: lavadora, semáforos, ...).
 Control en bucle (lazo) cerrado: aquel en el que la
salida tiene un efecto directo sobre la señal de control
(utiliza la realimentación para reducir el error).

30.  Control en lazo (o bucle) abierto:
La señal de entrada (o referencia) u(t) actúa directamente sobre el
dispositivo de control (Regulador), para producir, por medio del
Actuador, el efecto deseado en las variables de salida y(t).
El regulador NO comprueba el valor que toma la salida.
Problema: Claramente sensible a las perturbaciones que se
produzcan sobre la planta.

31.  Ejemplos de Control en lazo abierto.

32.  Control en lazo (o bucle) cerrado:
 La salida del sistema se mide por medio de un
Sensor, y se compara con el valor de la entrada de
referencia u(t).
 De manera intuitiva se deduce que, de este modo, el
sistema de control podría responder mejor ante las
perturbaciones que se produzcan sobre el sistema.

33.  Ejemplos de Control en lazo cerrado.

34.  Ejemplos de Control en lazo cerrado.

35.  Manuales: están directamente supervisadas
por un operario. La máquina proporciona la
fuerza y la energía, y el trabajador
proporciona el control.
 Semiautomáticas: un programa en la máquina
ocupa una parte del ciclo y el operario la otra
parte del ciclo.
 Automáticas: las máquinas operan largos
periodos de tiempo sin intervención del
operario. Se requiere su vigilancia cada cierto
número de ciclos.

36.  Manuales: están directamente supervisadas
por un operario. La máquina proporciona la
fuerza y la energía, y el trabajador
proporciona el control.
 Semiautomáticas: un programa en la máquina
ocupa una parte del ciclo y el operario la otra
parte del ciclo.
 Automáticas: las máquinas operan largos
periodos de tiempo sin intervención del
operario. Se requiere su vigilancia cada cierto
número de ciclos.

37.  Manuales: están directamente supervisadas
por un operario. La máquina proporciona la
fuerza y la energía, y el trabajador
proporciona el control.
 Semiautomáticas: un programa en la máquina
ocupa una parte del ciclo y el operario la otra
parte del ciclo.
 Automáticas: las máquinas operan largos
periodos de tiempo sin intervención del
operario. Se requiere su vigilancia cada cierto
número de ciclos.

38.  Comunicar instrucciones a los
trabajadores
 Descarga de programas de
piezas a las máquinas
controladas por computador.
 Control y/o coordinación de
los sistemas de manipulación y
transporte de material.
 Planificación de la producción
en planta.
 Diagnóstico de averías.
 Supervisión de seguridad en
los procesos.
 Control de calidad.
 …

39.  Control Todo/Nada:
 Lógica de control cableada (electrotecnia).
 Elementos todo/nada: relés, termopares, etc.
 Control analógico:
 Circuitos electrónicos analógicos. Aparece
PID.
 Existencia de derivas.
 Control digital con datos muestreados:
 Uso de tecnología digital (microprocesador).
 Mayor flexibilidad en el control. Sistemas DCS
 Control de eventos discretos:
 Respuesta ante eventos. Señales binarias.
 Teoría de estados: Sistemas PLC.

41.  Sustituye la acción humana, total o parcialmente ⇒
ciclos completos de operaciones repetibles.
 Movido por una fuente de energía exterior.
 Equipos capaces de realizar operaciones lógicas.
Típicamente: encendido, apagado, alarmas.
 Deben reaccionar con ON/OFF ante una serie de
situaciones, definidas a su vez mediante lógica binaria
(SI/NO).
 Actúan sobre motores, actuadores neumáticos,
ventiladores, calentadores, luces, etc. O proporcionando
información al operador (alarmas).
 Reciben señales de botones, termostatos, presostatos,
contactos de fin de carrera, etc.

42.  Menor precio.
 Reducido tamaño.
 Fiabilidad.
 Fácil instalación.
 Fácil mantenimiento.
 Expansión.
 Depuración.

43.  El actuador posee 2 estados: energizado
(ON) o no (OFF)
 Básicamente relés o contactores controlando:
motores eléctricos, cilindros neumáticos o
hidráulicos (puerta automática), lámparas
• Interruptor gobernado eléctricamente.
• Permite trabajar con bajas potencias en
el control de potencias grandes (motores
de kW)
• Aislamiento entre control y potencia
• Problemas de partes móviles
• Relés de estado sólido, con
acoplamiento óptico o inductivo