Post on 20-Jul-2020
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Agradecimientos
Castro Rangel Mauricio Javier:
Este trabajo es producto de las personas que han creído en mi incondicionalmente, que
su amor me han hecho llegar a este punto, a mi mamá y mis hermanos, a mis compañeros
que me han apoyado con sus consejos y sus conocimientos para crecer como estudiante y
como persona, a nuestro asesores que pusieron su fe en nosotros, y a todas las personas
que me han permitido visualizar un futuro mejor.
Enriquez Lozano Diego:
Agradezco a todos aquellos que durante mi camino hasta este punto creyeron en mí, a
mis amigos, a mis padres, a mis hermanos y al destino que me puso en cada lugar a su
debido tiempo para aprender y crecer como persona.
Pacheco Contreras Aldrin:
Dedico esta obra a mis padres quienes siempre tuvieron el buen cuidado de apoyarme en
todos mis estudios, que con sabiduría y amor me criaron para no estar desamparado en la
vida, así agradezco a mis hermanos quienes emocionalmente influyeron a formarme
profesionalmente, reconozco el apoyo de todas las personas que amistosamente me
honraron con sus buenas cualidades y que me inspiran a ser una persona de éxito. Estoy
honrado de haber concluido la obra en cooperación de mis compañeros, y de los asesores
que amablemente aceptaron apoyarme en esta empresa.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Índice:
Página
Objetivo Justificación
Introducción Capítulo 1: Marco Teórico………………………………………………………………… 1
1.1 Definición de una Casa Inteligente………………………………………………. 2 1.2 Historia de las Casas Inteligentes………………………………………………… 2 1.3 Grados de Inteligencia……………………………………………………………... 5
1.4 Características Fundamentales de una Casa Inteligente……………………… 6 1.5 Historia del PLC…………………………………………………………………….. 7 1.6 Arquitectura del PLC……………………………………………………………….. 8
1.7 Programación del PLC……………………………………………………………... 16 1.8 Diagrama de Escalera……………………………………………………………… 21
Capítulo 2: Elementos de Control……………………………………………………….. 28 2.1 Control de Potencia………………………………………………………………… 29 2.2 Elementos de Mando………………………………………………………………. 38
2.3 Microcontrolador PIC16F84A……………………………………………………… 43
Capítulo 3: Desarrollo de Proyecto……………………………...……………………… 48
3.1 Control de Acceso………………………………………………………………….. 49 3.2 Control de Iluminación…………………………………………………………….. 57 3.3 Control hidráulico, hidrosanitario y riego automatizado………………………… 66
3.4 Detección contra Incendios………………………………………………………... 81 3.5 Vigilancia Perimetral……………………………………………………………….. 87
Capítulo 4: Costos de Proyecto………….……………………………………………… 91 4.1 Introducción…………………………………………………………………………. 92 4.2 Costos de Materiales………………………………………………………………. 94
4.3 Costos de Mano de Obra………………………………………………………….. 97 4.4 Costo Total de Proyecto…………………………………………………………… 99
Conclusiones……….………………………………………………………………………. 100 Bibliografía……………………………………………………………...…………………… 101 Anexo 1……………………………………………………………..………………………... 103
Anexo 2..……………………………………………………………………………………... 119 Anexo 3…..…………………………………………………………………………………... 120 Anexo 4……..………………………………………………………………………………... 123
Anexo 5………..……………………………………………………………………………... 126 Anexo 6………..……………………………………………………………………………... 127
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Objetivo
Implementar un controlador lógico programable, PLC, en los sistemas hidráulicos y
eléctricos de una casa habitación para hacerla inteligente, lo que permitirá administrar
operaciones de servicio y seguridad de forma autónoma.
Justificación
Una casa inteligente proporciona un ambiente confortable, saludable, seguro, y un sentido
de modernidad a la vivienda, aprovecha de las tecnologías de la automatización,
impulsado por los avances de la electrónica y la necesidad actual de entre otros, ahorro de
agua, aumentando la Calidad de Vida de las personas.
Los Controladores Lógicos Programables satisfacen las necesidades de flexibilidad en
cambios de su programación, discreción en cuanto a espacio, de alta confiabilidad, y
posibilidades de expansión, requerimientos que caracterizan a una casa inteligente de ser
adaptable para aceptar cambios tecnológicos y estructurales.
Por lo anterior, un Ingeniero en Robótica se ve obligado a satisfacer las necesidades y
tendencias tecnológicas de la automatización asistida por PLC, aplicándolo en el
desarrollo de viviendas y manteniendo la competitividad tecnológica nacional a nivel
mundial.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Introducción
El origen de las casas inteligentes proviene de la demanda de los edificios inteligentes,
inicia en la década de los 80 con la euforia del mercado que deseaba integrar a los
edificios, nuevos sistemas de control, computadoras y comunicaciones. En la década de
los 90 se consolida el desarrollo de los edificios automatizados, aprovechan los espacios
tanto verticales como horizontales, en donde también es primordial el confort y la
tecnología amigable al usuario.
Actualmente los edificios son diseñados y construidos con propósitos específicos, el
diseño de algunos está dirigido para un mercado especial, en su mayoría, los dispositivos
de control ahora están al alcance económico tanto a empresas y edificios más pequeños,
esto ha permitido a un nuevo termino nacido en Francia llamado domótica, que proviene
de domus, en latín casa y tica de automática, que hace referencia a la aplicación del
edificio inteligente en la casa habitación.
El PLC se diseñó en los años de 1963 para eliminar los grandes tableros de control en los
que se encontraban muchos relevadores de control, temporizadores y contadores, además
de que su cableado era demasiado complejo por lo que en el momento de buscar fallas, o
modificar el proceso, el responsable de su mantenimiento requería una gran cantidad de
tiempo para reparar o modificar y poner en funcionamiento a la máquina, tiempo que se
detenía la producción y la empresa perdía ingresos en esos tiempos muertos.
Fue en 1977 que se logro la integración de los controladores programables compactos,
basados en set (poner), y reset (restablecer), que además, empleaban configuraciones
jerárquicas como parte de un sistema integrado de manufactura.
La aplicación de un PLC es de controlar diversos procesos en casas habitación; el PLC no
ha sido diseñado para el funcionamiento de una actividad específica, sino que puede
actuar en cualquier tipo de proceso que requiera activar una gran cantidad de salidas y
que su control pueda tener igual número de mandos, estas características de ser
programable, permite que se pueda modificar en cualquier momento su programa de
ejecución, la cual utiliza un lenguaje técnico estandarizado.
En esta tesis se aborda el tema de casas habitación inteligentes, y se describirán de forma
resumida en los capítulos que componen esta tesis. Así, en el primer y segundo capítulo,
marco teórico y elementos de control, se explican los fundamentos en materia de Casas
Inteligentes y de Controladores Lógicos Programables de manera que el lector tenga
conocimiento del proyecto a desarrollar.
En el capitulo tres, desarrollo proyecto, se publicarán los procedimientos y resultados que
se obtuvieron de la investigación, que comprende los servicio de agua, de iluminación, y
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
algunos de confort, seguridad y protección fundamentales para que sea considerada una
casa inteligente.
En el cuarto capítulo, costos, se detalla el valor monetario que trae consigo la implantación
del proyecto de hacerse, costo de los componentes, costos de la mano de obra y el costo
total del proyecto, además de las conclusiones de este proyecto.
Elementos que componen un sistema de Casa Inteligente
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 1
Capítulo 1: Marco Teórico
1.1 Definición de una Casa Inteligente 1.2 Historia de las Casas Inteligentes 1.3 Grados de Inteligencia
1.4 Características Fundamentales de una Casa Inteligente 1.5 Historia del PLC 1.6 Arquitectura del PLC
1.7 Programación del PLC
En este capítulo se exponen
en detalle los elementos
teóricos necesarios para el
desarrollo de este proyecto,
haciendo referencia a datos
históricos e investigaciones
realizadas con anterioridad.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 2
1.1 Definición de Casa Inteligente
Domótica o casa inteligente1, es el conjunto de servicios proporcionados por sistemas
tecnológicos integrados, como el mejor medio para satisfacer estas necesidades básicas
de seguridad, comunicación, gestión energética y confort, del hombre y de su entorno más
cercano. De gran interés es término “integración”, todas las necesidades se deben
satisfacer de forma global y en conjunto. En otro caso no puede hablarse de casa
inteligente, sino simplemente de la automatización de tal o cual actividad.
En México el encargado de evaluar los grados de inteligencia de un edificio inteligente es
el IMEI2, quien define a una casa o edificio inteligente como: aquel que esta centralmente
automatizado para optimizar su operación y administración de forma eléctrica, es
altamente eficiente para minimizar el uso de energía, altamente seguro y confortable, que
respeten las normas tecnológicas.
La finalidad de una casa inteligente es crear un ambiente confortable, saludable y seguro.
Proporcionar mayor flexibilidad a los cambios originados por las necesidades de los
habitantes. Facilitar la operación con tecnología transparente al usuario. Altamente
eficiente en el uso de la energía y el agua.
Fig. 1.1 Principales actividades que se automatizan en una Casa Inteligente
1.2 Historia de las Casas Inteligentes
No existe una fecha exacta sobre el origen de la casa inteligente, pero con frecuencia se
hace referencia al año 1978, cuando salió al mercado el sistema X10, considerado el
primer sistema estándar que permitía a varios electrodomésticos comunicarse entre ellos,
así como el control de luces de la casa habitación, aprovechando en todo momento la
instalación eléctrica existente y sin necesidad de cables.
1 Definición de la Real Academia Francesa 2 Instituto Mexicano del Edificio Inteligente
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 3
A partir de este momento, la tecnología comenzó a evolucionar, se buscaba crear un
producto que pudiera conectar entre sí las redes que nutren a un hogar de energía e
información, tales como: agua, electricidad, red telefónica, gas, calefacción, etc., con la
automatización como principal objetivo.
Cada país desarrolló de forma distinta esta nueva tecnología, dependiendo tanto de la
potencia de su industria tecnológica y de telecomunicaciones; como de las necesidades de
energía e información que quisiera cubrir con su desarrollo y su ideología.
Estados Unidos fue uno de los primeros países en entrar en este sector de la tecnología.
Los estadounidenses controlaban el campo de la informática gracias a IBM, permitiéndoles
desarrollar un proyecto llamado Interactive Home3. A partir del año 1984, se lanzó el
proyecto de la National Association of Home Builders4, denominado Smart House5. El
elemento fundamental del Smart House era un sistema de cableado unificado que
reemplazaba a las redes de energía e información tradicionales de una casa.
Como innovación, destacaba su sistema de control de circuito cerrado, que permitía
controlar cualquier aparato por medio de una señal y conocer en todo momento lo que
está ocurriendo dentro de la casa. Aunque no fue el único, este proyecto fue uno de los
más importantes de la época y el primer paso de la industria estadounidense hacia un
campo en el que actualmente es una de las líderes. Japón fue otra de las potencias
tecnológicas que se interesó por el desarrollo de esta nueva tecnología.
Cabe mencionar que en el año de 1982, en Japón había llegado a la saturación del
mercado en teléfonos, lo que impulsó nuevas tendencias, como la telefonía sin hilos o el
desarrollo de las centrales telefónicas.
También hubo cambios en otros aparatos, como la televisión en color. El primero de ellos
llegó a una saturación de mercado muy importante, el 99% de los hogares japoneses ya
poseía en 1986 un televisor a color. La respuesta fue el anuncio de innovaciones, como la
televisión en alta definición; que permitieron un avance importante a la tecnología
audiovisual, que forma parte también del concepto de Hogar Digital.
Antes de mencionar a los países europeos, hay que tener en cuenta que la Comunidad
Europea contaba con una serie de programas de investigación tecnológica que hacían
referencia en muchos casos a esta nueva tecnología para el hogar, y que tenía efectos a
nivel económico gracias al presupuesto que la comunidad europea destinaba a las
investigaciones.
3 Hogar Interactivo 4 Asociación Nacional de Constructores de Casas 5 Casa Inteligente
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 4
Ejemplos de programas de este tipo fueron el Esprit, Euronet Diane, o Race, entre los
años 1987 y 1992, todos ellos destinados al desarrollo de tecnología y las
telecomunicaciones. Pero el más conocido de todos ellos fue el Programa Eureka de
1985, que fijaba sus fines hacia productos comerciables de las tecnologías de la
información y de las telecomunicaciones, la robótica, los materiales, las técnicas de
montaje, la biotecnología, la tecnología del medio marino, el láser, la protección del medio
y la nueva generación de medios de transporte.
Además, integraba el subproyecto específico llamado Integrated Home Systems6, cuyos
objetivos eran poner a punto una red doméstica y desarrollar productos compatibles con
esta red. Este proyecto tuvo sucesores años más tarde, en los que participaron empresas
de toda Europa tales como Siemens, British Telecom o Thomson.
Más allá de los proyectos comunitarios, los países más grandes y tecnológicamente más
potentes de Europa, Alemania, Francia y Reino Unido, también desarrollaron sus propias
investigaciones, entre las cuales se destacan las innovaciones en los campos de la
teleeducación, la telemedicina, la telemetría y teleseguridad. En el caso francés, hay que
destacar el apartado de teleeducación, en el que el Centre National de Documentation
Pédagigique y el Centre National d‟Etudes des Telecomunications lanzaron en 1989 un
servicio de formación escolar llamado Educable con un banco de imágenes accesible a
través de Minitel.
Por lo que respecta a telemetría y teleseguridad, existían en Francia varios proyectos
dedicados al ahorro de agua, gas y electricidad, y el gran número de robos en el país
propiciaron que Thomson lanzara un sistema de disuasión a través de voz sintética.
Alemania fue otro de los países donde más novedades se dieron en estos niveles, y centró
los esfuerzos en el campo de la telemetría y teleseguridad.
El Gobierno alemán se dio cuenta de las posibilidades comerciales y de exportación de la
telemetría o medida remota de energía, por lo que lanzó la red TEMEX7 que implicaba
soluciones integradas para la electricidad, gas, agua y cálculo anticipado de calefacción.
Para finalizar en el Reino Unido, hubo innovaciones en telemedicina, donde destacó la
empresa Manorfield System Ltd, que desarrolló paquetes de software para farmacéuticos
en 1978; así como en el campo del teletrabajo, donde destacaba el proyecto Department
of Trade and Industry para discapacitados.
La primera definición de este concepto nació en los años setenta en Francia con la palabra
domotique8, que hacía referencia al progreso conjunto que tres grandes áreas de la
6 Casa con Sistemas Integrados 7 Thelemetry Exchange 8 Domótica
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 5
tecnología, la informática, la electrónica y las telecomunicaciones. La domótica es una
denominación referida a las viviendas, por la que diversos productos tecnológicos de
áreas como la electricidad, la electrónica, la informática, la robótica y las
telecomunicaciones convergen y se integran en un sistema con objeto de proveer
aplicaciones y servicios de utilidad para los habitantes del hogar.
Por lo que respecta a la “casa inteligente”, expresión muy usada especialmente en los
ochenta y los noventa, podríamos definirla como aquel edificio que se basa en la
automatización de las funciones, de las actividades, que cuenta con telecomunicaciones
avanzadas y finalmente que muestra flexibilidad al cambio, para poder satisfacer las
necesidades de los distintos usuarios que pueda albergar.
Fig. 1.2 Ejemplo de Domótica
1.3 Grados de Inteligencia
El concepto en México es relativamente nuevo, llega a principios de los 90 y a partir de
este momento existe un gran interés por conocer a detalle cuando un edificio puede ser
considerado inteligente, sin embargo, resulta difícil trazar una línea divisora que permita
diferenciar con precisión cuando un edificio es inteligente; no obstante que existe grado de
inteligencia dentro de un edificio, y considerando las necesidades reales de los dueños
mexicanos, este concepto deberá irse introduciendo paulatinamente, sobre todo en
edificios de gran tamaño, cuya operación y prestación de servicios resulta muy complejo.
A continuación se analizan los grados de inteligencia de un edificio desde el punto de
vista tecnológico.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 6
Grado 1. Inteligencia mínima o básica. Un sistema básico de automatización del edificio,
el cual no está integrado. Existe una automatización de la actividad y los servicios de
telecomunicaciones, aunque no están integrados.
Grado 2. Inteligencia media. Tiene un sistema de automatización del edificio totalmente
integrado. Sistemas de automatización de la actividad, sin una completa integración de las
telecomunicaciones.
Grado 3. Inteligencia máxima o total. Los sistemas de automatización del edificio, la
actividad y las telecomunicaciones, se encuentran totalmente integrados.
Para el desarrollo de este proyecto se involucran como mínimo los siguientes sistemas:
Sistemas de automatización de la casa.
Sistemas de automatización de la actividad.
Con lo cual se integra a la casa con un nivel de inteligencia aceptable.
1.4 Características de una Casa Inteligente
Las características de una Casa Inteligente son las siguientes:
1. Flexibilidad. La casa es altamente adaptable para los continuos cambios
tecnológicos. Estructuralmente, será necesario prever ductos adicionales para
comunicaciones, un cuarto de equipos de control, la orientación para aprovechar la
luz del Sol, y todo aquello le permita darle mayor flexibilidad a la casa. En cuanto a
servicios, son todos los sistemas eléctricos- electrónicos, hidráulicos, sanitarios,
control y seguridad.
2. Integración. La casa centralmente automatizada para optimizar su operación y
administración. Son todos los servicios dentro de la casa, se puede incluir en
cualquiera de las siguientes áreas: Protección, Seguridad, Administración, Ahorro
de Energía y Servicios Básicos. Todas estas áreas, al establecer un sistema control
básico quedan integradas a través de la automatización.
3. Seguridad. La seguridad es un aspecto fundamental en el diseño de una casa
inteligente, incluyendo equipos contra incendios y lo que permita a los habitantes
sobrevivir ante una contingencia. Dentro de este concepto se debe incluir la
seguridad patrimonial, incluyendo todos los adelantos tecnológicos que cuiden y
vigilen el inmueble contra el crimen.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 7
4. Ahorro de energía y agua. Con el sistema básico del control de una casa, se logrará
un sustancial ahorro de agua y energía, ya que los equipos serán programados
para que operen en situaciones de máximo rendimiento.
1.5 Historia del PLC
La historia del PLC se remonta al año de 1963, cuando la fábrica de autos General Motors
pidió a sus ingenieros la implementación de equipos de control que no resultaran tan
costos, ya que al cambio de modelos, se tenían que construir máquinas con diferente
proceso, por lo que cambiaba también, al sistema de control; si reconsidera que cada
máquina estaba gobernada por una gran cantidad de relevadores de control,
temporizadores, contadores, arrancadores y pistones; entonces, a cada cambio de
modelo, la gran mayoría de este equipo se desechaba, por lo que los costos de
producción se elevaban considerablemente.
En el año de 1969 se construyen los primeros controladores programables que en realidad
eran relevadores electrónicos que se podían reprogramar para no desecharse. En 1971 se
empiezan a aplicar los primeros controladores programables fuera de la industria
automotriz. En 1973 aparecen los primeros controladores programables inteligentes en los
que se integran, en otras cosas, operaciones aritméticas, capacidad para almacenar
listados de datos, movimiento de la información, operaciones por matrices e interconexión
de terminales de video.
Para el año de 1975 se logran la integración de funciones analógicas por medio de los
operadores matemáticos P.I.D.9 los cuales hacen posible el acceso de mandos como
acopladores térmicos, sensores de presión y todas aquellas señales que no son de tipo
digital, sino que se establecen parámetros comparativos para lograr que esa señal
analógica sea detectada por el equipo y comience y termine su proceso, dependiendo del
tipo de señal que envíe el mando.
En 1976 se empleaban por primera vez los controladores programables en
configuraciones jerárquicas como parte de un sistema integrado de manufactura. En el
año de 1977 se logran la integración de los controladores programables compactos,
basados en set y reset.
9 Proporcional Integral Derivativo
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 8
Fig. 1.3 Modulo de PLC
1.6 Arquitectura del PLC
La arquitectura del PLC es el diseño que integra a las partes principales que conforman al
equipo y la función que realizan, prácticamente podemos decir que está compuesto por 5 y
estas son:
Modulo de entradas o inputs
Modulo de optoacoplador, tanto para entradas como para salidas
Modulo de salidas o outputs
Unidad Central de Proceso, CPU
Programador o software
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 9
Fig. 1.4 Arquitectura de PLC
Fig. 1.5 Software Micro Logixs 500 para PLC
El modulo de entradas
Es la parte en la que se conectan todos los mandos componentes del sistema de control
como pueden ser: pulsadores, interruptores, sensores, etc., la gran mayoría de los equipos
tienen una fuente de alimentación propia para la conexión de estos mandos, es decir, el
PLC tiene una fuente de alimentación que en su mayoría es de 24 V c.d., y en otros casos
se requiere de una fuente de alimentación externa. Esta fuente es necesaria porque los
optoacopladores trabajan a esa tensión y su conexión es la siguente:
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 10
Fig. 1.6 Ejemplo de conexiones de Entradas Físicas al PLC
Cuando el PLC tiene su propia fuente de rectificación, el optoacoplador tiene un borne
común, que en este caso es un borne de 0 V, el cual es de signo negativo (-) conectado al
borne S0, mientras que en los mandos se conectan al borne de 24 V que es de signo
positivo (+) de esta manera el botón cerrado está enviando una señal directamente al
optoacoplador, el fototransistor está cerrando el circuito y conectado al CPU para que
cuando se cierre el botón abierto este envie una señal al optoacoplador, ponga en
continuidad al fototransistor y complemente el mando hacia el CPU y este, en combinación
con las memorias respectivas realicen una función determinada de acuerdo a como se
haya programado. Todos los mandos envían una señal 0 o una señal 1 al
microprocesador.
Cuando algún mando envía una señal analógica se debe conectar una tarjeta de
acoplamiento que convierte la señal analógica a digital.
Las señales analógicas son aquellas que se envían con un valor indefinido como son
temperaturas, tensiones o corrientes y en las que esos valores varían en el tiempo y que
pueden partir de 0 alcanzar un valor alto y decrecer en el tiempo, por esta razón es que se
colocan tarjetas que determinan en que valor de la señal analógica es 0, y en que
momento es 1.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 11
Fig. 1.7 Tipos de Señales
Optoacoplador
Fig. 1.8 Optoacoplador.
Se emplea para evitar que algún un error en la conexión de entrada, o de salidas pueda
dañar al CPU, está compuesto por un led y un fototransistor, de manera que cuando se
conecta a una señal de entrada, en el modulo respectivo, el led se enciende y pone en
conductividad al fototransistor, esta señal esta transmitida hacia el CPU, de manera que
se evita que la señal de entrada pase físicamente de forma directa al CPU.
En la gran mayoría de los nuevos equipos se colocan dos leds por cada optoacoplador
para emplear cualquier polaridad, con lo que se facilita la conexión de los sensores sean
estos de tipo PNP o del tipo NPN.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 12
Fig. 1.9 Conexión de los sensores de tipo PNP o del tipo NPN a un PLC con salida a
optoacoplador.
Modulo de salidas
Es la parte en la que se conectan los actuadores componentes de sistema como son:
contactores, arrancadores, electroválvulas, luces, etc.
En este modulo se pueden conectar hasta tres tipos de tensión distinta, dependiendo de la
tensión de trabajo de las cargas, de la marca y del modelo del equipo, sus bornes de
alimentación son independientes del optoacoplador y sus contactos pueden ser activados
por relevador seco, por transistor o por TRIAC, en la siguiente figura se muestra como se
pueden conectar las salidas, sean a transistor o a relé.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 13
Fig. 1.10 PLC con salida a transistor.
Fig. 1.11 PLC con salida a Relevador.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 14
Fig. 1.12 PLC con salida a Rectificador Controlado de Silicio.
Unidad Central de Proceso
Es la parte más importante del equipo, ya que es quien procesa la información recibida de
acuerdo a un programa grabado previamente en su memoria y envía la o las señales de
salida al modulo respectivo para poner a funcionar a una máquina. Adicionalmente al CPU
existen varios tipos de memoria que son las que se encargan de almacenar varios tipos de
datos, tanto de ejecución
como de programación.
Fig. 1.13 Arquitectura de la
Unidad Central de Proceso
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 15
La comunicación que existe entre el CPU, las diferentes memorias, los módulos de
entradas, salidas y las interfaces de comunicación se da a través de buses, las cuales
enlazan estos elementos a través de hilos o pistas intercambiando datos u órdenes.
En el equipo se pueden almacenar una gran cantidad de datos dados a través de Bits con
valor 0 y 1 que combinados constituyen en lenguaje binario, la capacidad de
procesamiento de un CPU está dada por el modelo del mismo, se le conoce como
velocidad de procesamiento. En memorias adicionales se pueden almacenar datos de
fábrica y datos de programación, cada una de las cuales juegan un papel en el proceso de
programación y ejecución de los datos. Estos datos se introducen en el equipo a través de
datos codificados en valores binarios 0 y 1 conocidos como Bits.
Un Bit es la unidad de información más pequeña con valores cero y uno, estos valores los
proporciona básicamente el modulo de entradas de los sensores o mandos quienes
solamente pueden guardar dos estados.
Cerrado (1) Abierto (0)
De la misma forma el CPU puede entregar, como resultado del proceso, dos valores en
sus salidas Outputs
Salida Activa (1) Salida Inactiva (0)
O internamente puede procesar con estos dos valores las salidas de los relevadores de
control, conocidos como banderas.
Un grupo de 8 bits forma lo que se conoce como un Byte, el que sirve para agrupar varias
señales de información binaria. Por ejemplo, los direccionamientos, en la mayoría de los
equipos, cuando son de entradas o de salidas, lo mismo que relevadores internos pueden
ser agrupados por medio de bytes:
Una Palabra es la unidad de información compuesta por varios bits, esta palabra sirve
para el proceso de información más compleja, en la que se manejan varios valores
mayores al bit, por ejemplo: Tiempos, conteo de eventos, cálculos matemáticos,
comparación de valores, etc.
Procesador de Palabras, cuando un CPU es de mayor capacidad puede ser capaz de
procesar grupos de varios bits en lugar de procesar a bits sueltos.
Además, cada equipo tiene una velocidad de barrido, que es el tiempo que tarda el equipo
en reconocer los datos almacenados y las conexiones externas en las entradas y salidas.
El CPU es el encargado de ejecutar el programa que se diseña y se introduce previamente
además de ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas y salidas,
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 16
también establece la comunicación con otros periféricos externos como pueden ser
tarjetas adicionales u otros equipos PLC.
Junto con el CPU se integran memorias que almacenan los datos que se introducen por
medio de un programador, las memorias más comunes que se emplean son:
ROM – Read Only Memory. Memoria de solo lectura esta memoria se graba desde su
fabricación y está destinada a cumplir una tarea general. En esta memoria no afecta la
falta de señal eléctrica, es decir se conserva independientemente de que este o no
energizada el equipo.
RAM – Random Access Memory. Traducido del inglés que significa memoria de acceso y
en la cual se puede escribir pudiendo modificarse el programa cuantas veces se desee,
que es una de las ventajas principales de los PLC sobre las tarjetas electrónicas. Esta
memoria es del tipo volátil, es decir que debe ser respaldada por una pila interna que la
proteja de cualquier falla de alimentación de la red eléctrica para evitar la pérdida de la
memoria del programa.
En muchos casos las pilas o capacitores que respaldan a esta memoria llegan a fallar, por
lo que muchos fabricantes han recurrido a la memoria tipo EEPROM.
EPROM – Erasable Programable Only Memory. Es una memoria que puede ser borrada o
modificada por luz ultravioleta y que conserva su memoria aun cuando exista una falta de
alimentación de la red, pero el proceso de modificación tarda entre 15 y 45 minutos,
además de que se requiere de un equipo de reprogramación.
EEPROM - Erase Electrical Random Access Memory. La memoria no volátil es una de las
mejores para guardar datos sin necesidad de energía de respaldo, y solamente se puede
programar y borrar por medio de una señal eléctrica, de ahí su nombre traducido del inglés
Memoria de Lectura, escritura programable y borrable eléctricamente. Esta memoria se
ejecuta a través de un software y una PC o a través de un programador manual. Esta
memoria es la ideal para los equipos de PLC.
NVRAM – Non Volatile RAM. Es una memoria de lectura y escritura no volátil.
1.7 Programación del PLC
El Controlador Lógico Programable tiene la versatilidad de poder adaptarse a cualquier
máquina, ya que su característica de ser programable permite que se puedan modificar en
cualquier momento su programa de ejecución.
El programa de un PLC debe coincidir con el diseño de un diagrama de cableado con
todos sus componentes, dicha programación se realiza por medio de lo que conocemos
como lenguajes de programación, los que difieren en parte o totalmente de los que se
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 17
emplean para programación de computación como puede ser Pascal o Basic, entre otros.
Por lo tanto a los lenguajes que se emplean para programar al PLC se le conocen como
lenguajes técnicos.
El lenguaje técnico debe de tener, entre otras, las siguientes características: fácil de
entender, que se pueda convertir fácilmente con el diseño de cableado y estar dentro de
una normalización estandarizada, IEC y ANSI.
Tabla 1. Simbología Convencional
Símbolos
Convencionales
Nombre Símbolo para el
PLC
ANSI IEC
Botón pulsador de arranque o
botón pulsador de cierre
Botón pulsador de paro o botón pulsador de apertura.
Botón de arranque con enclavamiento o botón de
cierre con enclavamiento.
Botón de paro con enclavamiento o botón de
apertura con enclavamiento.
Interruptor de fin de carrera o de limite N.A. o interruptor de fin de carrera de carrera o de
cierre.
Interruptor de fin de carrera o de limite N.C. o interruptor de
fin de carrera o de limite de apertura.
Interruptor de flotador de N.A.
o interruptor flotador de cierre.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 18
Interruptor de flotador N.C. o
interruptor flotador de apertura.
Bobina de relevador o de contactor, en el PLC salida.
Contacto de relevador o de contactor N.A. o también de
cierre.
Contacto de relevador o de contactor N.C. o también de
apertura.
Bobina de temporizador on delay.
TON
Contacto de temporizador on delay N.A. o también de
cierre.
Contacto de temporizador on delay N.C. o también de
apertura.
Bobina de temporizador off
delay.
TOFF
Contacto de temporizador off delay N.A. o también de
cierre.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 19
Contacto de temporizador off
delay N.C. o también de apertura.
Para la programación de los PLC se han desarrollado varias formas que coinciden con el
tipo, marca y modelo de cada equipo, sin embargo en todos los lenguajes coinciden en la
adaptación de los diagramas de cableado en cuanto a los mandos, ejecución y activación
de las salidas.
Diagrama de Escalera o de Contactos
En la programación de diagramas de escalera, también conocida como diagrama de
contactos, se convierte cada símbolo de contacto de cualquier elemento, que puede ser
de: temporizador, botones, sensores, relé de control, etc. en contactos conocidos como de
activación instantánea, y su diagrama coincide con la simbología de la norma ANSI.
Existen algunos autores que consideran que este tipo de programación es para los
técnicos electricistas, ya que estas personas están más familiarizadas con los diagramas
de control electromagnético convencional.
1 23 202
202
Diagrama de escalera en PLC
SQUARE¨D “MICRO 1”
Fig. 1.14 Diagrama de escalera en PLC
Lista de Instrucciones o Mnemónicos
Existen equipos que se pueden programar por lista de instrucciones, para realizarla se
requiere conocer las abreviaturas y rutinas de programación que admite el equipo y su
direccionamiento. Uno de los requisitos para introducir la lista de instrucciones, también
llamada de sentencias, es el saber la forma en que se encuentran conectados los mandos
o entradas y los contactos internos de cada elemento interno como son las banderas, las
temporizadores, los contactores y las salidas.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin Página 20
En realidad, la programación por lista de instrucciones, parte de la interpretación del
diagrama de contacto en la que se puede observar de que forma están enlazados los
contactos y dicho enlace es a través de la abreviatura de la unión o del elemento que se
está conectando.
Lista de instrucciones en PLC SQUARE¨D “MICRO 1”:
0. Lod 1
1.Lod 2
2.Or 202
3.And Shf Lod
4.And 3
5. Out 202
6.End
TRS+ENTER+ENTER
Funciones Lógicas
En la programación por funciones lógicas, se considera la forma de conexión que
existe en los contactos, sea serie o paralelo y esta conexión se convierte en
compuertas lógicas para acoplarlas y lograr convertir el diagrama de control
electromagnético a diagrama de funciones. La mayoría de los equipos con
programación de funciones lógicas son muy limitados en cuanto a la cantidad de
entradas y salidas, además, la cantidad de funciones y de memoria no permiten la
programación de circuitos muy grandes o complejos, se emplean para controles
de máquinas pequeñas o para sistemas de alarmas u otras tareas fuera del área
industrial.
>=10
0
0
&0
0
0 0
Q10
0
0
SCI3
Q1
I2
I3
Funciones lógicas en PLC Logo!
Fig. 1.15 Funciones lógicas
Algunos equipos, tienen la facilidad de convertir en su software, el lenguaje de
programación de contactos a la lista de instrucciones y a bloques lógicos.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 21
1.8 Diagrama Escalera
La elaboración del diagrama de contactos es una actividad obligada que se debe
de realizar antes de direccionar al sistema, consiste en trabajar con el diagrama
electromagnético y realizar los cambios de los contactos convencionales a un
diagrama de escalera, el cual es muy parecido al diagrama en ANSI, por ejemplo:
B.P. B.A.
RC
RT
RT
I
D
D
I
RT
RC
S.C.
L1 L2
Fig. 1.16 Diagrama de Control
En el siguiente diagrama de control electromagnético en sistema americano se
muestra en relevador de control con su contacto NA para el enclavamiento, sus
mandos con botón de arranque normal abierto o de cierre, su botón de paro o de
apertura, un temporizador con sus contactos NA, NC y dos bobinas de contactor I
y D, así como un contacto cerrado de cada uno.
Para realizar el diagrama de contactos se van a colocar, en primera instancia, los
mandos conectados a una línea vertical del lado izquierdo, y posteriormente la
salida virtual del relevador, se recordará que esta función es interna.
En el segundo peldaño se repite el contacto de enclave del relevador de control,
ya que el temporizador depende de que este contacto este cerrado para comenzar
a funcionar, conectado al contacto del relevador esta la caja del temporizador,
indicando, en la parte inferior el tiempo preseleccionado, es decir en cuanto tiempo
debe de operar sus contactos dicho elemento.
A continuación se dibuja el siguiente peldaño con el contacto del relevador, no se
debe olvidar que en el PLC los elementos como son las bobinas del relevador, las
salidas, los mandos, los temporizadores, etc., pueden contener cuantos contactos
de apertura y cierre se necesiten, es decir que se puede disponer de una cantidad
ilimitada de los mismos; conectados en serie se encuentran el contacto cerrado
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 22
del temporizador y el contacto de la salida a la bobina I, por ultimo en el mismo
peldaño se encuentra la salida a la bobina D.
Por último, se dibuja el peldaño final en el que se representa el contacto de
enclave del relevador de control, con el contacto de cierre del temporizador en
serie y el contacto cerrado de la salida a la bobina D, también en serie para
alimentar a la bobina I.
Una vez que se ha elaborado el diagrama de contactos se procede a colocar la
nomenclatura de cada uno de los componentes del circuito, es decir, a nombrar
tanto a los contactos como a las bobinas de acuerdo al diagrama
electromagnético.
Fig. 1.17 Diagrama de Escalera
Como se pudo observar, en los dibujos anteriores, que para cada salida se ha
colocado un contacto NA de RC, además del contacto de control del temporizador
y del contacto de bloqueo entre ambas bobinas, esta tarea se realiza para facilitar
la programación por lista de instrucciones.
Si se observa, en el diagrama anterior, se ha colocado un contacto abierto en
lugar del botón cerrado, pero esto solamente se hace con los mandos y es por
seguridad del sistema, ya que el botón cerrado es un elemento de mando
mecánico, por lo tanto estará enviando una señal a la entrada del PLC sin ser
pulsado, por lo que esa señal es procesada de inmediato por el equipo.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 23
Si en lugar de un contacto abierto se colocará un contacto cerrado, entonces se
tendría que mandar el paro a través de un botón NA, pero esto no da seguridad al
sistema ya que en caso de que se desconecte algún cable del botón de paro, este
no será identificado en el equipo y al pulsar el botón en caso de necesidad, no se
detendrá la máquina ya que la señal nunca llegará al PLC.
Fig. 1.18 Forma correcta de introducir el mando al PLC.
Al estar cerrado el botón de paro ya está enviando una señal al bit del PLC, por lo
que este ya lo tiene registrado como cerrado en su memoria, si se programará un
contacto cerrado y se conectara el botón cerrado, entonces el bit lo registrará
abierto, por lo que al momento de correr el programa, la salida no se podrá activar,
ya que no existe flujo por ese contacto que está abierto.
Fig. 1.19 Forma incorrecta de introducir el mando al PLC.
En la siguiente figura se observa que cuando se pulsa el botón de arranque,
abierto, el contacto del programa se cierra al recibir el bit la señal de entrada,
mientras que en el contacto que se programo como cerrado no fluye la corriente al
estar cerrado el botón de paro, por lo que la señal en el contacto programado es
un inversor e invierte la señal recibida, si no existe señal de entrada el contacto se
cierra, pero si hay señal el contacto se abre.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 24
Fig. 1.20 Ejemplo de funcionamiento en el diagrama de control y diagrama de escalera.
BABP
RC
RC
RC
RC
RT I
RT D
RC
TON
D
I
Fig. 1.21 Diagrama de escalera de la figura 1.14
Tabla 2. Descripción de la Fig. 1.21
Función electromagnética Ubicación y Función en el PLC
Botón de Arranque Entrada Física
Botón de Paro Entrada Física
Relevador de Control Bobina Interna Virtual
Temporizador On Delay Temporizador Interno Virtual
Salida a Bobina D Salida Física a Bobina de Contactor para giro derecho
Salida a Bobina I Salida Física a Bobina de Contactor para giro izquiero
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 25
Tabla de Direccionamientos
En la siguiente tabla se indican los factores a considerar en circuito de control que
ha de ser programado en el PLC.
Denominación.- Debe ser el nombre que le estamos dando al elemento, sea este
interruptor de entrada o sea una salida a actuador, por ejemplo: botón de paro,
botón de arranque, interruptor de límite, interruptor de temperatura, sensor
inductivo, etc.
Siglas.- Es la etiqueta con que se identifica al elemento en el diagrama
electromagnético, es decir la nomenclatura que se emplea para identificar cada
uno de los integrantes del circuito.
Dirección.- Es el direccionamiento que se da al elemento, para saber si es un
elemento de mando o elemento de salida, mediante las iniciales del inglés:
entrada = input (I); salida = output (O).
Función.- En este espacio se indica la función o la acción que realiza cada uno de
los elementos.
Tabla 3. Direccionamientos.
Denominación Etiqueta Dirección Función
Botón de Arranque B.A. Input Externo Al pulsar el botón de arranque pone en funcionamiento el
sistema.
Botón de Paro B.A. Input Externo Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del
sistema.
Relevador de
Control
R.C. Output
Interno
Al ser energizado por el botón de
arranque enclava al sistema.
Temporizador On
Delay
R.T. TON Al ser energizado por el contacto
R.C. cambia el estado de sus contactos cuando transcurre el
tiempo preestablecido.
Contactor D D Output Externo
Al ser energizado la bobina del contactor D el motor trabaja a la
derecha e impide que trabaje el contactor I.
Contactor I I Output Externo
Al ser energizado la bobina del contactor I el motor trabaja a la
izquierda e impide que trabaje el contactor D.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 26
Una vez que se ha llenado la tabla anterior se procede a direccionar con el
protocolo de la marca del equipo, para esto es necesario que se revise el listado
de direcciones de la marca, para este proyecto se utilizará un equipo Allen Bradley
1200.
Tabla 4. Direccionamientos del PLC Allen Bradley 1200
P.L.C. Entradas Salidas Banderas, Relés, Bits o
Marcas Internas
Temporizadores Contadores
Allen Bradley
I:0/0 – I:0/11
O:0/0 – O:0/11
B3:0 – B3:4096
T4:0 – T4:255 C5:0 – C5:255
I:0/0I:0/1
B3:0
B3:0
B3:0
B3:0
T4:37 O:0/1
T4:37 O:0/0
B3:0
T4:37
O:0/0
O:0/1
100
1
Fig. 1.22 Diagrama con direccionamientos de PLC Allen Bradley.
Este diagrama de contactos se encuentra direccionado y listo para introducirse al
programador o al Software.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 27
Tabla 5. Descripción de la fig. 1.22
Denominación Operando Simbólico
Operando Absoluto
Función
Botón de Arranque B.A. I: 0/0 Energizar al Sistema
Botón de Paro B.A. I: 0/1 Detiene el funcionamiento del sistema
Relevador de Control
R.C. B3: 0 Enclava y mantiene en funcionamiento al sistema
Temporizador On Delay
R.T. T4: 37 Controla el tiempo de operación del motor con giro
derecho e invierte el sentido del giro.
Contactor D D O: 0/0 Salida al contactor para que el motor gire en el sentido
derecho.
Contactor I I O: 0/1 Salida al contactor para que el motor gire en el sentido
izquierdo.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 28
Capítulo 2: Elementos de Control
2.1 Control de Potencia 2.2 Elementos de Mando 2.3 Microcontrolador PIC16F84A
En este capítulo se exponen los
elementos teóricos de entrada,
salida, control y potencia
necesarios en la operación del
PLC.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 29
2.1 Control de Potencia
El tema de controles y automatismo es una parte importante en las instalaciones
de la casa habitación, se ha venido desarrollando rápidamente en este medio, de
acuerdo con los avances de la tecnología y la industria, haciendo necesario la
actualización de los medios de control automáticos, siendo este tema la base de
los controles automáticos para motores eléctricos y otros sistemas actuadores
eléctricos, por controladores lógicos programables.
El control de potencia es una de las cuatro funciones que conforman la estructura
de la automatización. Su función básica consiste en establecer o interrumpir la
alimentación de los receptores siguiendo las órdenes de la unidad de proceso de
datos.
Dichas órdenes se elaboran a partir de la información procedente de los
captadores, función de adquisición de datos, y de los órganos de mando, función
de diálogo hombre-máquina. Entre los receptores más utilizados para el
accionamiento de máquinas se encuentran los motores eléctricos. Los equipos de
control de potencia destinados a controlarlos, normalmente llamados
arrancadores, realizan las funciones de seccionamiento, protección y
conmutación.
Los arrancadores cuentan con los elementos necesarios para controlar y proteger
los motores eléctricos. De la elección de éstos depende el rendimiento de toda la
instalación: nivel de protección, funcionamiento con velocidad constante o
variable, etc. El arrancador garantiza las siguientes funciones:
1. Seccionamiento
2. Protección contra cortocircuitos y sobrecargas
3. Conmutación.
Seccionamiento.
Para manipular las instalaciones o las máquinas y sus respectivos equipos
eléctricos con total seguridad, es necesario disponer de medios que permitan
aislar eléctricamente los circuitos de potencia y de control de la red de
alimentación general. Esta función, llamada seccionamiento, le corresponde a
aparatos específicos: seccionadores o interruptores.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 30
Protección
Todos los receptores pueden sufrir accidentes, de origen eléctrico, sobre carga,
caída de tensión, variación de voltaje o ausencia de fases que provocan un
aumento de la corriente absorbida, cortocircuitos cuya intensidad puede superar el
corte del contactor. De origen mecánico, calado del rotor, sobrecarga momentánea
o prolongada que provocan un aumento de la corriente que absorbe el motor,
haciendo que los bobinados se calienten peligrosamente.
Con el fin de que dichos accidentes no dañen los componentes ni perturben la red
de alimentación, todos los arrancadores deben incluir obligatoriamente protección
contra los cortocircuitos, para detectar y cortar lo antes posible las corrientes
anómalas, protección contra las sobrecargas, para detectar los aumentos de
corriente y cortar el arranque antes de que el recalentamiento del motor y de los
conductores dañe los aislantes. Si es necesario, se pueden añadir protecciones
complementarias como el control de fallos de aislamiento, de inversión de fases,
de temperatura de los bobinados, etc.
La protección corresponde a seccionadores portafusibles, interruptores
automáticos, relés de protección y relés de medida, funciones específicas
integradas en los aparatos de funciones múltiples.
Conmutación
La conmutación consiste en establecer, cortar y, en el caso de la variación de
velocidad, ajustar el valor de la corriente absorbida por un motor. Según las
necesidades, esta función puede realizarse con aparatos, electromecánicos,
contactores, electrónicos: relés y contactores estáticos, variadores y reguladores
de velocidad.
Características de Diseño
A) Todo esquema debe ser realizado de forma tal que pueda ser interpretado
fácilmente. Para ello es necesario que se indiquen claramente los circuitos que lo
componen, así como el ciclo de funcionamiento.
B) Ofrece ayuda muy valiosa para el mantenimiento del equipo, así como para la
localización de posibles daños que permitan proceder a su reparación.
Tabla 6. Símbolos más utilizados (DIN)
Marcas más usadas: Fases: R-S-T ó L1 - L2 - L
Neutro: N
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 31
Descripción Símbolo
Relé Térmico
Contactos Principales de
Contactor
Bobina de contactor
Normalmente
cerrado (NC)
Normalmente
abierto (NA)
Conexión – desconexión
Desconexión múltiple
Conexión múltiple
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 32
Marcha-paro
Dos posiciones
Auxiliar
normalmente cerrado
Auxiliar normalmente
abierto
Nota: En los contactos cerrados y abiertos la numeración puede variar. Contactos cerrados: 21-22, 31-32, 41-42, etc; Contactos Abiertos: 23-24, 33-34,
43-44, etc.
Contactos
auxiliares del relé térmico
Contactos
temporizados al trabajo
Finales de carrera o interruptores de
posición
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 33
Contactor
Fig. 2.1 Contactor
Contactor, es un aparato de maniobra automático con poder de corte, y que por
consiguiente puede abrir o cerrar circuitos con carga o en vacío.
Fig. 2.2 Partes Constitutivas de un Contactor.
Partes del contactor.
Carcasa. Es la parte externa que protege del medio a los componentes internos.
Bobina. Es el arrollamiento de alambre, que al aplicarse la tensión crea un campo
magnético, Se construye con cobre o aluminio. La tensión de alimentación puede
ser la misma del circuito de fuerza o inferior a ésta, o reducidas por un
transformador.
Núcleo. Serie de láminas muy delgadas, o chapas, ferromagnéticas y aisladas
entre sí, generalmente de hierro silicoso, con la finalidad de reducir al máximo las
corrientes originando pérdidas de energía por el efecto Joule, generalmente en
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 34
forma de E. En los contactores cuyo circuito de mando va a ser alimentado por
corriente alterna, el núcleo debe tener un elemento adicional denominado espiras
de sombra, espiras en cortocircuito, espiras de frager o anillos de defasaje.
Fig. 2.3 Núcleo de Contactor.
Cuando circula la corriente alterna por la bobina, cada vez que el flujo es cero, la
armadura se separa del núcleo dos veces por segundo, porque el flujo magnético
producido por la bobina es también dos veces cero. En realidad como el tiempo es
muy pequeño, 1/120 de segundo cuando la frecuencia es 60 Hz, es imposible que
la armadura se separe completamente del núcleo, pero es suficiente para que se
origine un zumbido y vibración.
Para evitar este inconveniente se colocan en las dos columnas laterales del núcleo
las espiras de sombra, construidas en cobre, para suministrar al circuito magnético
un flujo cuando la bobina no le produce, creando en consecuencia un flujo
magnético constante, similar al que puede producir la corriente continua.
Armadura. Elemento similar al núcleo de transformador, en cuanto a su
construcción, pero que a diferencia de éste es una parte móvil, cuya finalidad
principal es cerrar el circuito magnético, cuando se energice la bobina, porque en
estado de reposo debe estar separada del núcleo. Se aprovecha de esta
propiedad de movimiento que tienen para colocar sobre él una serie de contactos,
parte móvil del contacto, que se cerraran o abrirán siempre que la armadura se
ponga en movimiento.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 35
Fig. 2.4 Partes móviles del Contactor.
Contactos. Los contactos son elementos conductores que tienen por objeto
establecer o interrumpir el paso de la corriente, ya sea en el circuito de potencia o
en el de mando, tan pronto como se energice la bobina.
Se construyen dichos puntos en materiales aleados a base de plata-cadmio, plata-
níquel, plata-paladio, etc. Estas partes deben tener una gran resistencia al
desgaste por erosión que produce el arco, tener buena resistencia mecánica, poca
resistencia eléctrica en el punto de contacto, no oxidable y no ser susceptible a
pegarse o soldarse. Una de las precauciones que más debe tomarse en cuenta es
hacerles un mantenimiento periódico, así como protegerlos del polvo, grasa,
humedad, etc.
Fig. 2.5 Contactos o Platinos.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 36
En el contactor se encuentran dos tipos de contactos:
Contactos Principales. Son los contactos que tienen por finalidad realizar el cierre
o apertura del circuito principal, a través del cual se transporta la corriente al
circuito de utilización, carga. Se tienen contactores con contactos capacitados
para transportar corrientes desde unos cuantos amperes, hasta corrientes con
intensidades muy elevadas. La zona, donde se produce el arco, conocida
comúnmente cámara apaga chispas, debe constituirse con materiales muy
resistentes al calor, tales como poliester con un gran porcentaje de fibra de vidrio.
Contactos Auxiliares. Son aquellos contactos que tienen por finalidad el gobierno
del contactor, específicamente de la bobina, y de su señalización. Pueden ser
abiertos o cerrados, y como están hechos para dar paso únicamente pequeñas
corrientes suelen ser normalmente más pequeños que los contactos principales. El
número de contactos auxiliares por contactor varía de acuerdo a las necesidades
de las diferentes maniobras desde uno normalmente abierto, hasta varios abiertos
y cerrados. Algunos casos se tienen contactores que tienen únicamente contactos
auxiliares, denominados por esta razón contactores auxiliares o relevadores.
Funcionamiento del contactor
Cuando la bobina es recorrida por la corriente eléctrica, genera un campo
magnético que hace que el núcleo atraiga a la armadura, parte móvil, se cierran
todos los contactos abiertos y se abren los contactos cerrados, principales y
auxiliares. Al desenergizar la bobina los contactos vuelven a su estado inicial, o de
reposo.
Elementos de Protección.
Protección contra los cortocircuitos
Un cortocircuito es el contacto directo de dos puntos con potenciales eléctricos
distintos, en corriente alterna se genera de contacto entre fases, entre fase y
neutro o entre fases y masa conductora, en corriente continua es generado por
contacto entre los dos polos o entre la masa y el polo aislado. Las causas pueden
ser varias, por ejemplo, cables rotos, flojos o pelados, presencia de cuerpos
metálicos extraños, depósitos conductores, polvo, humedad, etc., filtraciones de
agua o de otros líquidos conductores, deterioro del receptor o error de cableado
durante la puesta en marcha o durante una manipulación.
El cortocircuito desencadena un aumento de corriente que en milésimas de
segundo puede alcanzar un valor cien veces superior al valor de la corriente de
empleo. Por lo tanto, es preciso que los dispositivos de protección detecten el fallo
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 37
e interrumpan el circuito rápidamente, a ser posible antes de que la corriente
alcance su valor máximo.
Fusibles
Son conductores calibrados expresamente para el paso de determinadas
cantidades de corriente, por consiguiente más débiles que el resto de los
conductores del circuito, de manera que al producirse un cortocircuito, éste se
interrumpirá inmediatamente, debido al bajo punto de fusión que tiene.
Simbología
Protección Automáticos
Son aparatos construidos únicamente para proteger contra sobrecargas, relé
térmicos, termomagnéticos y electromagnéticos . Para que un contactor cumpla
funciones de protección es necesario que se le adicione otro dispositivo
denominado relé de protección. Fabrican en una extensa gama, tanto por la
diversidad de tipos, como de procedimientos para proteger. Irregularidades que se
pueden producir en las condiciones de servicio de una máquina o motor son:
1. Sobrecarga, por parte de la máquina accionada por el motor.
2. Disminución de la tensión de red, que puede dar lugar a sobrecargas.
3. Gran inercia de las partes móviles, que hacen funcionar el motor
Sobrecargado en el período del arranque.
4. Excesivas puestas en marcha por unidad de tiempo.
5. Falta de una fase, haciendo que el motor funcione solo con dos fases.
En estos u otros casos similares, los elementos de protección desconectarán el
circuito de mando, desconectándose lógicamente el circuito de alimentación de la
máquina o motor.
Relé térmico
Son elementos de protección, una por fase, contra sobrecargas, cuyo principio de
funcionamiento se basa en la deformación de ciertos materiales, bimetales, bajo el
efecto del calor, para accionar, a una temperatura determinada, sus contactos
auxiliares que desenergizen todo el sistema. Los bimetales empezarán a curvarse
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 38
cuando la corriente sobrepase el valor nominal. Empujando una placa de fibra
hasta que provoque la apertura y cierre de sus contactos auxiliares que
desenergicen la bobina y energicen el elemento de señalización. Una vez que los
relés térmicos hayan actuado se rearman empleando dos sistemas, son los
siguientes.
Rearme manual
Debe emplearse este sistema siempre que se tengan circuitos con presostatos,
termostatos, interruptores de posición o elementos similares, con el objeto de
evitar una nueva conexión en forma automática al bajar la temperatura del bimetal.
Rearme automático
Se emplean exclusivamente en casos en que se usan pulsadores para la
maniobra, de manera que la reconexión del contactor no podrá producirse
después del enfriamiento del bimetal, sino únicamente volviendo a accionar el
pulsador.
2.2 Elementos de Mando
Son aquellos aparatos que actúan accionados por el operario, o por alguna señal
eléctrica. Los más importantes son los pulsadores y selectores.
Interruptores
Son dispositivos con cierto poder de corte, para cerrar o abrir circuitos. Al abrirse
el circuito, la chispa que se produce debe apagarse rápidamente, antes de que se
forme un arco eléctrico, que dañaría fácilmente los contactos.
Simbología Componente
Pulsadores
Aparatos de maniobra con poder de corte. Se diferencian de los interruptores porque
cierran o abren circuitos solamente mientras actúen sobre ellos una fuerza exterior,
recuperando su posición de reposo, inicial, al cesar dicha fuerza, por acción de un muelle
o resorte.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 39
Simbología Componente
Selectores dos posiciones
Simbología Componente
Elementos de Señalización
Son todos aquellos dispositivos cuya función es llamar la atención sobre el
correcto funcionamiento o paros anormales de las máquinas, aumentando así la
seguridad del personal y facilitando el control y mantenimiento de los equipos.
Clases de señalizaciones
Acústicas. Son señales perceptibles por el oído. Entre las más usadas figuran los
timbres, zumbadores o chicharras, sirenas, etc.
Ópticas. Son señales perceptibles por la vista. Existen dos clases:
Visuales. Se emplean ciertos símbolos indicativos de la operación que se está
realizando.
Luminosa. Únicamente se emplean lámparas o pilotos, de colores diferentes.
De acuerdo a la complejidad y riesgo en el manejo de los equipos, se pueden
emplear, señalizaciones visuales, y luminosas, e incluso en casos especiales
señalizaciones ópticas y acústicas simultaneamente.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 40
Sensores
Es importante la necesidad de accionamientos o elementos que actúan sobre la
parte de potencia del sistema. La potencia necesaria para actuar sobre los
accionamientos puede ser considerable y a veces no pueden ser suministradas
por el sistema de control. En tales casos se requieren unos elementos intermedios
encargados de interpretar las señales de control y actuar sobre la parte de
potencia propiamente dicha. Dichos elementos se denominan preaccionamientos y
cumplen una función de amplificadores, ya sea para señales analógicas o para
señales digitales.
Es habitual que los sensores requieran una adaptación de la señal eléctrica que
suministran para que sean conectables a un determinado sistema de control. Esta
función la realizan los bloques de interfaz, que pueden ser totalmente
independientes del sensor o estar parcialmente incluidas en el.
Los términos sensor y transductor se suelen aceptar como sinónimos, aunque, si
hubiera que hacer alguna distinción, el termino transductor es quizá mas amplio,
incluyendo una parte sensible o captador propiamente dicho de algún tipo de
circuito de acondicionamiento de la señal detectada. En particular, en el estudio de
los transductores cuya salida es una señal eléctrica podemos dar la siguiente
definición:
Un transductor es un dispositivo capaz de convertir el valor de una magnitud física
en una señal eléctrica codificada, ya sea en forma analógica o digital.
No todos los transductores tienen porque dar una salida en forma de señal
eléctrica. Como ejemplo puede valer el caso de un termómetro basado en la
diferencia de dilatación de una lámina bimetálica, donde la temperatura se
convierte directamente en un desplazamiento de una aguja indicadora.
Tomando como ejemplo a los transductores en fenómenos eléctricos o
magnéticos, estos suelen tener una estructura general, se distinguen las
siguientes partes:
Elemento sensor o captador. Convierte las variaciones de una magnitud física en
variaciones de una magnitud eléctrica o magnética, denominada señal.
Bloque de tratamiento de señal. Si existe, suele filtrar, amplificar, linealizar y, en
general, modificar la señal obtenida en el captador, por regla general utilizando
circuito electrónicos.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 41
Etapa de salida. Esta etapa comprende los amplificadores, interruptores,
conversores de código, transmisores y, en general, todas aquellas partes que
adaptan la señal a las necesidades de la carga exterior.
Atendiendo a la forma de codificar la magnitud medida se puede establecer una
clasificación en:
Analógicos. Aquellos que dan como salida un valor de tensión o corriente variable
en forma continua dentro del campo de medida. Es frecuente para este tipo de
transductores que incluyan una etapa de salida para suministrar señales
normalizadas de 0 – 10 V o 4 – 20 mA.
Digitales. Son aquellas que dan como salida una señal codificada en forma de
pulsos o en forma de una palabra digital codificada en binario, BCD u otro sistema
cualquiera.
Todo o Nada. Indican únicamente cuando la variable detectada rebasa un cierto
umbral o limite. Pueden considerarse como un caso límite de los sensores
digitales en el que se codifican solo dos estados.
Sensor óptico CNY70
El CNY70 es un sensor óptico reflexivo con salida a transistor fabricado por Vishay
Telefunken Semiconductors. Tiene una construcción compacta donde el emisor de
luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un
objeto por medio del empleo de la reflexión del haz de luz infrarrojo sobre el
objeto. La longitud de onda de trabajo es de 950 nm. El emisor es un diodo LED
infrarrojo y el detector consiste en un fototransistor.
La distancia del objeto reflectante debe estar entre los 5 y 10 mm de distancia. La
corriente directa del diodo IF=50 mA y la intensidad de colector es de IC=50 mA.
Fig. 2.6 Sensor CNY70.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 42
Para conectar estos dispositivos hay que polarizarlos, esa es la función de las
resistencias de circuito, dos posibles conexiones según se quiera la salida para
color blanco o negro.
El inversor Trigger Schmitt 40106 se intercala para conformar las tensiones a
valores lógicos. Hay que tener en cuenta que los valores de transición de la puerta
son VT+=2.9 V y VT-=1.9 V para una tensión de alimentación de 5V y no se puede
variar.
Fig. 2.7 Circuito típicos de conexión del CNY70
Sensor LDR
Las resistencia dependientes de la luz, LDR (Light Dependent Resistor) o
fotorresistencias, son dispositivos que varían su resistencia en función de la luz
que incide sobre su superficie. Cuanto mayor sea la intensidad de la amenaza que
incide sobre ella menor será la resistencia entre extremos de la misma. Para su
fabricación se utiliza materiales fotosensibles.
Su valor nominal se especifica sin que incida la luz externa. Así por ejemplo, una
LDR de valor nominal de 50 kΩ, tendrá dicho valor si se tapa de manera que no
incida la luz sobre su superficie, si se le acerca una bombilla de 60 W puede
trabajar hasta unos 30 Ω.
Las principales aplicaciones de estos componentes son controles de iluminación,
control de circuitos con relés, en alarmas, etc.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 43
Fig. 2.8 LDR.
2.3 Microcontrolador PIC16F84A
Un microcontrolador es un circuito integrado programable que contiene todos los
componentes necesarios para controlar el funcionamiento de una tarea
determinada. Un sistema con microcontrolador debe disponer de una memoria
donde se almacena el programa que gobierna el funcionamiento del mismo que,
una vez programado y configurado solo sirve para realizar la tarea asignada.
El microcontrolador es uno de los inventos más notables del siglo XX. Cada tipo
de microcontrolador sirve para una serie de casos y es el diseñador del sistema
quien debe decidir cuál es el microcontrolador más idóneo para cada uso.
En los últimos años han tenido un gran auge los microcontrolador PIC fabricados
por Microchip Technology Inc. Los PIC, Peripherical Interface Controller10, son una
familia de microcontroladores que ha tenido gran aceptación y desarrollo en los
últimos años gracias a que sus buenas características, por ejemplo bajo precio y
reducido consumo. Un microcontrolador PIC16F84A puede trabajar con una
frecuencia máxima de 20 MHz.
Normalmente el microcontrolador PIC16F84A se alimenta con 5 V aplicados entre
los pines VDD y Vss que son, respectivamente, la alimentación y la masa del chip.
10 Controlador Interfaz Periférico
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 44
Fig. 2.9 Arquitectura del PIC16F84A.
El consumo de corriente para el funcionamiento del microcontrolador depende de
la tensión de alimentación, de la frecuencia de trabajo y de las cargas que
soportan sus salidas, siendo el orden de unos pocos mA.
El microcontrolador se comunica con el mundo exterior a través de los puertos.
Estos están constituidos por líneas digitales de entrada-salida que trabajan entre 0
y 5 V. Los puertos se pueden configurar como entradas para recibir datos o como
salidas para gobernar dispositivos externos.
El PIC16F84A tiene dos puertos:
El puerto A con 5 líneas, pines RA0 a RA4.
El puerto B con 8 líneas, pines RB0 a RB7.
Cada línea puede ser configurada como entrada o como salida,
independientemente unas de otras, según se programe.
Las líneas son capaces de entregar niveles TTL cuando las tensiones de
alimentación aplicada en VDD es de 5 V. La máxima capacidad de corriente de
cada una de ellas es:
25 mA, cuando el pin esta a nivel bajo, es decir, cuando consume corriente.
Sin embargo, la suma de intensidad por las 5 líneas del puerto A no puede
exceder de 80 mA, ni la suma de las 8 líneas del puerto B puede exceder
de 150 mA.
20 mA, cuando el pin esta a nivel alto, es decir, cuando proporciona
corriente. Sin embargo, las intensidades por las 5 líneas del puerto A no
puede exceder de los 50 mA, ni la suma de las 8 líneas del puerto B puede
exceder de 100 mA.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 45
Todo microcontrolador requiere de un circuito que le indique la velocidad de
trabajo, es el llamado el oscilador o reloj. Este genera una onda cuadrada de alta
frecuencia que se utiliza como señal para sincronizar todas las operaciones del
sistema. Este circuito es muy simple pero da vital importancia para el
funcionamiento del sistema.
Fig. 2.10 Conexión del oscilador de cristal.
Generalmente todos los componentes del reloj se encuentran integrados en el
propio microcontrolador y tan solo se requieren de unos pocos componentes
externos, como un cristal de cuarzo o una red RC, para definir la frecuencia de
trabajo.
El PIC16F84A los pines OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT son las líneas utilizadas
para este fin. Permite 5 tipos de osciladores para definir la frecuencia de
funcionamiento:
XT. Cristal de cuarzo.
RC. Oscilador con resistencia y condensador.
LP. Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia.
Externa. Cuando se aplica una señal de reloj externa.
El más utilizado es el oscilador XT y está basado en el oscilador a cristal de
cuarzo o en un resonador cerámico. Un oscilador estándar que permite una
frecuencia de reloj muy estable comprendida entre 100 kHz y 4 MHz.
Si se comprueba con un osciloscopio la señal en el pin OSC2/CLKOUT, se debe
visualizar una onda senoidal de igual frecuencia que la del cristal utilizado.
El reset en un microcontrolador provoca la reinicialización de su funcionamiento,
un comienzo a funcionar desde cero. En este estado, la mayoría de los
dispositivos internos del microcontrolador toman un estado conocido.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 46
En los microcontroladores se requiere un pin de reset para reiniciar el
funcionamiento del sistema cuando sea necesario. El pin de reset en los PIC se
denomina MCLR, master clear, y produce un reset cuando se aplica un nivel lógico
bajo.
Fig. 2.11 Conexión del reset del PIC16f84A.
Lenguaje máquina
El único lenguaje que entienden los microcontroladores es el formado por los
ceros y unos del sistema binario. Cualquier instrucción que deba ser ejecutada por
el microcontrolador puede estar expresada en binario. A este lenguaje se le
denomina lenguaje maquina, por ser el que comprende el microcontrolador. Los
códigos de este lenguaje que forman las instrucciones se les llaman códigos
máquina.
Dicha codificación binaria resulta incomoda para trabajar, por lo que muchas
veces se utiliza la codificación hexadecimal para facilitar la interpretación de los
códigos maquina.
Lenguaje ensamblador
El lenguaje máquina es difícil utilizar por el hombre ya que se aleja de su forma
natural de expresarse, por esto se utiliza el lenguaje ensamblador, que es la forma
de expresar las instrucciones de una forma más natural al hombre y que, sin
embargo, es muy cercana al microcontrolador porque cada una de sus
instrucciones se corresponde con otra en código máquina que el microcontrolador
es capaz de interpretar.
El lenguaje ensamblador utilizar nemónicos que son grupos de caracteres
alfanuméricos que simbolizan las ordenes o tareas a realizar con cada instrucción.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 47
Los nemónicos se corresponden las iniciales del nombre de la instrucción en
inglés, de forma que recuerdan la operación que realiza la instrucción.
MPLAB IDE
El MPLAB IDE es un software de “Entorno de desarrollo integrado que se ejecuta
bajo Windows”. Con este entorno se puede desarrollar aplicaciones para los
microcontroladores PIC.
El MPLAB incluye todas las utilidades necesarias para realización de proyectos
con microcontroladores PIC, permite editar el archivo fuente del proyecto, además
de ensamblarlo y simularlo en pantalla para comprobar cómo evoluciona tanto la
memoria de datos RAM, como la de programa ROM, los registros de SFR, etc.,
según progresa la ejecución del programa.
El MPLAB incluye:
Un editor de texto.
Un ensamblador llamado MPASM.
Un simulador llamador MPLAB SIM.
Un organizador de proyectos.
Fig. 2.12 Entorno del MPLAB IDE.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 48
Capítulo 3: Desarrollo de Proyecto
3.1 Control de Acceso 3.2 Control de Iluminación 3.3 Control Hidráulico, Riego automatizado e Hidrosanitario.
3.4 Detección contra Incendios 3.5 Vigilancia Perimetral
En este capítulo se muestran
los resultados obtenidos de la
investigación que comprenden
al control eléctrico de una casa
inteligente grado 1 en sus
características fundamentales.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 49
3.1 Control de Acceso
Introducción
La seguridad patrimonial de una casa inteligente, comienza con el control de
acceso de los habitantes; este control tiene como finalidad vigilar el acceso a la
casa.
En la actualidad, normalmente cualquier punto que pueda asegurarse con una
cerradura es susceptible de ser controlado con un sistema electrónico, de manera
que garantice el ingreso solo a personas autorizadas.
El punto débil de una cerradura siempre será la llave; eso significa que una llave
puede ser fácilmente duplicada, perdida o robada; lo cual implica el riesgo de
perder el control de entrada.
Un sistema electrónico de control de acceso, es una alternativa confiable, cada
persona recibe el código que permite el acceso y garantiza la seguridad en el
inmueble.
Fig. 3.1 Muestra de sistemas para el control de acceso.
Funcionamiento
El control de acceso para este caso consta de un teclado hexadecimal, un
electroimán de 272.154 kgf, un botón liberador y el sistema de control.
Al introducir la clave el electroimán se desenergiza para abrir la puerta y entrar,
después de 5 segundos se vuelve a energizar, para salir se presiona el botón
liberador y nuevamente el electroimán se desenergiza para poder salir. En la
pantalla LCD se visualiza si la clave es correcta o incorrecta y un LED se enciende
para permitir visualizar el teclado en caso de que este obscuro, siempre y cuando
se detecte la presencia de un sujeto que intente introducir la clave.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 50
Desarrollo
Por un medio de un PIC16F84A, se elaboro la interfaz del control de acceso que
comunica al PLC por medio de un pulso eléctrico para energizar y desenergizar el
actuador, electroimán, y comprobar la clave de acceso.
“Teclado_LeeHex”: Lee tecla
pulsada.
- La tecla leída es almacenada en
RAM mediante direccionamiento
indirecto.
- Apunta a la siguiente posición de
RAM donde se almacena a la
clave tecleada.
- Visualiza “@”.
¿Último carácter de
la clave?
Compara cada uno de los
números tecleados y guardados
en RAM con la clave secreta
guardada en ROM.
¿Coincide lo
tecleado con la
clave secreta?
Abre puerta y visualiza mensaje
“Clave CORRECTA!
NO abre puerta y visualiza
mensaje “Clave INCORRECTA”.
“Retardo” de unos segundos.
Cierra puerta y prepara todo para
la próxima lectura de la clave
secreta.
- Espera deje de pulsar e inicializa
teclado para próxima
exploración.
- Limpia flag de interrupción.
“ServicioInterrupción”
Retorno de la interrupción.
SI
NO
SI NO
“FinInterrupción”
Fig.3.2 Diagrama de Flujo del Control de Acceso.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 51
Programación por MPLABide
;CERRADURA ELECTRONICA ESIME.asm ; Cerradura Electrónica: la salida se activa cuando una clave de varios digitos introducida ;por teclado sea correcta. ; ; Tiene una salida "CerraduraSalida" que, cuando se habilita, activa durante unos segundos ; el electroimán de la cerradura permitiendo la apertura de la puerta: ; - Si (CerraduraSalida) = 1, la puerta se puede abrir. ; - Si (CerraduraSalida) = 0, la puerta no se puede abrir. LIST P=16F84A INCLUDE <P16F84A.INC> __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC CBLOCK 0x0C ENDC ; La clave puede tener cualquier tamaño y su longitud se calcula: #DEFINE LongitudClave (FinClaveSecreta-ClaveSecreta) #DEFINE CerraduraSalida PORTA,3 ; ZONA DE CÓDIGOS ******************************************************************** ORG 0 goto Inicio ORG 4 goto ServicioInterrupcion Mensajes addwf PCL,F MensajeTeclee DT "INGRESE CLAVE:", 0x00 DT "****************", 0x00 MensajeClaveCorrecta DT "CLAVE CORRECTA", 0x00 DT "****************", 0x00 MensajeAbraPuerta DT "BIENVENIDO PASE", 0x00 DT "****************", 0x00 MensajeClaveIncorrecta DT "CLAVE INCORRECTA", 0x00 DT "****************", 0x00 LeeClaveSecreta addwf PCL,F ClaveSecreta DT 1h,0h,3h,7h ; Ejemplo de clave secreta.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 52
DT 9h,5h FinClaveSecreta Inicio call LCD_Inicializa bsf STATUS,RP0 bcf CerraduraSalida ; Define como salida. bcf STATUS,RP0 call Teclado_Inicializa ; Configura las líneas del teclado. call InicializaTodo ; Inicializa el resto de los registros. movlw b'10001000' ; Habilita la interrupción RBI y la general. movwf INTCON Principal sleep ; Espera en modo bajo consumo que pulse alguna ; tecla. goto Principal ; Subrutina "ServicioInterrupcion" ------------------------------------------------------ CBLOCK ContadorCaracteres GuardaClaveTecleada ENDC ServicioInterrupcion call Teclado_LeeHex ; Obtiene el valor hexadecimal de la tecla pulsada. movwf INDF ; Almacena ese dígito en memoria RAM con ;con direccionamiento indirecto apuntado por FSR. movlw '@' ; Visualiza „@‟ call LCD_Caracter incf FSR,F ; Apunta a la próxima posición de RAM. incf ContadorCaracteres,F ; Cuenta el número de teclas pulsadas. movlw LongitudClave ;Comprueba si ha introducido tantos caracteres subwf ContadorCaracteres,W ; como longitud tiene la clave secreta. btfss STATUS,C ; ¿Ha terminado de introducir caracteres? goto FinInterrupcion ; No, pues lee el siguiente carácter tecleado. call LCD_Borra ; Borra la pantalla. clrf ContadorCaracteres ; Va a leer el primer carácter almacenado en ROM. movlw ClaveTecleada ; Apunta a la primera posición de RAM donde se ha movwf FSR ; guardado la clave tecleada. ComparaClaves movf INDF,W ; Lee la clave tecleada y guardada en RAM. movwf GuardaClaveTecleada ; La guarda para compararla después. movf ContadorCaracteres,W ; Apunta al carácter de ROM a leer. call LeeClaveSecreta ; En (W) el carácter de la clave secreta. subwf GuardaClaveTecleada,W ; Se comparan.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 53
btfss STATUS,Z ; ¿Son iguales?, ¿Z=1? goto ClaveIncorrecta ; No, pues la clave tecleada es incorrecta. incf FSR,F ; Apunta a la próxima posición de RAM. incf ContadorCaracteres,F ; Apunta a la próxima posición de ROM. movlw LongitudClave ; Comprueba si ha comparado tantos caracteres subwf ContadorCaracteres,W ; como longitud tiene la clave secreta. btfss STATUS,C ; ¿Ha terminado de comparar caracteres? goto ComparaClaves ; No, pues compara el siguiente carácter. ClaveCorrecta ; La clave ha sido correcta. Aparecen los mensajes movlw MensajeClaveCorrecta ; correspondientes y permite la apertura de la call LCD_Mensaje ; puerta durante unos segundos. call LCD_Linea2 movlw MensajeAbraPuerta call LCD_Mensaje bsf CerraduraSalida ; Activa la cerradura durante unos segundos. goto Retardo ClaveIncorrecta movlw MensajeClaveIncorrecta call LCD_Mensaje Retardo call Retardo_2s call Retardo_1s InicializaTodo bcf CerraduraSalida ; Desactiva la cerradura. clrf ContadorCaracteres ; Inicializa este contador. movlw ClaveTecleada ; FSR apunta a la primera dirección de la RAM movwf FSR ; donde se va a almacenar la clave tecleada. call LCD_Borra ; Borra la pantalla. movlw MensajeTeclee ; Aparece el mensaje para que introduzca la clave. call LCD_Mensaje call LCD_Linea2 ; Los asteriscos se visualizan en la segunda línea. FinInterrupcion call Teclado_EsperaDejePulsar bcf INTCON,RBIF retfie INCLUDE <TECLADO.INC> INCLUDE <LCD_4BIT.INC> INCLUDE <LCD_MENS.INC> INCLUDE <RETARDOS.INC> CBLOCK ClaveTecleada ENDC END
Ver Anexo 1 correspondiente a las subrutinas.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 54
Diagrama de Flujo
“Servicio de
puerta”
S1-¿Clave
correcta?
PB1-¿Boton
pulsado?
“Retorno
Servicio de
puerta”
Desenergiza
electroimán
Energiza
electroimán
SI
SI
NO
NO
Fig. 3.3 Diagrama de Flujo del Control de Acceso.
El diagrama de flujo del control de acceso muestra la lógica que se sigue para la
programación del PLC. Como se puede ver, para desenergizar el electroimán y
abrir la puerta necesita cumplirse con 2 condiciones, que la clave de acceso sea
correcta y que el botón liberador no este presionado.
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.4 Diagrama de Control del Control de Acceso.
En el anterior diagrama S1 es equivalente al pulso eléctrico proveniente del
interfaz del PIC16F84A, y PB1 es el botón pulsador que desenergiza al
electroimán.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 55
PB1
RC
S1
Fig. 3.5 Diagrama de Escalera del Control de Acceso.
Ver Anexo 2 correspondiente al diagrama de escalera del PLC para el Control de
Acceso.
Interfaz electrónica
Fig. 3.6 Diagrama de la interfaz para el control de acceso.
En el anterior diagrama se aprecia la conexión de los elementos que integran la
interfaz electrónica, el PIC16F84A toma función de elemento de gobierno, la
pantalla LCD sirve de indicador, el teclado hexadecimal elemento de entrada, el
relevador de control es el elemento gobernado que indica la señal de energizar y
desenergizar al electroimán por medio del PLC.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 56
Fig. 3.7 Circuito del Sensor de luz y de presencia.
El circuito integrado NE555 se utiliza para configurar un disparador. Una
característica importante de este circuito es evitar oscilaciones presentes en
circuitos convencionales cuando la iluminación llega al umbral de disparo. La
transición del punto de espera al disparo es inmediata. El LED enciende sin
oscilación.
Se aplica al PIN 5 del NE555 una tensión de referencia, aproximadamente igual a
la mitad de la tensión de la alimentación. La tensión aplicada en el PIN 2 depende
del valor de la LDR, y cuando sea menor a la mitad de la tensión de la
alimentación, del PIN 5, se activa la salida, PIN 3. En este circuito, se fija la
tensión de referencia por un divisor formado por dos resistencias y se ajusta el
disparo en función de la luz que incide en el LDR a través del potenciómetro. El
ajuste se realiza en función de la luz ambiente, ajustando el potenciómetro hasta
que se dispare el circuito con la luz requerida.
La resistencia R8 es utilizado para proteger al LED emisor y funciona a una
corriente de 23 mA, la resistencia R9 y R10 cumple la función de calibrar el
CNY70 en diferentes ambientes de luz, R9 sirve para que cuando R10 sea 0 el
fototransistor del CNY70 no se queme, R10 sirve para calibrar el voltaje de salida
del emisor del fototransistor varía entre 0.6 V en presencia hasta 5 V máximo en
ausencia de algún objeto cercano.
El Schmitt Trigger CD40106 estabiliza a niveles lógicos estables la señal que sale
del emisor del fototransistor.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 57
El transistor 2N3904 sirve para completar la condición de encender el LED
siempre y cuando exista presencia y obscuridad.
El PIC16F84A es una importante herramienta como complemento en el proceso
de control, junto al PLC, realizando la verificación de la clave de acceso y
enviando la señal de apertura al PLC, y éste desenergenizando al electroimán. Se
concluye que el PIC es una herramienta útil para procesos que no necesiten
cambios, debido a la poca flexibilidad de cambio en el PIC.
Respecto a los sensores utilizados, de presencia CNY70, y de luz LDR, a pesar de
ser sencillos, baratos, son dispositivos capaces de cumplir con las necesidades de
iluminar el teclado para introducir la clave de acceso durante obscuridad.
A pesar de ser componentes electrónicos simples bastan para llevar a cabo las
tareas asignadas, y aunque los sensores pueden ser reemplazados por otros más
complejos, también aumentarían considerablemente el precio del control, pero
este proyecto se realizó tratando de ser lo más económico y funcional posible.
3.2 Control de Iluminación
Introducción
La iluminación representa el 19% de toda la electricidad consumida a nivel
mundial, según la IEA – International Energy Agency. Cambiar los sistemas de
iluminación antiguos por otros que ahorren energía es un primer paso que debe
completarse con el uso de dispositivos que activen y desactiven las luces cuando
sea necesario.
El control de iluminación es una forma de ahorrar costes de energía, en una de
sus aplicaciones más comunes. Al aplicar una solución de control de la
iluminación, los habitantes pueden ahorrar hasta el 50% de la factura de la
electricidad en comparación con los métodos tradicionales.
Fig. 3.8 Muestra de sistemas de control de la iluminación
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 58
Funcionamiento
El sistema de control de iluminación posee dos modos de funcionamiento, modo
manual y modo viajero, y un paro general para realizar el cambio de modo.
El modo manual opera en el PLC de tal forma que la salidas asignadas para el
control de las luces permanezcan activadas, energizada la línea, que en conjunto
con un detector de movimiento comercial por sensor infrarrojo al detectar
movimiento, presencia o sonido, conecta automáticamente la fuente de luz
asignada, a pasillos, habitaciones, etc. Los detectores de movimiento se instalan
en el mismo lugar que ocupa habitualmente un interruptor, permite la configuración
manual de un encendido y un apagado permanente, detección de movimiento por
infrarrojo y por sonido.
El modo viajero opera en el PLC bajo las condiciones de obscuridad, por medio de
un sensor de luz, en el supuesto caso que el habitante decida ausentarse por un
tiempo y la casa simule la presencia de habitantes por medio de una rutina
programada de encendido y apagado de las luces, para cada habitación de forma
independiente durante tiempos programados, para esto se debe ajustar el detector
de movimiento comercial en encendido, ya que el PLC activará y desactivará sus
salidas correspondientes a la iluminación.
El modo viajero también cuenta con una rutina de descanso en cierto tiempo
programado simulando el descanso general de las habitaciones y vuelve a
reactivarse después de otro lapso.
Fig. 3.9 Sensor de luz y Conexión del sensor de luz.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 59
Fig. 3.10 Conexión del PLC, el detector de movimiento y la lámpara.
Desarrollo
El circuito integrado NE555 se utiliza para configurar un disparador. Una
característica importante de este circuito es evitar oscilaciones presentes en
circuitos convencionales cuando la iluminación llega al umbral de disparo. La
transición del punto de espera al disparo es inmediata. El relevador de control se
energiza sin oscilación.
Fig. 3.11 Diagrama de Sensor de Luz.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 60
Se aplica al PIN 5 del NE555 una tensión de referencia, aproximadamente igual a
la mitad de la tensión de la alimentación. La tensión aplicada en el PIN 2 depende
del valor de la LDR, y cuando sea menor a la mitad de la tensión de la
alimentación, del PIN 5, se activa la salida, PIN 3. En este circuito, se fija la
tensión de referencia por un divisor formado por dos resistencias y se ajusta el
disparo en función de la luz que incide en el LDR a través del potenciómetro. El
ajuste se realiza en función de la luz ambiente, ajustando el potenciómetro hasta
que se dispare el circuito con la luz requerida.
En la siguiente tabla se muestra la función y la etiqueta del diagrama de control
correspondiente al control de iluminación.
Diagrama de Flujo
“Control de
Iluminación”
pb1-No se
presione
paro
¿Qué botón
presiono?
pa1 -¿Se
presiono?
Vuelve a Iniciorc -¿Está
cerrado?
Se encuentra
en Modo
Viajero
rcn – Se
energiza
Inicia
Modo
Manual
rcn -¿Esta
cerrado?
Vuelve a Iniciorcn – Continua
energizado
Continua
Modo
Manual
“Fin Control de
Iluminación”
NONO SISI
SINO
Fig. 3.12.1 Diagrama de Flujo del Control de Iluminación en Modo Manual
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 61
rsn – Este
cerrado
rt, rt1, rt2 – No
se energizan
Enciende
focos
0,1 y 2
“Subrutina
Modo Manual
“Fin Subrutina
Modo Manual
Fig. 3.12.2 Diagrama de Flujo de la Subrutina del Control de Iluminación en Modo Manual
pa -¿Se
presiono?
Vuelve a
Inicio
rcn -¿Está
cerrado?
Se encuentra
en Modo
Manual
rc – Se
energiza
s1 -¿Es de
noche?
Se encuentra
en Modo
Manual
rc -¿Esta
cerrado?
No entra a
Modo Viajero
rtp –
Cumpla
tiempo
rcs – Se
energiza
Inicia
Ciclo del
Modo
Viajero
rtp2 –
Cumpla
tiempo
rtp – Se
mantiene
energizado
rtp2 – Se
energiza
rc -¿Está
cerrado?
Vuelve a
Inicio
rc – Continua
energizado
Continua
en Modo
Viajero
SI
SI
SI
SI
SINO NO
NO
NO
NO
“Control de
Iluminación”
pb1-No se
presione
¿Qué
botón
presiono?
“Fin Control
Iluminación”
Reinicia
Ciclo del
Modo
Viajero
Pausa
Ciclo del
Modo
Viajero
rtp – Se
desenergiza
Fig. 3.12.3 Diagrama de Flujo del Control de Iluminación en Modo Viajero
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 62
rc - ¿Esta
cerrado?
“Subrutina
Modo Viajero”
No se
encuentra en
Modo Viajero
rcs – Este
energizado
rt2 –
Cumpla
tiempo
rt – Se
energiza
rt – Hasta
que cumpla
el tiempo
Enciende foco
0
rt – ¿Esta
cerrado?
rt1 – Se
energiza
rt1 – Hasta
que cumpla
el tiempo
Enciende foco
1
rt1 – Hasta
que cumpla
el tiempo
rt2 – Se
energiza
Enciende foco
2
“Fin Subrutina
Modo Viajero”
rt1 – Se
desenergiza
rt2 – No se
energiza
No enciende
foco 2
SINO
SI
NO
SINO
Fig. 3.12.4 Diagrama de Flujo de la Subrutina del Control de Iluminación en Modo Viajero.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 63
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.13 Diagrama de Control del Control de Iluminación.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 64
Tabla 7. Descripción del control de Iluminación.
Denominación Etiqueta Función
Botón de Paro pb1 Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del sistema.
Botón de Arranque pa Al pulsar el botón de arranque pone en funcionamiento el sistema en modo viajero.
Botón de Arranque pa1 Al pulsar el botón de arranque pone en funcionamiento el sistema en modo normal.
Sensor de Luz s1 Al detectar obscuridad en el sensor cierra el sistema dentro del modo viajero.
Relevador de Control rcn Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema en modo normal.
Relevador de Control rc Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema en modo viajero.
Relevador de Control rcs Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema en modo viajero
mientras sea de noche.
Relevador
Temporizador (On Delay)
rtp Al ser energizado el relevador de tiempo esta
desenergiza a rcs por un periodo de tiempo.
Relevador Temporizador (On Delay)
rtp2 Al ser energizado el relevador de tiempo esta desenergiza a rtp para energizar nuevamente a rcs.
Relevador
Temporizador (On Delay)
rt Al ser energizado apaga el foco 0 y enciende
el foco1.
Relevador Temporizador (On Delay)
rt1 Al ser energizado apaga el foco 1 y enciende el foco2.
Relevador Temporizador
(On Delay)
rt2 Al ser energizado, desenergiza al relevador temporizador rt y reinicia el sistema.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 65
pb1 pa1
rcn
rc
rcn
pb1 pa
rc
rcn
rc
pb1 s1 rc rtp
rtp2
rtp
rcs
pb1 s1 rc
rtp2
rcn
rc rcs
rt
rt2 rcn
0
rt
rcn
rc rcs
rcn
rc rcs
rt rt1
1
rcn rcn
rt1
rcn
rc rcs
rt1
2
rcn rcn
rt2
rcn
rc rcs
rt3
rt5 rcn
3
rt3
rcn
rc rcs
rcn
rc rcs
rt3 rt4
4
rcn rcn
rt4
rcn
rc rcs
rt4
5
rcn rcn
rt5
rcn
rc rcs
rt6
rt8 rcn
6
rt6
rcn
rc rcs
rcn
rc rcs
rt6 rt7
7
rcn rcn
rt7
rcn
rc rcs
rt7
8
rcn rcn
rt8
rcn
rc rcs
rt9
rt11 rcn
9
rt9
rcn
rc rcs
rcn
rc rcs
rt9 rt10
10
rcn rcn
rt10
rcn
rc rcs
rt10
11
rcn rcn
rt11
Fig. 3.14 Diagrama de Escalera del Control de la Iluminación.
Ver Anexo 3 correspondiente al diagrama de escalera del PLC para el Control de
Iluminación.
El Control de Iluminación, modo viajero, es un método efectivo para simular la
presencia de habitantes, durante largos periodos de ausencia en la casa,
mediante el encendido y apagado de las luces durante intervalos de tiempo
programados en el PLC. Este tipo control se puede encontrar en el mercado, pero
requiere de centros de control que solo funcionan para esta tarea únicamente.
El modo manual es efectivo en el ahorro de energía por medio de un sensor de
presencia, o simplemente como un interruptor común.
Al finalizar se aprecia que el PLC es bien aprovechado para el control de la
iluminación de una casa habitación.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 66
3.3 Control hidráulico, riego automatizado e hidrosanitario.
Introducción
Control hidráulico:
La seguridad en la alimentación de agua es muy importante y debe ser capaz de
satisfacer la demanda creada por la necesidad inmediata de los diferentes
servicios.
Para el control y automatización del servicio de agua se recomienda utilizar como
dispositivo de agua la aplicación de un controlador lógico programable PLC.
La red abastecimiento estará formada por:
Pozo profundo con bomba.
Cisterna de agua cruda.
Control eléctrico para el llenado de la cisterna.
La cisterna de agua cruda debe tener capacidad para almacenar el volumen total
de aguas para los servicios, por lo menos para un día. Además, debe contar con
un sistema de control para su llenado, vaciado y mantener un nivel de agua
suficiente.
En el caso de abastecimiento por pozo y bomba; ésta tendrá la capacidad
adecuada para el llenado de la cisterna, asimismo el control que gobierne el
llenado de la cisterna de agua cruda.
Fig. 3.15 Muestra de sistemas de control hidráulico.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 67
Riego automatizado:
El riego automático es una aplicación muy utilizada en casas inteligentes, que
ahorra tiempo, agua y mejora la calidad de riego en comparación de la apertura
manual de las llaves de agua.
La automatización y control del riego con un sistema PLC, permite no solo basar el
riego en la temporización, sino tener el riego controlado de forma automática como
de forma manual.
El sistema riego se basa en la distribución de emisores, por ejemplo como
aspersores, difusores, tubos de goteo, etc., según la necesidad de riego de cada
zona del jardín. La estructura de la instalación de riego se divide en sectores
según lo permite la presión y el caudal de la toma principal de agua. Los sistemas
de riego automático disponen de los siguientes componentes:
Controlador.- El PLC da órdenes de apertura y cierre de las electroválvulas. Se le
indica los días de la semana que hay que regar y cuanto tiempo tiene que durar
cada riego.
Electroválvula.- Las electroválvulas abren y cierran cuando el PLC le da orden.
Emisores de riego.- Los emisores de riego hay de varios tipos y pueden ser
combinados ya que distintas zonas del jardín pueden necesitar distintos emisores,
como: aspersores, rociadores, tuberías de goteo, cintas de exudación, riego
subterráneo, microaspersores.
Fig. 3.16 Muestra de riego de jardín.
Control hidrosanitario:
Las principales ventajas de emplear sistemas automatizados para sus aéreas
sanitarias son la economía y la limpieza.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 68
Existen diferentes tipos de formas para automatizar un sistema sanitario entre las cuales están los sistemas por fluxómetro, por botón, entre otros que permiten descargas de agua sean controladas por sensores y se prevengan derrames de
agua por descuidos de dejar las llaves abiertas.
Fig. 3.17 Ejemplo de sensor para descarga automática.
El sistema automático permite que el usuario no tenga contacto con el grifo de agua y con las palancas de los retretes, evitando así contraer algún germen por contacto con estos objetos; o por el contrario dejar gérmenes, que sean adquiridos
por otro usuario.
Funcionamiento
Control hidráulico:
Dos bombas trabajan alternadamente, cuando la
cisterna pida agua se acciona la bomba 1 y al
llenarse se para, cuando se vacía la cisterna
demanda agua nuevamente pero ahora se pone
en turno la bomba 2. El sistema cuenta con un
botón de paro para mantenimiento del tinaco.
Si se vacía de nuevo la cisterna es el turno de la
bomba 1 y así sucesivamente; de ésta manera
se evita el desgaste por trabajo constante de
una sola bomba. Si la bomba 1 falla por
sobrecarga sigue la segunda, y si la segunda
falla trabaja la bomba 1.
Fig. 3.18 Funcionamiento del llenado de tinaco.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 69
Riego automatizado:
Por medio del Controlador Lógico Programable se da la orden de energizar la
bobina que permite el riego del jardín. El riego se puede llevar a cabo tanto
manual como automático y posee un paro de emergencia si así lo requiere el
usuario.
Fig. 3.19 Electroválvula solenoide para sistemas
hidráulicos.
El programa permite el riego de forma automatizada
cada tres días, siempre que cumpla con la condición
de que se hayan cumplido los 3 días programados y el
sensor de luz detecte obscuridad, entonces cuenta un
número de horas programadas que al finalizar
energiza y desenergiza la electroválvula en un tiempo
programado y reinicia el ciclo.
Hidrosanitario:
El sistema implementado funciona mediante una electroválvula que controla las
descargas del inodoro mediante un sensor de presencia integrado en el sistema hidráulico de descarga. Se controla también por un sistema similar de electroválvula el flujo de agua en los lavamanos, que permite una mayor limpieza
al evitar el contacto con el grifo de agua.
El funcionamiento de las descargas está dada de la siguiente manera: la señal del sensor de presencia se envía al PLC, desde donde se alimenta la electroválvula
permitiendo su funcionamiento.
La electroválvula a usar en los sistemas de hidrosanitario se muestra en la figura 3.19.
En cuanto al lavamanos la señal del sensor de las llaves es enviada al PLC, y la
electroválvula es activada durante el tiempo que el sensor envié señal de presencia, permitiendo el flujo de agua y de esta manera evitar en lo posible el derrame innecesario de agua.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 70
Desarrollo
Control hidráulico
Diagrama de Flujo
Fig. 3.20.1
Diagrama de Flujo
del Control
Hidráulico
“Control
Hidraulico”
BP- No
presione paro
TA – Este
activado
TB – ¿Esta
cerrado?
RC – La bobina
se energiza
RC – La bobina
no se energiza
RC–¿Esta
contacto
cerrado?
RC – SIgue
energizada
RC – La bobina
no se energiza
M1–¿Esta
contacto
cerrado?
RC1 – No se
energiza la
bobina
M2–¿Esta
contacto
cerrado?
RC1 – Energiza
la bobina
RC1 – No
energiza la
bobina
RC1 – Cambian
y mantiene en
ese estado a
contactos
RC1 – Vuelven
los contactos a
su estado
original
RC1–¿Esta
contacto
cerrado?
RC1 – No se
energiza la
bobina
M2–¿Esta
contacto
cerrado?
RC1 – Continua
energizada la
bobina
RC1 – No
energiza la
bobina
RC1 – Mantiene
en ese estado a
contactos
RC1 – Vuelven
los contactos a
su estado
original
PM1–¿Fallo
bomba M1?
SC1 – La
bobina se
energiza
No altera
funcionamiento
de las bombas
RC2 – La
bobina se
energiza
M2 – Prepara la
bomba cerrando
contactos
PM1–¿Fallo
bomba M1?
SC1 – La
bobina se
energiza
No altera
funcionamiento
de las bombas
RC2 – La
bobina se
energiza
M2 – Prepara la
bomba cerrando
contactos
“Fin Control
Hidraulico”
SINO SINO
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI NO SI
Subrutina
Func. De
Motores
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 71
RC–¿Esta
contacto
cerrado?
“Subrutina Func.
De Motores”
“Subrutina Func.
De Motores”
Proceso A Proceso B
Fig. 3. 20. 2 Subrutina de funcionamiento de bombas.
M1–¿Esta
contacto
cerrado?
M1 – No se
puede encender
bomba
M2–¿Esta
bomba
apagada?
M1 – Enciende
bomba
SC1– No
falle M1
M1 – No se
puede encender
bomba
RC1–¿Esta
contacto
cerrado?
M1 – No se
puede encender
bomba
M2–¿Esta
bomba
apagada?
M1 – Enciende
bomba
SC1– No
falle M1
M1 – No se
puede encender
bomba
RC3–¿Esta
contacto
cerrado?
M1 – No se
puede encender
bomba
M1 – Enciende
bomba
SC1– No
falle M1
M2 – Ha fallado
la bomba
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
“Proceso A”
“Proceso A”
Fig. 3. 20.3 Subrutina del Proceso A para funcionamiento de la bomba 1.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 72
M2–¿Esta
contacto
cerrado?
M2 – No se
puede encender
bomba
M1–¿Esta
bomba
apagada?
M2 – Enciende
bomba
SC2– No
falle M2
M2 – No se
puede encender
bomba
RC1–¿Esta
contacto
cerrado?
M2 – No se
puede encender
bomba
M1–¿Esta
bomba
apagada?
M2 – Enciende
bomba
SC2– No
falle M2
M2 – No se
puede encender
bomba
RC2–¿Esta
contacto
cerrado?
M2 – No se
puede encender
bomba
M2 – Enciende
bomba
SC2– No
falle M2
M1 – Ha fallado
la bomba
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
“Proceso B”
“Proceso B”
Fig. 3. 20.4 Subrutina del Proceso B para funcionamiento de la bomba 2.
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.21 Diagrama de Control del Sistema Hidráulico.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 73
En la siguiente tabla se muestra la función y la etiqueta del diagrama de control
correspondiente al control del sistema hidráulico.
Tabla 8. Descripción del control hidráulico.
Denominación Etiqueta Función
Botón de Paro BP Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del sistema.
Interruptor de Nivel TB Al ser pulsado se detecta vaciado del tanque en nivel bajo. Acciona Bomba.
Interruptor de Nivel TA Al ser pulsado detecta llenado y vaciado de tanque en el nivel alto. Detiene bomba.
Relevador de Control M1 Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema y activa la bomba1.
Relevador de Control M2 Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema y activa la bomba2.
Relevador de Control RC Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema hasta llenado.
Relevador de Control RC1 Al ser energizada la bobina permite el cambio alternado de las bombas.
Relevador de Control RC2 Al ser energizada la bobina activa a la bomba1.
Relevador de Control RC3 Al ser energizada la bobina activa a la bomba2.
Contactor SC1 SC1 Protección física contra sobrecarga de la bomba1.
Contactor SC2 SC2 Protección física contra sobrecarga de la
bomba2.
Ver Anexo 4 correspondiente al diagrama de escalera para PLC del Control
Hidráulico.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 74
BP
RC
TA TB
RC
SC1 RC RC1
M1
RC3
M2
SC2 RC RC1
M2
RC2
M1
M1
RC1
M2
SC1
SC2
M1
M2
RC
1
RC
2
RC
3
Fig. 3.22 Diagrama de Escalera para el Control del Sistema Hidráulico.
Fig. 3.23 Diagrama de potencia del control hidráulico.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 75
Control de riego automatizado
Diagrama de Flujo
Fig. 3.24.1 Diagrama de Flujo para el
Control del Sistema de Riego en modo
Automático.
“Control del
Sistema de Riego”
bp-No se
presione paro
S1- No detecte
luz
tr3-¿Ha
cumplido el
tiempo?
tr2-¿Reiniciara
el ciclo?
rs – Desenergiza
la bobina
rs – Se energiza la
bobina
No se inicia aun el
modo automático
rs-¿Esta
cerrado el
contacto?
tr1 – Se energiza
la bobina
tr1 – No se
energiza la bobina
tr1-¿Ha
cumplido el
tiempo?
tr2- Se energiza la
bobina
No se inicia el
riego
B1- Se activa
electrovalvula de
riego
tr2-¿Ha
cumplido el
tiempo?
tr3- Se energiza la
bobina
No se reinicia el
ciclo de riego
Tr2-Comienza el
tiempo para
reinicio
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
NO SI
“Fin Control del
Sistema de Riego”
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 76
“Control del
Sistema de
Riego”
bp-No
presione paro
ba-¿Se
presiono el
boton?
rs2 – Se
energiza la
bobina
rs2 – No se
energiza la
bobina
rs2-¿Esta
cerrado el
contacto?
rs2 – Se
mantiene
energizada la
bobina
rs2 – No se
energiza la
bobina
tr2- No
cumpla su
tiempo
rs2-¿Esta
cerrado el
contacto?
tr2- Se energiza
la bobina
No se inicia el
riego
B1- Se activa
electrovalvula
de riego
“Fin Control del
Sistema de
Riego”
Fig. 3.24.2 Diagrama de Flujo para el Control del Sistema de Riego en modo Manual.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 77
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.25 Diagrama de Control del Sistema de Riego.
En la siguiente tabla se muestra la función y la etiqueta del diagrama de control
correspondiente al control del sistema de riego automatizado.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 78
Tabla 9. Descripción del control de riego automatizado.
Denominación Etiqueta Función
Botón de Paro bp Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del sistema.
Botón de Arranque ba Al ser pulsado el botón de arranque se riega de modo manual en un tiempo programado.
Sensor de Luz S1 Al detectar obscuridad en el sensor se activa el modo automático.
Relevador de Control rs Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema.
Relevador de Control rs2 Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema en modo manual.
Relevador Temporizador
(On Delay)
tr1 Al ser energizada la bobina relevador temporizador después de un tiempo energiza
tr2 y al solenoide B1.
Relevador
Temporizador (On Delay)
tr2 Al ser energizada la bobina relevador
temporizador después de un tiempo desenergiza rs y a tr3. Reinicia el ciclo.
Relevador Temporizador (On Delay)
tr3 Al ser energizada la bobina relevador temporizador después de un tiempo activa el modo automático.
bp
rs
s1 tr3 tr2
bp ba
rs2 tr2
rs2
rs
tr1
rs2
tr2
B1
tr1
tr2
tr3
Fig. 3.26 Diagrama de Escalera del Control del Sistema de Riego.
Ver Anexo 4 correspondiente al diagrama de escalera para PLC del Sistema de
Riego.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 79
Control Hidrosanitario
Diagrama de Flujo
Control
Hidrosanitario
BP-Paro
General
S1-Sensor
IR Detecta
Objeto
B1-Energiza la
electroválvula del
Lavamanos. Permite
el flujo de agua
S2-Sensor
IR Detecta
Objeto?
Energiza relevador
temporizador Off Delay
“rt”, el contactor “rt” NA
cambia de estado a NC
Energiza bobina “rc1",
cambia el estado de su
conctactor NC a NA para
evitar derrame de agua
Desenergiza bonina
rc1, contacto rc1
regresa a estado
inicial
Desenergiza relevador
“rt”, activa al solenoide B2
por tiempo programado
permitiendo flujo de agua.
Contactor de“rt”
regresa a su estado
inicial bloqueando el
flujo de agua.
rt -No finalice
tiempo
programado
Fin del control
hidrosanitario
Fig. 3.27 Diagrama de Flujo del Control del Sistema Hidrosanitario.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 80
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.28 Diagrama de Control del Sistema Hidrosanitario.
Tabla 10. Descripción del control hidráulico.
Denominación Etiqueta Función
Botón de Paro BP Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del sistema.
Sensor de presencia s1 Al detectar un objeto en el sensor se activa el solenoide B1.
Sensor de presencia s2 Al detectar un objeto en el sensor se activa rt y rc1.
Relevador de Control rc1 Al ser energizada la bobina abre el contactor NC del rc1.
Relevador Temporizador (Off Delay)
rt Al ser energizada la bobina relevador temporizador cambia de estado de forma inmediata y después de ser desenergizada
activa al solenoide B2 por un tiempo programado y regresa a su estado inicial.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 81
rt
B1
BP s1
BP s2
rc1
rc1 rt
B2
Fig. 3.29 Diagrama de Control del Sistema Hidrosanitario.
Ver Anexo 4 correspondiente al diagrama de escalera para PLC del Sistema de
Control Hidrosanitario.
El Control del sistema agua, ya sea hidráulico, riego automatizado o hidrosanitario,
es uno de los objetivos de la creación de las casas inteligentes, que es el ahorro
de agua. Un sistema de agua controlado aprovecha la cantidad de agua necesaria
para cada actividad, evitando el desperdicio. Mediante el PLC se cumple una
inteligente distribución del suministro de agua de forma centralizada de acuerdo a
las características de una casa inteligente.
3.4 Detección contra incendios
Introducción
Los sistemas de detección contra incendios son importantes en las casas
inteligentes ya que es un sistema de seguridad que previene daños materiales y
humanos.
Algunos de los métodos usados comúnmente para controlar los incendios son los
siguientes:
Sistemas de rociadores, utilizan agua para sofocar el fuego.
Extintores de tanque, pueden ser polvos químicos, espumas, gases.
Hidrantes, tomas de agua a altas presiones y de gran caudal.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 82
Fig. 3.30 Muestra de Extintores.
Para la detección de incendios se utilizan sensores que pueden ser de diferentes
tipos, los más comunes son los detectores de humo y los de flama.
Hay disponibles dos tipos de detectores de humo para el hogar; los del tipo de
ionización y los del tipo fotoeléctrico. Los del tipo de ionización reaccionan más
rápido ante las llamas abiertas y generalmente son los más baratos. Los del tipo
fotoeléctrico reaccionan más rápido ante las llamas ardientes y son menos
propensos a activarse cuando se está cocinando. Ambos tipos ofrecen buena
protección y pueden emplearse sin preocupación.
Fig. 3.31 Diferentes tipos de sensores.
Gas INERGEN
El agente INERGEN es una mezcla de tres gases inertes, que desplazan el
oxígeno: 52% nitrógeno, 40% argón y 8% dióxido de carbono. El gas INERGEN
apaga incendios reduciendo la concentración de oxígeno por debajo del nivel
requerido para la combustión.
Cuando el agente INERGEN se descarga en una sala, introduce la mezcla
adecuada de gases que permite a las personas respirar, a pesar de ser una
atmósfera con una concentración de oxígeno reducida. De hecho, mejora la
capacidad del cuerpo humano de asimilar el oxígeno. La atmósfera normal de una
sala contiene un 21% de oxígeno y menos del 1% de dióxido de carbono.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 83
Fig. 3.32 Ejemplo de aplicación de INERGEN.
Funcionamiento
Para el control de la red contra incendios se emplea un sensor hecho con
amplificador operacional de tipo ionización, por su bajo costo y su fácil desarrollo,
y la red contra incendios es del tipo INERGEN.
La construcción del sensor de humo está basado en un amplificador operacional,
que reacciona conforme a la luz. El cual se conecta a una interface para
comunicarle la señal al PLC y este a su vez activar la electroválvula que controla
el escape del gas INERGEN para sofocar el incendio.
Para el circuito electrónico del sensor de humo, el emisor y el receptor infrarrojo
se instala de forma que impide la entrada de luz externa pero no la del humo. El
fotoconductor es el humo que entra en la recamara y hace que la luz se refleje y el
foto receptor se accione.
Desarrollo
Este circuito está basado en un detector de nivel de voltaje ; con un foto emisor
que es un diodo infrarrojo y un fototransistor que en ausencia del humo recibe muy
poca emisión de luz del emisor manteniendo en estado bajo al fototransistor.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 84
Fig. 3.33 Circuito detector de humo.
Al entrar el humo a la recamara las partículas de humo reflejan la luz infrarroja
permitiendo que el fototransistor conduzca y se eleve el voltaje a través de la
resistencia R1, a medida que el voltaje de la resistencia rebasa el voltaje de
referencia pasa de voltaje de saturación negativo a voltaje de saturación positivo lo
que hace sonar el zumbador y permite enviar una señal al PLC. La resistencia
variable de 10 K permite ajustar la sensibilidad del circuito.
Control del sistema de extintores.
En la siguiente tabla se muestra la función y la etiqueta del diagrama de control
correspondiente al control del sistema de extintores.El control de Protección contra
Incendios es un sistema de seguridad eficiente que utiliza los detectores de humo
más comunes para activar un sistema de gas, INERGEN, extinguiendo el incendio.
Actúa también una alarma, avisando que se ha detectado humo para tomar las
precauciones necesarias en caso de incendio. Aprovecha de las capacidades del
PLC para realizar el control de la distribución de gas en las habitaciones de forma
centralizada y flexible de acuerdo con los requerimientos de un sistema básico
para una casa inteligente.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 85
Diagrama de Flujo
“Detección contra
Incendios”
BP-No se
presione paro
“Retorno
Detección”
S-¿Se ha
dectado
humo?
R- No se energiza
RC- No se
energiza la
electrovalvula
R- La bobina se
energiza
RC- Se energiza
la electrovalvula
de gas INERGEN.
R-¿Esta el
contacto
cerrado?
R- No se energiza
RC- No se
energiza la
electrovalvula
R- La bobina
continua
energizada
RC- Continua
energizada la
electrovalvula de
gas INERGEN.
SINO SINO
Fig. 3.34 Diagrama de flujo del sistema de detección de incendios.
Diagrama de Control y Escalera
Tabla 11. Descripción del control del sistema de extintores
Denominación Etiqueta Función
Botón de Paro BP1 – BP7
Al pulsar el botón de paro se detiene el funcionamiento del sistema.
Sensor de Humo S1 – S7 Al detectar humo en el sensor se activa el relevador R.
Relevador de Control R1 – R7 Al ser energizada la bobina mantiene enclavado el sistema.
Relevador de Control RC1 – RC7
Al ser energizada la bobina activa la electroválvula.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 86
BP1 S1
R1
R1
RC1
BP2 S2
R2
R2
RC2
BP3 S3
R3
R3
RC3
BP4 S4
R4
R4
RC4
BP5 S5
R5
R5
RC5
BP6 S6
R6
R6
RC6
BP7 S7
R7
R7
RC7
Fig. 3.35 Diagramas de Control y Escalera del sistema de detección de incendios.
Ver Anexo 5 correspondiente al diagrama de escalera para PLC del Control de
Detección contra Incendios.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 87
3.5 Vigilancia perimetral
Introducción
La protección de los hogares es una necesidad debido a la inseguridad. Por esta
razón se han adoptado algunos sistemas de protección perimetral en algunos
hogares como son; barreras infrarrojas, cercados electrificados, cercado de púas,
cámaras de vigilancia, perros guardianes, entre otros.
Fig. 3.36 Muestra de protección de los hogares.
Funcionamiento
El sistema de cámaras está controlado por una salida del PLC que permite
encenderle y apagarla de acuerdo a un sensor que se encuentra en la puerta de
entrada que indica la presencia de una persona u objeto.
El sensor de presencia es un sensor óptico, que consta de un emisor infrarrojo y
un receptor del mismo tipo de frecuencia que envía una señal al PLC, este a su
vez energiza una bobina para accionar los contactos que controlan el encendido
de la cámara. Un foco ilumina la entrada al detectar la presencia de algún sujeto
mientras el sensor de luz detecte obscuridad.
La cámara se enciende y manda la señal a un monitor para que pueda
identificarse a la persona que está en las inmediaciones de la casa.
Desarrollo
El funcionamiento del circuito se basa en emitir una ráfaga de señales luminosas
infrarrojas las cuales al rebotar contra un objeto cercano se reciben por otro
componente. Al ser recibidas el sistema detecta proximidad con lo que el LED de
salida se ilumina, y envía una señal al PLC para encender la cámara.
El circuito integrado es un generador/decodificador, tanto el fotodiodo como el
fototransistor deberán estar situados con unidades de enfoque adecuadas para
mejorar el alcance, con filtros UV y SUNLIGHT los cuales no dejan entrar al
fototransistor, elemento receptor, los rayos del sol.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 88
La alimentación de este circuito puede ser cualquier tensión comprendida entre 5 y
9 volts.
El accionamiento de un optoacoplador enviará la señal al PLC, por medio de su
transistor interno mandara una señal de 127v a las entradas del PLC.
Fig. 3.37 Circuito detector de presencia.
El pulso de control enviado del circuito, figura 3.37, excita la entrada en el PLC,
indicando que hay algo frente a la puerta de entrada y se enciende la cámara para
poder visualizarlo por la pantalla.
El diagrama de control muestra la forma en que se excitan los contactos que
energizan la cámara y que permiten encenderla.
El diagrama de escalera muestra la programación en el PLC para detectar la señal
del sensor recibida procesarla y mandar a activar los contactos que encienden a
la cámara y el foco que iluminará la entrada.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 89
Diagrama de Flujo
“Servicio de
Control de
Vigilancia”
S1-Detecte
Presencia
R1- Enciende
Camara de
Vigilancia
S2-¿Es de
noche?
B1- No enciende
lampara de
entrada
B1- Enciende
lampara de
entrada
“Servicio de
Control de
Vigilancia”
NO SI
Fig. 3.38 Diagrama de flujo de vigilancia perimetral.
Diagrama de Control y Escalera
Fig. 3.39 Diagrama de control de la vigilancia perimetral.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 90
Tabla 12. Descripción del control de la vigilancia perimetral.
Denominación Etiqueta Función
Sensor de Presencia S1 Al detectar la presencia en el sensor se activa el relevador R1.
Sensor de Luz S2 Al detectar obscuridad cambia a estado normalmente cerrado para activar bobina B1.
Relevador de Control R1 Al ser energizada la bobina activa la cámara de vigilancia y cierra el contacto R1.
R1
S1
S2 R1
B1
Fig. 3.40 Diagrama de control de la vigilancia perimetral.
Ver Anexo 6 correspondiente al diagrama de escalera para PLC del Control de
Vigilancia Perimetral.
El sistema de vigilancia es el complemento en el sistema de control de acceso, es
importante para una casa inteligente proporcionar la seguridad del inmueble y de
los habitantes, cumpliendo con este objetivo mediante un programa simple, que
aprovecha las capacidades del PLC para activar una cámara y mostrar la imagen
en un monitor cuando alguien se encuentre en la puerta en una pantalla.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 91
Capítulo 4: Costos de Proyecto
4.1 Introducción 4.2 Costos de Materiales 4.3 Costo de Mano de Obra
4.4 Costo Total de Proyecto
En este capítulo está referido
al costo de material, mano de
obra y gastos que se generan
al llevar a cabo el proyecto
con las necesidades
propuestas en esta tesis
basada en una casa de
características comunes.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 92
4.1 Introducción
El costo o coste es el gasto económico que representa la fabricación de un
producto o la prestación de un servicio. Al determinar el costo de producción, se
puede establecer el precio de venta al público del bien en cuestión.
El objetivo fundamental de la planificación del costo de proyecto, consiste en la
determinación previa de los gastos indispensables para la automatización de la
casa habitación, con las recomendaciones establecidas por el IMEI.
En el presente capítulo se aborda los costos referidos a la automatización de
acuerdo al siguiente plano.
Fig. 4.1 Plano de hogar para cotizar el proyecto.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 93
Costo de Producción Son los costos que se generan en el proceso de transformar las materias primas
en productos terminados. Son tres los elementos esenciales que integran el costo de producción:
Materia prima. Son los materiales que serán sometidos a operaciones de transformación o manufactura para su cambio físico y/o químico, antes de que
puedan venderse como productos terminados. Se divide en:
Materia Prima Directa. Son todos los materiales sujetos a transformación,
que se pueden identificar o cuantificar plenamente con los productos terminados
Materia Prima Indirecta. Son todos los materiales sujetos a transformación, que no se pueden identificar o cuantificar plenamente con los productos
terminados. Mano de obra. Es el esfuerzo humano que interviene en el proceso e transformar
las materias primas en productos terminados. Se divide en: Mano de Obra Directa. Son los salarios, prestaciones y obligaciones que den lugar
de todos los trabajadores de la fábrica, cuya actividad se puede identificar o cuantificar plenamente con los productos terminados.
Mano de Obra Indirecta. Son los salarios, prestaciones y obligaciones que den lugar de todos los trabajadores y empleados de la fábrica, cuya actividad no se puede identificar o cuantificar plenamente con los productos terminados.
Cargos indirectos. Intervienen en la transformación de los productos pero no se identifican o cuantifican plenamente con la elaboración de partidas específicas de
producción. Conocidos los elementos del costo de producción es posible determinar otros
conceptos de costo:
Costo primo = materia prima + mano de obra directa
Costo de transformación = mano de obra directa + costos indirectos
Costo de producción = costo primo + gastos indirectos
Gastos de operación = gastos de distribución + gastos de administración + gastos de financiamiento
Costo total = costo de producción + gastos de operación
Precio de venta = costo total + % de utilidad desead
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 94
Otros Gastos:
Gastos indirectos = (mano de obra indirecta + material indirecto)/periodo.
Gastos de operación por orden de producción = gastos de operación del
periodo/unidad de tiempo.
4.2 Costos de Material
En este apartado se realiza el estudio económico sobre el material utilizado en el
desarrollo del proyecto, especificado en listas desglosadas por el costo unitario de
cada pieza, el número de piezas necesarias en el circuito electrónico y el costo
total, de cada una de las actividades controladas.
Tabla 13. Costo de Control de Acceso.
Descripción Costo Unitario No. De Piezas Costo Total
Teclado 4x4 $ 100 1 $ 100
Electroimán $ 1,500 1 $ 1,500
Pantalla LCD LM016L $ 85 1 $ 85
PIC16F84A $ 70 1 $ 70
Relevador a 5V $ 25 1 $ 25
Capacitor 22 Pf $ 3 2 $ 6
Resistencia ¼ w $ 1 14 $ 14
Diodo 1N4001 $ 2 3 $ 6
Cristal Oscilador 4 MHz $ 15 1 $ 15
Botón pulsador N.A. $ 3 1 $ 3
Potenciómetro Preset $ 6 3 $ 18
Transistor 2N3904 $ 8 3 $ 24
Placa PCB 10x20 $ 21 1 $ 21
Sensor CNY70 $ 15 1 $ 15
NE555 $ 6 1 $ 6
CD40106 $ 20 1 $ 20
LDR $ 6 1 $ 6
LED $ 1 1 $ 1
Capacitor electrolítico 1 mF
$ 2 1 $ 2
Botón Allen Bradley NC $ 50 1 $ 50
Costo Total $ 1987
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 95
Tabla 14. Costos de Control de Iluminación.
Descripción Costo Unitario No. De Piezas Costo Total
Detector de Movimiento $ 120 12 $ 1, 440
Lámpara Fluorescente
Compactas CFL 26w
$ 50 14 $ 700
LDR $ 6 1 $ 6
Resistencia ¼ w $ 1 5 $ 5
Potenciómetro Preset $ 6 1 $ 6
NE555 $ 6 1 $ 6
Transistor 2N3904 $ 8 1 $ 8
Placa PCB 10x20 $ 21 1 $ 21
Relevador a 5V $ 25 1 $ 25
Capacitor electrolítico 1 mF
$ 2 1 $ 2
Diodo 1N4001 $ 2 1 $ 2
Botón Allen Bradley NA $ 50 2 $ 100
Botón Allen Bradley NC $ 50 1 $ 50
Costo Total $ 2371
Tabla 15. Costos de Control Hidráulico, Riego Automatizado e Hidrosanitario.
Descripción Costo Unitario
No. De Piezas
Costo Total
Bomba Periférica agua de 0.5 HP monofásica
$ 640 2 $ 1280
Válvula Solenoide de 3/4 rain bird 075 dv
$ 288 3 $ 864
Interruptor de Navajas de Seguridad marca royer
$ 100 1 $ 100
Fusibles $ 10 2 $ 20
Arrancador Allen Bradley para motor 1HP con
protección por sobrecarga
$ 500 2 $ 1000
Interruptor Termomagnético 30 A
$ 250 2 $ 500
Flotador Automático para Tinaco
$ 289 1 $ 289
Botón Allen Bradley NA $ 50 1 $ 50
Botón Allen Bradley NC $ 50 1 $ 50
Botón Allen Bradley NC con
enclave
$ 80 2 $ 160
Sensor de Presencia IR $ 120 2 $ 240
Costo Total $4553
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 96
Tabla 16. Costos de Control de detección contra incendios.
Descripción Costo Unitario
No. De Piezas Costo Total
Amplificador Operacional 741
$ 7 7 $ 49
Diodo $ 2 7 $ 14
Resistencia ¼ w $ 1 14 $ 28
Potenciómetro Preset $ 6 7 $ 42
Fototransistor $ 6 7 $ 42
LED IR $ 3 7 $ 21
Zumbador $ 15 7 $ 105
Envase de extintor 20 kg $ 400 3 $ 1200
Gas INERGEN $ 37 x 1
lb
44 lb $ 1630
Electroválvula para Gas
1/4”
$ 500 7 $ 3500
Botón Allen Bradley NC con
enclave
$ 80 7 $ 560
Costo Total $ 7191
Tabla 17. Costos de Vigilancia Perimetral.
Descripción Costo Unitario
No. De Piezas Costo Total
Cámara $ 900 1 $ 900
Monitor $ 1500 1 $ 1500
Capacitor de 1 µF $ 5 2 $ 10
Capacitor de 100 nF $ 2 2 $ 4
Resistencias de 10 kΩ $ 1 4 $ 4
LED $ 1 1 $ 1
LM 567 $ 15 1 $ 15
Transistor BC 558 $ 10 1 $ 10
LED IR $ 3 1 $ 3
Fototransistor $ 6 1 $ 6
Transistor 2N3904 $ 8 1 $ 8
Resistencia 68Ω $ 1 1 $ 1
Resistencia 1K $ 1 1 $ 1
Placa PCB 10x20 $ 21 1 $ 21
Costo Total $ 2484
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 97
Tabla 18. Costo Total de Proyecto.
Descripción Costo Total
Costo de Control de Acceso $ 1987
Costos de Control de Iluminación $ 2371
Costos de Control Hidráulico, Riego
Automatizado e Hidrosanitario
$ 4553
Costos de Control de detección contra
incendios
$ 7191
Costos de Vigilancia Perimetral $ 2484
PLC Allen Bradley Micrologix Modelo 1761
Con expansión
$ 5500
Costo Final del Material o de
producción
$ 24086
4.3 Costos de mano de obra.
En este punto se realiza el cálculo de los costos generados de la mano de obra,
en la ejecución del proyecto por un ingeniero y 2 ayudantes, los gastos indirectos,
de operación y de transporte, el cobro de los impuestos, la ganancia obtenida y la
utilidad neta.
Tabla 19. Costos de Mano de obra.
Descripción Unidad Costo
Unitario
Cantidad Costos
Ingeniero Hora 150 8hrs
x5dias=40
$6000
Ayudante
General
Hora 25 8hrsx5dias=40 $1000
Costo total
de mano de obra
$7000
Tabla 20. Gastos Indirectos de Transporte.
Descripción Unidad Costo Unitario
Cantidad Costos
Pasajes Microbús $5 6 $30
Gasolina Litros $9.9 50 $495
Total Gastos
Indirectos
$525
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 98
Tabla 21. Gastos Indirectos de Operación.
Descripción Costo
Teléfono $300
Luz $200
Celular $100
Total Gastos Indirectos de Operación
$600
Total Gastos Indirectos $600 + $525= $ 1125
Tabla 22. Costos.
Costo Primo Materia Prima + Mano de Obra $ 24086 + $ 7000
$ 31086
Costo de
transformación
Mano de Obra + Costos
Indirectos $ 7000 + $ 1125
$8125
Tabla 23. Margen de Utilidad del 40% de Ganancia.
Margen de Utilidad
$ 24086 X 40%=
$ 9634.40 + $ 24086= $ 33720.40
Tabla 24. Impuestos.
ISR Utilidades antes de impuesto X 30%= $ 33720.40 X 0.3=
$ 10116.12
Tabla 25. Utilidad Neta.
Utilidad Neta
Margen de Utilidad - Total de impuestos= $ 33720.40-$ 10116.12
$ 23604.80
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 99
4.4 Costo Total
La sección de Costo Total suma los valores totales de las anteriores secciones
para obtener el Precio de Venta, calculado a partir del tamaño de la casa que se
ha tomado del plano de ejemplo, ver fig. 4.1 de este capítulo, más un porcentaje
de venta del 40%, aunque este porcentaje puede variar dependiendo del trabajo
que se quiera realizar, y con esto se obtiene el Precio de Venta.
Tabla 26. Costo Total.
Costo Cantidad Total
Costo Final del Material $ 24086
Costo total de mano de obra
$ 7000
Total Gastos Indirectos $ 1125
Impuestos $ 10116.12
Total $ 42327.12 $ 42327.12
Porcentaje Porcentaje de venta 40% = $ 16930.85
+ $16930.85
Precio de Venta = $ 59257.97
Al concluir el estudio de costos el precio de venta demuestra que la
automatización en una casa es un servicio caro, accesible principalmente para las
clases medias altas, siendo el material el mayor costo, debido a que se utilizan
una gran cantidad de elementos eléctricos, algunos caros, pero seleccionados por
ser comerciales y los mas accesibles, aprovechando sus características para
cumplir con los requisitos del proyecto.
El cobro de impuestos, son los costos mayores después de los costos del material,
deben ser cobrados en el precio final al cliente, siendo un cobro obligatorio en
México por la transformación de la materia de trabajo, por lo que se considera un
poco excesivo, debido al valor del peso mexicano internacionalmente.
El costo más barato es la ejecución del proyecto y sus gastos indirectos, siendo
estos costos de acuerdo al tiempo y al personal necesario para completar la
instalación de todos los controles dentro de la casa habitación, este costo es
competitivo en el mercado de automatización de otros servicios, y realizado en
poco tiempo.
El costo final de venta es considerable a primera vista, pero en el mercado de la
automatización de las casas el precio es bajo, basado en que el costo viene
relacionado con el tamaño de la casa, a lo que vendría ser aproximadamente el
10% del valor del inmueble, pero esto puede variar dependiendo de las áreas a
automatizar. Así que se ratifica que el precio de venta es competitivo.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 100
Conclusiones:
El desarrollo del proyecto de una casa inteligente ha sido fundamental para
conocer los servicios básicos en seguridad y confort en los que están basados, así
como la integración de estos servicios en las casas habitación.
Las casas inteligentes son capaces de brindar una verdadera sensación de confort
en los habitantes al ser independientes de las actividades de mantenimiento y
seguridad.
El proyecto de una casa inteligente a pesar de ser más común, aun no está al
alcance económico para las clases bajas, medias-bajas.
Como trabajo de equipo, la organización y la colaboración de cada uno de los
integrantes hicieron posible la realización de este trabajo.
Cada uno de los integrantes desarrollo y rectifico los conocimientos adquiridos de
la etapa escolar y reafirmar la importancia del trabajo de equipo para la resolución
de los proyectos de ingeniería.
Se necesita del método de la investigación para contar con varias soluciones y de
entre éstas seleccionar la mejor y más sencilla.
El trabajo de investigación requiere dedicación y compromiso para cumplir los
objetivos visualizados al inicio de este trabajo.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 101
Bibliografía:
Ortiz Yáñez Rubén, Control Eléctrico en los Sistemas de Edificios Inteligentes,
Instituto Politécnico Nacional, México, 2006, 1ª Edición. James Mike, Microcontroller Cookbook PIC&8051, Newnes, Oxford, 2001,
2ª Edición. Huidobro José Manuel, Domótica-Edificios Inteligentes, Limusa, México, 2007,
1ª Edición. Romero Morales Cristobal, Domótica e Inmotica, Viviendas y Edificios Inteligentes,
Alfaomega, México, 2005, 1ª Edición. Balcells Joseph, Automatas programables, Alfaomega, México, 1998, 1ª Edición.
W. Bolton, Mecatrónica, Alfaomega, México, 2006, 3ª Edición.
Becerra Resendiz Francisco, Controladores Lógicos Programables, Teoría y Práctica, ISBN 970-94031-1-7
Rossano Víctor, Electrónica y Microcontroladores PIC, Manuales USERS, Buenos
Aires, Argentina 2007 Wilde Theodore de Vito Michael, Control de Motores Industriales, LIMUSA,
México, 1993, 1ª Edición
Palacios Municio Enrique, Remiro Domínguez Fernando, López Pérez Lucas J., Microcontrolador PIC16F84A, Desarrollo de proyectos, Alfaomega, México, 2006,
2ª Edición.
Lara Flores Elías, Primer Curso de Contabilidad, Trillas, México, 2008, 2ª Edición.
Del Razo Cruz Isis, Manual del Curso de Contabilidad de Costos de la Universidad
Jannette Klein, México, 2007
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 102
ANEXOS
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 103
Anexo 1:
En este anexo se mencionan las subrutinas de la programación del PIC16F84A en el
Control de Acceso, y la programación en Escalera del PLC obtenida del diagrama de
Control.
La siguiente librería muestra la programación de la subrutina para la gestión de un teclado
organizado en una matriz de 4x4 conectado al Puerto B.
;**************************** Librería "TECLADO.INC" ; ; RB4 RB5 RB6 RB7 ; ^ ^ ^ ^ ; |----|----|----|----| ; RB0 --> | 0 | 1 | 2 | 3 | ; |----|----|----|----| ; RB1 --> | 4 | 5 | 6 | 7 | ; |----|----|----|----| ; RB2 --> | 8 | 9 | 10 | 11 | ; |----|----|----|----| ; RB3 --> | 12 | 13 | 14 | 15 | ; |----|----|----|----| ; ; Los números que se han dibujado dentro de cada cuadrado son el orden de las teclas ; que no tienen por qué coincidir con lo serigrafiado sobre ellas. El paso del número de ; orden de la tecla al valor que hay serigrafiado sobre la misma se hace con una tabla de ; conversión. ; ; ZONA DE DATOS ********************************************************************** ; CBLOCK Tecl_TeclaOrden ; Orden de la tecla a chequear. ENDC Tecl_UltimaTecla EQU d'15' ; Valor de orden de la última tecla utilizada. ; Subrutina "Teclado_LeeHex" ************************************************************ ; ; Cada tecla tiene asignado un número de orden que es contabilizado en la variable ; Tecl_TeclaOrden. Para convertir a su valor según el tipo de teclado en concreto se ; utiliza una tabla de conversión. ; A continuación se expone la relación entre el número de orden de la tecla y los ; valores correspondientes para el teclado hexadecimal más utilizado. ; ; ORDEN DE TECLA: TECLADO HEX. UTILIZADO: ; 0 1 2 3 1 2 3 F ; 4 5 6 7 4 5 6 E ; 8 9 10 11 7 8 9 D ; 12 13 14 15 A 0 B C ;
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 104
; Así, en este ejemplo, la tecla "7" ocupa el orden 8, la tecla "F" ocupa el orden 3 y la ; tecla "9" el orden 10. ; Si cambia el teclado también hay cambiar de tabla de conversión. ; ; Entrada: En (W) el orden de la tecla pulsada. ; Salida: En (W) el valor hexadecimal para este teclado concreto. ; Teclado_LeeHex call Teclado_LeeOrdenTecla ; Lee el Orden de la tecla pulsada. btfss STATUS,C ; ¿Pulsa alguna tecla?, ¿C=1? goto Tecl_FinLeeHex ; No, por tanto sale. call Tecl_ConvierteOrdenEnHex ; Lo convierte en su valor real mediante tabla. bsf STATUS,C ; Vuelve a posicionar el Carry, porque la Tecl_FinLeeHex ; instrucción "addwf PCL,F" lo pone a "0". return ; Tecl_ConvierteOrdenEnHex ; Según el teclado utilizado resulta: addwf PCL,F DT 1h,2h,3h,0Fh ; Primera fila del teclado. DT 4h,5h,6h,0Eh ; Segunda fila del teclado DT 7h,8h,9h,0Dh ; Tercera fila del teclado. DT 0Ah,0h,0Bh,0Ch ; Cuarta fila del teclado. Teclado_FinTablaHex ; ; Esta tabla se sitúa al principio de la librería con el propósito de que no supere la ; posición 0FFh de memoria ROM de programa. De todas formas, en caso que así fuera ; visualizaría el siguiente mensaje de error en el proceso de ensamblado: ; IF (Teclado_FinTablaHex > 0xFF) ERROR "Atención: La tabla ha superado el tamaño de la página de los" MESSG "primeros 256 bytes de memoria ROM. NO funcionará correctamente." ENDIF ; Subrutina "Teclado_Inicializa" -------------------------------------------------------- ; ; Esta subrutina configura las líneas del Puerto B según la conexión del teclado realizada ; y comprueba que no hay pulsada tecla alguna al principio. Teclado_Inicializa bsf STATUS,RP0 ; Configura las líneas del puerto: movlw b'11110000' ; <RB7:RB4> entradas, <RB3:RB0> salidas movwf PORTB bcf OPTION_REG,NOT_RBPU ; Habilita resistencia de Pull-Up del Puerto B.
bcf STATUS,RP0 ; Acceso al banco 0.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 105
; call Teclado_EsperaDejePulsar ; return ; ; Subrutina "Teclado_EsperaDejePulsar" -------------------------------------------------- ; ; Permanece en esta subrutina mientras siga pulsada la tecla. ; Teclado_Comprobacion EQU b'11110000' Teclado_EsperaDejePulsar: movlw Teclado_Comprobacion ; Pone a cero las cuatro líneas de salida del movwf PORTB ; Puerto B. Teclado_SigueEsperando call Retardo_20ms ; Espera a que se estabilicen los niveles de tensión. movf PORTB,W ; Lee el Puerto B. sublw Teclado_Comprobacion ; Si es lo mismo que escribió es que ya no pulsa btfss STATUS,Z ; tecla alguna. goto Teclado_SigueEsperando return ; ; Subrutina "Teclado_LeeOrdenTecla" ----------------------------------------------------- ; ; Lee el teclado, obteniendo el orden de la tecla pulsada. ; ; Salida: En (W) el número de orden de la tecla pulsada. Además Carry se pone a "1" si ; se pulsa una tecla ó a "0" si no se pulsa tecla alguna. ; Teclado_LeeOrdenTecla: clrf Tecl_TeclaOrden ; Todavía no ha empezado a chequear el teclado. movlw b'11111110' ; Va a chequear primera fila. Tecl_ChequeaFila ; (Ver esquema de conexión). movwf PORTB ; Activa la fila correspondiente. call Retardo_1ms Tecl_Columna1 btfss PORTB,4 ; Chequea la 1ª columna buscando un cero. goto Tecl_GuardaValor ; Sí, es cero y por tanto guarda su valor y sale. incf Tecl_TeclaOrden,F ; Va a chequear la siguiente tecla. Tecl_Columna2 ; Repite proceso para las siguientes btfss PORTB,5 ; columnas. goto Tecl_GuardaValor incf Tecl_TeclaOrden,F Tecl_Columna3 btfss PORTB,6 goto Tecl_GuardaValor incf Tecl_TeclaOrden,F
Tecl_Columna4
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 106
btfss PORTB,7 goto Tecl_GuardaValor incf Tecl_TeclaOrden,F ; ; Comprueba si ha chequeado la última tecla, en cuyo caso sale. Para ello testea si ; el contenido del registro Tecl_TeclaOrden es igual al número de teclas del teclado. ; Tecl_TerminaColumnas movlw Tecl_UltimaTecla subwf Tecl_TeclaOrden,W ; (W) = (Tecl_TeclaOrden)-Tecl_UltimaTecla. btfsc STATUS,C ; ¿C=0?, ¿(W) negativo?, ¿(Tecl_TeclaOrden)<15? goto Tecl_NoPulsada ; No, se ha llegado al final del chequeo. bsf STATUS,C ; Sí. Va a chequear la siguiente fila. rlf PORTB,W ; Apunta a la siguiente fila. goto Tecl_ChequeaFila Tecl_NoPulsada bcf STATUS,C ; Posiciona C=0, indicando que no ha pulsado goto Tecl_FinTecladoLee ; tecla alguna y sale. Tecl_GuardaValor movf Tecl_TeclaOrden,W ; El orden de la tecla pulsada en (W) y sale. bsf STATUS,C ; Como hay tecla tecla pulsada, pone C=1. Tecl_FinTecladoLee return
Estas subrutinas permiten realizar las tareas básicas de control de un módulo LCD de 2
líneas por 16 caracteres, compatible con el modelo LM016L.
;**************************** Librería "LCD_4BIT.INC" ******************************* ; ; El visualizador LCD está conectado al Puerto B del PIC mediante un bus de 4 bits. Las ; conexiones son: ; - Las 4 líneas superiores del módulo LCD, pines <DB7:DB4> se conectan a las 4 ; líneas superiores del Puerto B del PIC, pines <RB7:RB4>. ; - Pin RS del LCD a la línea RA0 del PIC. ; - Pin R/W del LCD a la línea RA1 del PIC, o a masa. ; - Pin Enable del LCD a la línea RA2 del PIC. ; ; Se utilizan llamadas a subrutinas de retardo de tiempo localizadas en la librería ; RETARDOS.INC. ; ; ZONA DE DATOS ********************************************************************* CBLOCK LCD_Dato LCD_GuardaDato LCD_GuardaTRISB LCD_Auxiliar1 LCD_Auxiliar2 ENDC
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 107
LCD_CaracteresPorLinea EQU .16 ; Número de caracteres por línea de la pantalla. #DEFINE LCD_PinRS PORTA,0 #DEFINE LCD_PinRW PORTA,1 #DEFINE LCD_PinEnable PORTA,2 #DEFINE LCD_BusDatos PORTB ; Subrutina "LCD_Inicializa" ------------------------------------------------------------ ; ; Inicialización del módulo LCD: Configura funciones del LCD, produce reset por software, ; borra memoria y enciende pantalla. El fabricante especifica que para garantizar la ; configuración inicial hay que hacerla como sigue: ; LCD_Inicializa bsf STATUS,RP0 ; Configura las líneas conectadas al pines RS, bcf LCD_PinRS ; R/W y E. bcf LCD_PinEnable bcf LCD_PinRW bcf STATUS,RP0 bcf LCD_PinRW ; En caso de que esté conectado le indica ; Que se va a escribir en el LCD. bcf LCD_PinEnable ; Impide funcionamiento del LCD poniendo E=0. bcf LCD_PinRS ; Activa el Modo Comando poniendo RS=0. call Retardo_20ms movlw b'00110000' call LCD_EscribeLCD ; Escribe el dato en el LCD. call Retardo_5ms movlw b'00110000' call LCD_EscribeLCD call Retardo_200micros movlw b'00110000' call LCD_EscribeLCD call Retardo_20micros ; Este retardo es necesario para simular en PROTEUS. movlw b'00100000' ; Interface de 4 bits. call LCD_EscribeLCD call Retardo_20micros ; Este retardo es necesario para simular en PROTEUS. ; Ahora configura el resto de los parámetros: call LCD_2Lineas4Bits5x7 ; LCD de 2 líneas y caracteres de 5x7 puntos. call LCD_Borra ; Pantalla encendida y limpia. Cursor al principio call LCD_CursorOFF ; de la línea 1. Cursor apagado. call LCD_CursorIncr ; Cursor en modo incrementar. return
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 108
; Subrutina "LCD_EscribeLCD" ----------------------------------------------------------- ; ; Envía el dato del registro de trabajo W al bus de dato y produce un pequeño pulso en el pin ; Enable del LCD. Para no alterar el contenido de las líneas de la parte baja del Puerto B que ; no son utilizadas para el LCD (pines RB3:RB0), primero se lee estas líneas y después se ; vuelve a enviar este dato sin cambiarlo. LCD_EscribeLCD andlw b'11110000' ; Se queda con el nibble alto del dato que es el movwf LCD_Dato ; que hay que enviar y lo guarda. movf LCD_BusDatos,W ; Lee la información actual de la parte baja andlw b'00001111' ; del Puerto B, que no se debe alterar. iorwf LCD_Dato,F ; Enviará la parte alta del dato de entrada ; y en la parte baja lo que había antes. bsf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 1. movf TRISB,W ; Guarda la configuración que tenía antes TRISB. movwf LCD_GuardaTRISB movlw b'00001111' ; Las 4 líneas inferiores del Puerto B se dejan andwf PORTB,F ; como estaban y las 4 superiores como salida. bcf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 0. ; movf LCD_Dato,W ; Recupera el dato a enviar. movwf LCD_BusDatos ; Envía el dato al módulo LCD. bsf LCD_PinEnable ; Permite funcionamiento del LCD mediante un pequeño bcf LCD_PinEnable ; pulso y termina impidiendo el funcionamiento del LCD. bsf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 1. Restaura el antiguo valor en movf LCD_GuardaTRISB,W ; la configuración del Puerto B. movwf TRISB bcf STATUS,RP0 ; Acceso al Banco 0. return ; Subrutinas variadas para el control del módulo LCD ----------------------------------------- ; ;Los comandos que pueden ser ejecutados son: ; LCD_CursorIncr ; Cursor en modo incrementar. movlw b'00000110' goto LCD_EnviaComando LCD_Linea1 ; Cursor al principio de la Línea 1. movlw b'10000000' ; Dirección 00h de la DDRAM
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 109
goto LCD_EnviaComando LCD_Linea2 ; Cursor al principio de la Línea 2. movlw b'11000000' ; Dirección 40h de la DDRAM goto LCD_EnviaComando LCD_Linea3 ; Cursor al principio de la Línea 3 movlw b'10010100' ; Dirección 14h de la DDRAM goto LCD_EnviaComando LCD_Linea4 ; Cursor al principio de la Línea 4 movlw b'11010100' ; Dirección 54h de la DDRAM goto LCD_EnviaComando LCD_PosicionLinea1 ; Cursor a posición de la Línea 1, a partir de la iorlw b'10000000' ; dirección 00h de la DDRAM más el valor del goto LCD_EnviaComando ; registro W. LCD_PosicionLinea2 ; Cursor a posición de la Línea 2, a partir de la iorlw b'11000000' ; dirección 40h de la DDRAM más el valor del goto LCD_EnviaComando ; registro W. LCD_OFF ; Pantalla apagada. movlw b'00001000' goto LCD_EnviaComando LCD_CursorON ; Pantalla encendida y cursor encendido. movlw b'00001110' goto LCD_EnviaComando LCD_CursorOFF ; Pantalla encendida y cursor apagado. movlw b'00001100' goto LCD_EnviaComando LCD_Borra ; Borra toda la pantalla, memoria DDRAM y pone el movlw b'00000001' ; cursor a principio de la línea 1. goto LCD_EnviaComando LCD_2Lineas4Bits5x7 ; Define la pantalla de 2 líneas, con caracteres movlw b'00101000' ; de 5x7 puntos y conexión al PIC mediante bus de ; goto LCD_EnviaComando ; 4 bits. ; Subrutinas "LCD_EnviaComando" y "LCD_Caracter" ------------------------------------ ; ; "LCD_EnviaComando". Escribe un comando en el registro del módulo LCD. La palabra de ; comando ha sido entregada a través del registro W. Trabaja en Modo Comando. ; "LCD_Caracter". Escribe en la memoria DDRAM del LCD el carácter ASCII introducido a ; a través del registro W. Trabaja en Modo Dato. ; LCD_EnviaComando bcf LCD_PinRS ; Activa el Modo Comando, poniendo RS=0. goto LCD_Envia LCD_Caracter bsf LCD_PinRS ; Activa el "Modo Dato", poniendo RS=1. call LCD_CodigoCGROM ; Obtiene el código para correcta
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 110
visualización. LCD_Envia movwf LCD_GuardaDato ; Guarda el dato a enviar. call LCD_EscribeLCD ; Primero envía el nibble alto. swapf LCD_GuardaDato,W ; Ahora envía el nibble bajo. Para ello pasa el ; nibble bajo del dato a enviar a parte alta del byte. call LCD_EscribeLCD ; Se envía al visualizador LCD. btfss LCD_PinRS ; Debe garantizar una correcta escritura manteniendo call Retardo_2ms ; 2 ms en modo comando y 50 µs en modo cáracter. call Retardo_50micros return ; Subrutina "LCD_CodigoCGROM" ----------------------------------------------------------- ; ; A partir del carácter ASCII número 127 los códigos de los caracteres definidos en la ; tabla CGROM del LM016L no coinciden con los códigos ASCII. Así por ejemplo, el código ; ASCII de la "Ñ" en la tabla CGRAM del LM016L es EEh. ; ; Esta subrutina convierte los códigos ASCII de la "Ñ", "º" y otros, a códigos CGROM para que ; que puedan ser visualizado en el módulo LM016L. ; ; Entrada: En (W) el código ASCII del carácter que se desea visualizar. ; Salida: En (W) el código definido en la tabla CGROM. LCD_CodigoCGROM movwf LCD_Dato ; Guarda el valor del carácter y comprueba si es LCD_EnheMinuscula ; un carácter especial. sublw 'ñ' ; ¿Es la "ñ"? btfss STATUS,Z goto LCD_EnheMayuscula ; No es "ñ". movlw b'11101110' ; Código CGROM de la "ñ". movwf LCD_Dato goto LCD_FinCGROM LCD_EnheMayuscula movf LCD_Dato,W ; Recupera el código ASCII de entrada. sublw 'Ñ' ; ¿Es la "Ñ"? btfss STATUS,Z goto LCD_Grado ; No es "Ñ". movlw b'11101110' ; Código CGROM de la "ñ". (No hay símbolo para movwf LCD_Dato ; la "Ñ" mayúscula en la CGROM). goto LCD_FinCGROM LCD_Grado movf LCD_Dato,W ; Recupera el código ASCII de entrada.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 111
sublw 'º' ; ¿Es el símbolo "º"? btfss STATUS,Z goto LCD_FinCGROM ; No es "º". movlw b'11011111' ; Código CGROM del símbolo "º". movwf LCD_Dato LCD_FinCGROM movf LCD_Dato,W ; En (W) el código buscado. return ; Subrutina "LCD_DosEspaciosBlancos" y "LCD_LineaBlanco" -------------------------------- ; ; Visualiza espacios en blanco. LCD_LineaEnBlanco movlw LCD_CaracteresPorLinea goto LCD_EnviaBlancos LCD_UnEspacioBlanco movlw .1 goto LCD_EnviaBlancos LCD_DosEspaciosBlancos movlw .2 goto LCD_EnviaBlancos LCD_TresEspaciosBlancos movlw .3 LCD_EnviaBlancos movwf LCD_Auxiliar1 ; (LCD_Auxiliar1) se utiliza como contador. LCD_EnviaOtroBlanco movlw ' ' ; Esto es un espacio en blanco. call LCD_Caracter ; Visualiza tanto espacios en blanco como se decfsz LCD_Auxiliar1,F ; haya cargado en (LCD_Auxiliar1). goto LCD_EnviaOtroBlanco return ; Subrutinas "LCD_ByteCompleto" y "LCD_Byte" -------------------------------------------- ; ; Subrutina "LCD_ByteCompleto", visualiza el byte que almacena el registro W en el ; lugar actual de la pantalla. Por ejemplo, si (W)=b'10101110' visualiza "AE". ; ; Subrutina "LCD_Byte" igual que la anterior, pero en caso de que el nibble alto sea cero ; visualiza en su lugar un espacio en blanco. Por ejemplo si (W)=b'10101110' visualiza "AE" ; y si (W)=b'00001110', visualiza " E" (un espacio blanco delante). ; ; Utilizan la subrutina "LCD_Nibble" que se analiza más adelante. ; LCD_Byte movwf LCD_Auxiliar2 ; Guarda el valor de entrada. andlw b'11110000' ; Analiza si el nibble alto es cero. btfss STATUS,Z ; Si es cero lo apaga. goto LCD_VisualizaAlto ; No es cero y lo visualiza.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 112
movlw ' ' ; Visualiza un espacio en blanco. call LCD_Caracter goto LCD_VisualizaBajo LCD_ByteCompleto movwf LCD_Auxiliar2 ; Guarda el valor de entrada. LCD_VisualizaAlto swapf LCD_Auxiliar2,W ; Pone el nibble alto en la parte baja. call LCD_Nibble ; Lo visualiza. LCD_VisualizaBajo movf LCD_Auxiliar2,W ; Repite el proceso con el nibble bajo. ; call LCD_Nibble ; Lo visualiza. ; return ; Subrutina "LCD_Nibble" ---------------------------------------------------------------- ; ; Visualiza en el lugar actual de la pantalla, el valor hexadecimal que almacena en el nibble ; bajo del registro W. El nibble alto de W no es tenido en cuenta. Ejemplos: ; - Si (W)=b'01010110', se visualizará "6". ; - Si (W)=b'10101110', se visualizará "E". ; LCD_Nibble andlw b'00001111' ; Se queda con la parte baja. movwf LCD_Auxiliar1 ; Lo guarda. sublw 0x09 ; Comprueba si hay que representarlo con letra. btfss STATUS,C goto LCD_EnviaByteLetra movf LCD_Auxiliar1,W addlw '0' ; El número se pasa a carácter ASCII sumándole goto LCD_FinVisualizaDigito ; el ASCII del cero y lo visualiza. LCD_EnviaByteLetra movf LCD_Auxiliar1,W addlw 'A'-0x0A ; Sí, por tanto, se le suma el ASCII de la 'A'. LCD_FinVisualizaDigito goto LCD_Caracter ; Y visualiza el carácter. Se hace con un "goto" ; para no sobrecargar la pila.
Librería de subrutinas para el manejo de mensajes a visualizar en un visualizador LCD.
;**************************** Librería "LCD_MENS.INC" ***************************** ; CBLOCK LCD_ApuntaCaracter ; Indica la posición del carácter a visualizar ; respecto del comienzo de todos los mensajes, ; (posición de la etiqueta "Mensajes"). LCD_ValorCaracter ; Código ASCII del carácter a
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 113
ENDC ; visualizar. ; Los mensajes tienen que estar situados dentro de las 256 primeras posiciones de la ; memoria de programa, es decir, no pueden superar la dirección 0FFh. ; Subrutina "LCD_Mensaje" --------------------------------------------------------------- ; ; Visualiza por pantalla el mensaje apuntado por el registro W. ; ; Los mensajes deben localizarse dentro de una zona encabezada por la etiqueta "Mensajes" y que ; tenga la siguiente estructura: ; ; Mensajes ; ¡Etiqueta obligatoria! ; addwf PCL,F ; Mensaje0 ; Posición inicial del mensaje. ; DT ".. ..", 0x00 ; Mensaje terminado en 0x00. ; Mensaje1 ; ... ; ... ; FinMensajes ; ; La llamada a esta subrutina se realizará siguiendo este ejemplo: ; ; movlw Mensaje0 ; Carga la posición del mensaje. ; call LCD_Mensaje ; Visualiza el mensaje. ; LCD_Mensaje movwf LCD_ApuntaCaracter ; Posición del primer carácter del mensaje. movlw Mensajes ; Halla la posición relativa del primer carácter subwf LCD_ApuntaCaracter,F ; del mensaje respecto de etiqueta "Mensajes". decf LCD_ApuntaCaracter,F ; Compensa la posición que ocupa "addwf PCL,F". LCD_VisualizaOtroCaracter movf LCD_ApuntaCaracter,W call Mensajes ; Obtiene el código ASCII del carácter apuntado. movwf LCD_ValorCaracter ; Guarda el valor de carácter. movf LCD_ValorCaracter,F ; Lo único que hace es posicionar flag Z. En caso btfsc STATUS,Z ; que sea "0x00", que es código indicador final goto LCD_FinMensaje ; de mensaje, sale fuera. LCD_NoUltimoCaracter call LCD_Caracter ; Visualiza el carácter ASCII leído. incf LCD_ApuntaCaracter,F ; Apunta a la posición del siguiente carácter goto LCD_VisualizaOtroCaracter ; dentro del mensaje. LCD_FinMensaje return ; Vuelve al programa principal.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 114
; Subrutina "LCD_MensajeMovimiento" ----------------------------------------------------- ; ; Visualiza un mensaje de mayor longitud que los 16 caracteres que pueden representarse ; en una línea, por tanto se desplaza a través de la pantalla. ; ; En el mensaje debe dejarse 16 espacios en blanco, al principio y al final para ; conseguir que el desplazamiento del mensaje sea lo más legible posible. ; CBLOCK LCD_CursorPosicion ; Contabiliza la posición del cursor dentro de la ENDC ; pantalla LCD LCD_MensajeMovimiento movwf LCD_ApuntaCaracter ; Posición del primer carácter del mensaje. movlw Mensajes ; Halla la posición relativa del primer carácter subwf LCD_ApuntaCaracter,F ; del mensaje respecto de la etiqueta "Mensajes". decf LCD_ApuntaCaracter,F ; Compensa la posición que ocupa "addwf PCL,F". LCD_PrimeraPosicion clrf LCD_CursorPosicion ; El cursor en la posición 0 de la línea. call LCD_Borra ; Se sitúa en la primera posición de la línea 1 y LCD_VisualizaCaracter ; borra la pantalla. movlw LCD_CaracteresPorLinea ; ¿Ha llegado a final de línea? subwf LCD_CursorPosicion,W btfss STATUS,Z goto LCD_NoEsFinalLinea LCD_EsFinalLinea call Retardo_200ms ; Lo mantiene visualizado durante este tiempo. call Retardo_200ms movlw LCD_CaracteresPorLinea-1 ; Apunta a la posición del segundo carácter visualizado subwf LCD_ApuntaCaracter,F ; en pantalla, que será el primero en la siguiente goto LCD_PrimeraPosicion ; visualización de línea, para producir el efecto LCD_NoEsFinalLinea ; de desplazamiento hacia la izquierda. movf LCD_ApuntaCaracter,W call Mensajes ; Obtiene el ASCII del carácter apuntado. movwf LCD_ValorCaracter ; Guarda el valor de carácter. movf LCD_ValorCaracter,F ; Lo único que hace es posicionar flag Z. En caso btfsc STATUS,Z ; que sea "0x00", que es código indicador final goto LCD_FinMovimiento ; de mensaje, sale fuera.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 115
LCD_NoUltimoCaracter2 call LCD_Caracter ; Visualiza el carácter ASCII leído. incf LCD_CursorPosicion,F ; Contabiliza el incremento de posición del ; cursor en la pantalla. incf LCD_ApuntaCaracter,F ; Apunta a la siguiente posición por visualizar. goto LCD_VisualizaCaracter ; Vuelve a visualizar el siguiente carácter LCD_FinMovimiento ; de la línea. return ; Vuelve al programa principal.
Librería con múltiples subrutinas de retardos, desde 4 microsegundos hasta 20 segundos. ;**************************** Librería "RETARDOS.INC" ****************************** ; Además se pueden implementar otras subrutinas muy fácilmente. ; ; Se han calculado para un sistema microcontrolador con un PIC trabajando con un cristal ; de cuarzo a 4 MHz. Como cada ciclo máquina son 4 ciclos de reloj, resulta que cada ; ciclo máquina tarda 4 x 1/4MHz = 1 µs. ; ; En los comentarios, "cm" significa "ciclos máquina". ; ; ZONA DE DATOS ********************************************************************* CBLOCK R_ContA ; Contadores para los retardos. R_ContB R_ContC ENDC ; ; RETARDOS de 4 hasta 10 microsegundos --------------------------------------------------- ; A continuación retardos pequeños teniendo en cuenta que para una frecuencia de 4 MHZ, ; la llamada a subrutina "call" tarda 2 ciclos máquina, el retorno de subrutina ; "return" toma otros 2 ciclos máquina y cada instrucción "nop" tarda 1 ciclo máquina. ; Retardo_10micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. Retardo_5micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. Retardo_4micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. return ; El salto del retorno aporta 2 ciclos máquina. ; RETARDOS de 20 hasta 500 microsegundos ------------------------------------------------ ; Retardo_500micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. movlw d'164' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "K". goto RetardoMicros ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_200micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 116
nop ; Aporta 1 ciclo máquina. movlw d'64' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "K". goto RetardoMicros ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_100micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'31' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "K". goto RetardoMicros ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_50micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. nop ; Aporta 1 ciclo máquina. movlw d'14' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "K". goto RetardoMicros ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_20micros ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'5' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "K". ; El próximo bloque "RetardoMicros" tarda: ; 1 + (K-1) + 2 + (K-1)x2 + 2 = (2 + 3K) ciclos máquina. RetardoMicros movwf R_ContA ; Aporta 1 ciclo máquina. Rmicros_Bucle decfsz R_ContA,F ; (K-1)x1 cm (cuando no salta) + 2 cm (al saltar). goto Rmicros_Bucle ; Aporta (K-1)x2 ciclos máquina. return ; El salto del retorno aporta 2 ciclos máquina. ;En total estas subrutinas tardan: ; - Retardo_500micros: 2 + 1 + 1 + 2 + (2 + 3K) = 500 cm = 500 µs. (para K=164 y 4 MHz). ; - Retardo_200micros: 2 + 1 + 1 + 2 + (2 + 3K) = 200 cm = 200 µs. (para K= 64 y 4 MHz). ; - Retardo_100micros: 2 + 1 + 2 + (2 + 3K) = 100 cm = 100 µs. (para K= 31 y 4 MHz). ; - Retardo_50micros : 2 + 1 + 1 + 2 + (2 + 3K) = 50 cm = 50 µs. (para K= 14 y 4 MHz). ; - Retardo_20micros : 2 + 1 + (2 + 3K) = 20 cm = 20 µs. (para K= 5 y 4 MHz). ; RETARDOS de 1 ms hasta 200 ms. -------------------------------------------------------- ; Retardo_200ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'200' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_100ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'100' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_50ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'50' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_20ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'20' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_10ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'10' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_5ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'5' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M".
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 117
goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_2ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'2' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". goto Retardos_ms ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_1ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'1' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "M". ; El próximo bloque "Retardos_ms" tarda: ; 1 + M + M + KxM + (K-1)xM + Mx2 + (K-1)Mx2 + (M-1) + 2 + (M-1)x2 + 2 = ; = (2 + 4M + 4KM) ciclos máquina. Para K=249 y M=1 supone 1002 ciclos máquina ; que a 4 MHz son 1002 µs = 1 ms. Retardos_ms movwf R_ContB ; Aporta 1 ciclo máquina. R1ms_BucleExterno movlw d'249' ; Aporta Mx1 ciclos máquina. Este es el valor de "K". movwf R_ContA ; Aporta Mx1 ciclos máquina. R1ms_BucleInterno nop ; Aporta KxMx1 ciclos máquina. decfsz R_ContA,F ; (K-1)xMx1 cm (cuando no salta) + Mx2 cm (al saltar). goto R1ms_BucleInterno ; Aporta (K-1)xMx2 ciclos máquina. decfsz R_ContB,F ; (M-1)x1 cm (cuando no salta) + 2 cm (al saltar). goto R1ms_BucleExterno ; Aporta (M-1)x2 ciclos máquina. return ; El salto del retorno aporta 2 ciclos máquina. ;En total estas subrutinas tardan: ; - Retardo_200ms: 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 200007 cm = 200 ms. (M=200 y K=249). ; - Retardo_100ms: 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 100007 cm = 100 ms. (M=100 y K=249). ; - Retardo_50ms : 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 50007 cm = 50 ms. (M= 50 y K=249). ; - Retardo_20ms : 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 20007 cm = 20 ms. (M= 20 y K=249). ; - Retardo_10ms : 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 10007 cm = 10 ms. (M= 10 y K=249). ; - Retardo_5ms : 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 5007 cm = 5 ms. (M= 5 y K=249). ; - Retardo_2ms : 2 + 1 + 2 + (2 + 4M + 4KM) = 2007 cm = 2 ms. (M= 2 y K=249). ; - Retardo_1ms : 2 + 1 + (2 + 4M + 4KM) = 1005 cm = 1 ms. (M= 1 y K=249). ; ; RETARDOS de 0.5 hasta 20 segundos --------------------------------------------------- ; Retardo_20s ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'200' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". goto Retardo_1Decima ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_10s ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'100' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". goto Retardo_1Decima ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_5s ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'50' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". goto Retardo_1Decima ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_2s ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 118
movlw d'20' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". goto Retardo_1Decima ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_1s ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'10' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". goto Retardo_1Decima ; Aporta 2 ciclos máquina. Retardo_500ms ; La llamada "call" aporta 2 ciclos máquina. movlw d'5' ; Aporta 1 ciclo máquina. Este es el valor de "N". ; ; El próximo bloque "Retardo_1Decima" tarda: ; 1 + N + N + MxN + MxN + KxMxN + (K-1)xMxN + MxNx2 + (K-1)xMxNx2 + ; + (M-1)xN + Nx2 + (M-1)xNx2 + (N-1) + 2 + (N-1)x2 + 2 = ; = (2 + 4M + 4MN + 4KM) ciclos máquina. Para K=249, M=100 y N=1 supone 100011 ; ciclos máquina que a 4 MHz son 100011 µs = 100 ms = 0,1 s = 1 décima de segundo. Retardo_1Decima movwf R_ContC ; Aporta 1 ciclo máquina. R1Decima_BucleExterno2 movlw d'100' ; Aporta Nx1 ciclos máquina. Este es el valor de "M". movwf R_ContB ; Aporta Nx1 ciclos máquina. R1Decima_BucleExterno movlw d'249' ; Aporta MxNx1 ciclos máquina. Este es el valor de "K". movwf R_ContA ; Aporta MxNx1 ciclos máquina. R1Decima_BucleInterno nop ; Aporta KxMxNx1 ciclos máquina. decfsz R_ContA,F ; (K-1)xMxNx1 cm (si no salta) + MxNx2 cm (al saltar). goto R1Decima_BucleInterno ; Aporta (K-1)xMxNx2 ciclos máquina. decfsz R_ContB,F ; (M-1)xNx1 cm (cuando no salta) + Nx2 cm (al saltar). goto R1Decima_BucleExterno ; Aporta (M-1)xNx2 ciclos máquina. decfsz R_ContC,F ; (N-1)x1 cm (cuando no salta) + 2 cm (al saltar). goto R1Decima_BucleExterno2 ; Aporta (N-1)x2 ciclos máquina. return ; El salto del retorno aporta 2 ciclos máquina. ; ;En total estas subrutinas tardan: ; - Retardo_20s: 2 + 1 + 2 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 20000807 cm = 20 s. ; (N=200, M=100 y K=249). ; - Retardo_10s: 2 + 1 + 2 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 10000407 cm = 10 s. ; (N=100, M=100 y K=249). ; - Retardo_5s: 2 + 1 + 2 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 5000207 cm = 5 s. ; (N= 50, M=100 y K=249). ; - Retardo_2s: 2 + 1 + 2 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 2000087 cm = 2 s. ; (N= 20, M=100 y K=249). ; - Retardo_1s: 2 + 1 + 2 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 1000047 cm = 1 s. ; (N= 10, M=100 y K=249). ; - Retardo_500ms: 2 + 1 + (2 + 4N + 4MN + 4KMN) = 500025 cm = 0,5 s. ; (N= 5, M=100 y K=249).
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 119
Anexo 2: Programación del Control de Acceso para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.5 - página 55.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 120
Anexo 3: Programación del Control de Iluminación para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.14 - página 65.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 121
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 122
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 123
Anexo 4: En este anexo se muestra la programación de escalera para el PLC de los diagramas de control del Control Hidráulico, Riego Automatizado e Hidrosanitario.
Programación del Control Hidráulico para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.22 - página 74.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 124
Programación del Control del Sistema de Riego para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.26 - página 78.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 125
Programación del Control Hidrosanitario para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.29 - página 81.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 126
Anexo 5: Programación del Control de Detección contra Incendios para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.35 - página 86.
Automatización de una Casa Inteligente con PLC‟s
Castro Rangel Mauricio Javier Enriquez Lozano Diego Pacheco Contreras Aldrin
Página 127
Anexo 6: Programación del Control de Vigilancia Perimetral para PLC Allen Bradley, observar diagrama de escalera, fig. 3.40 - página 90.