MÓDULO 1

LÓGICA DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS

PROFESOR. HECTOR MUÑOZ ROMERO

T01

1.- Procesos de producción.

2.- Diagrama de flujo de procesos de producción.

3.- Automatización de procesos industriales.

4.- Controladores lógicos programables (PLC).

5.- Lenguajes de programación.

6.- Operaciones lógicas fundamentales.

7.- Ejemplos de programación.

8.- Conexionado eléctrico.

9.- Puesta en marcha, regulación y verificación de

trayectorias.

T02

CONTENIDO:

T03

1.- PROCESOS DE PRODUCCIÓN

TRABAJO

PROCESOS DE

TRANSFORMACIÓN

CAPITAL

MATERIAS

PRIMASPRODUCTO

T04

2.- DIAGRAMA DE FLUJO DE

PROCESOS DE FABRICACIÓN

PROCESOS DE

ELABORACIÓN

HARINA

ACEITEPESCADO

ELABORACIÓN DE HARINA DE PESCADO

T05

2.- DETALLE DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE HARINA DE PESCADO

PESCADO

POZOS PRECOSEDOR COSEDOR PRENSA

SECADOR

ENFRIADOR

MOLINO

ENSACADOR

HARINA

EVAPORADOR

CENTRÍFUGAS

ACEITE

T06

3.- AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES

3.1 Introducción

- Sistema: Es la unidad superior que contiene variados componentes que funcionan

conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.

SISTEMACausa, excitación

señal de entrada

Efecto, respuesta

señal de salida

Perturbaciones

T07

3.1 Introducción

- Control: Se puede definir control como la manipulación indirecta de las magnitudes de un

sistema denominado PLANTA a través de otro sistema llamado SISTEMA DE

CONTROL.

- Sistema de control en lazo abierto:

ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)

señal de salida

R(t)

Referencia

Va(t)

Vp(t)

3.2 Filosofías de control

T08

- Sistema de control en lazo cerrado:

ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)

señal de salida

R(t)

Referencia

Va(t)

Vp(t)

Sc(t)

SISTEMA DE MEDICIÓN

Vsm(t)

3.2 Filosofías de control

T09

- Sistema de control prealimentado:

ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)

señal de salida

R(t)

Referencia

Va(t)

Vp(t)SISTEMA DE MEDICIÓN

3.2 Filosofías de control

Sc(t)

- Control de razón

ACTUADORCONTROLADOR

Qb(t)

Qa(t)

Qa(t) de referencia

3.2 Filosofías de control

T10

(sensor)

transmisor

(sensor)

transmisor

- Control proporcional: (P)

- Control integral: (I)

- Control derivativo (D)

- Control PID

- Control todo/nada

3.3 Acciones básicas de control

T11

T12

3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)

- Suma lógica:

También llamado “0perador O”, es una operación entre dos

variables lógicas “a” y “b”, representada por el símbolo

“+”, definida por la siguiente tabla:

a b a+b

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Así:

0 + a = a y 1 + a = 1

T13

3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)

- Producto lógico:

También llamado “0perador Y”, es una operación entre dos

variables lógicas “a” y “b”, representada por el símbolo

“*”, definida por la siguiente tabla:

a b a*b

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Así:

0 * a = 0 y 1 * a = a

T14

3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)

- Complemento:

También llamado “0perador NO”, es una operación sobre

una variable lógica “a” , representada por el símbolo ” ”, definida por la

siguiente tabla:

a a

0 1

1 0

Así:

a+ a = 1 ; a * a = 0 y a = a

T15

3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)

Cabe destacar el sentido práctico de éstas operaciones

respecto a los componentes todo o nada, así.

COMPONENTE MODELO

CONTACTO A

BOBINA B

LAMPARA L

ABIERTO

CERRADO

DESACTIVADA

ACTIVADA

APAGADA

ENCENDIDA

A = 0

A = 1

B = 0

B = 1

L = 0

L = 1

T16

3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)

Hacer el diagrama de contacto y la tabla de verdad de los siguientes

ejemplos:

1.- Una luz “L” es comandada por dos interruptores en paralelo

“a” y “b”.

2.- Una luz “L” es comandada por dos interruptores en serie

“a” y “b”..

3.- Con un interruptor “a” se comanda la bobina de un contactor

“B”, y para comandar el encendido de una luz “L” se usa un

contacto N/C del contactor “B”.

T17

4 Controlador lógico programable (PLC)

4.1 ¿ Qué es un PLC?

Es toda máquina electrónica diseñada para

controlar en tiempo real y en ambiente

industrial procesos secuenciales. Esto se logra

activando las salidas de acuerdo a los estados de

las entradas y en función de un algoritmo de

control almacenado en la memoria del sistema.

4 Controlador lógico programable (PLC)

4.2 Evolución de los PLC

T18

Aparecen en la década de 60´s.

-Memoria de ferita.

-Procesador cableado basado en circuitos integrados.

Primera mitad de la década de 70´s

-Microprocesador:

Manipulación de datos.

Operaciones aritméticas.

Comunicación con computadores.

Interconexión hombre máquina

T19

Segunda mitad de la década de los 70´s

-Incremento en la capacidad de memoria.

-Posibilidad de entradas/salidas (E/S) remotas.

-E/S análogas y digitales.

-Mejoras en la comunicación y en la programación

4 Controlador lógico programable (PLC)

4.2 Evolución de los PLC

T20

4.2 Evolución de los PLC

En la actualidad

-Hay equipos desde 10 E/S hasta grandes controladores

capaces de gobernar hasta 10000 E/S

Década de los 80´s (mejoras en los microprocesadores)

-Alta velocidad de respuesta.

-Reducción de las dimensiones físicas.

-E/S para servocontroladores, control PID.

-Mayor capacidad de diagnóstico de funcionamiento.

-Mejoras en los lenguajes: Bloques de funciones, diagramas

de contactos, diagramas de fases, Basic o C .

-Mayor capacidad de almacenamiento de datos

T21

4.3 Campo de aplicación de los PLC

En procesos industriales con algunas de las siguientes

características:

-Espacio reducido.

-Proceso de producción periodicamente cambiantes.

-Procesos secuenciales.

-Maquinaria de procesos variables.

-Control de procesos complejos y amplios.

-Chequeo de programación centralizada del proceso.

- Etc.

224.4 Ventajas de los PLC

-No es necesario simplificar ecuaciones lógicas.

-Se reduce la lista de materiales.

-Posibilidad de modificaciones sin añadir cables.

-Reducidas dimensiones.

-Reducción de costos de instalación.

-Fácil mantenimiento.

-Posibilidad de controlar varias máquinas

-Menor tiempo de puesta en marcha.

-Son equipos reutilizables.

-Posibilidad de monitorear y controlar a distancia

4.5 Desventajas de los PLC

-Se necesita de un programador(Equipo y personal calificado.

-El costo inicial puede ser elevado en caso de procesos simples

23

4.6 Arquitectura de un PLC

MEMORIA DE

PROGRAMABATERÍA

FUENTE DE

ALIMENTACIÓN

INTERFACES

DE

ENTRADA

MEMORIA DE

DATOS

INTERFACES

DE

SALIDAS

MEMORIA

IMÁGENES

E/S

UNIDAD

CENTRAL

DE

PROCESO

TEMPORI-

ZADORES

CONTADORES

BUS INTERNO

24

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

La programación del PLC pasa por los siguientes pasos:

1.- Determinar que debe hacer el sistema de control y en qué orden

(por ejemplo, mediante un diagrama de flujo, una descripción

literal, GRAFCET, etc.).

2.- Identificar las señales de E/S del PLC y su tipo.

3.- Asignar direcciones de E/S e internas.

4.- Codificar el programa en instrucciones o símbolos intelegibles

por la unidad de programación.

5.- Transferir el programa a la memoria del PLC

6.- Depurar el programa y obtener una copia de seguridad

25

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

1.- Proporcional; (descripciones literales).

Enumeración literal de las acciones a desarrollar por el

proceso, expuesta secuencialmente y con indicación de

las condiciones de habilitación o validación en cada caso.

La alarma “S” debe activarse cuando el contacto “C” esté cerrado y

los contactos “A” y “B” en estados opuestos

26

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

1.- Proporcional; (descripciones literales).

2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).

La función algebraica de cada función de mando puede

obtenerse directamente a partir de las especificaciones,

aplicando métodos de síntesis basados en el álgebra de

Boode, que regula las relaciones entre señales binarias.

S = (A.B+A.B).C

27

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

1.- Proporcional; (descripciones literales).

2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).

3.- Gráficas; (esquemas de relés, ….)

A

B

C

B

A

N

L1

S

28

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

1.- Proporcional; (descripciones literales).

2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ….)

&A

B

&

>1

&

SC

29

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas.)

partir

Leer

:A;B;C

A=1 Y B=0no

A=0 Y B=1

no

si

S 0

C=1

sino

S 0

S 0

S 1

30

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,

Grafcet..) Es evolución del diagrama de flujo.

Etapa

nº0.0

transición

acciones

etiqueta

transición

acciones

31

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Etapa

nº0.1

inicio

Grafcet

Etapa

nº0.0

S

(A and notB or notA and B) and C

32

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,

Grafcet. LADDER.)

Variables:

X/Y; I/O;… :Variables de Entrada/Salida

M : Marcador, es interna , volátil o con protección

S : Operadores de paso

T : Relojes

C : Contadores.

33

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC LADDER.)

SET/RST

Símbolos:

Cargar/des... : X;Y;M;S;T;C

Salida : Y;M;S;T;C

Serie Y/ no : X;Y;M;S;T;C

Paralelo/no : X;Y;M;S;T;C

Enclavar/des..: Y;M;S;T;C

34

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,

Grafcet. LADDER.)

SA B

A B

C

35

4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC

Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:

1.- Proporcional; (descripciones literales).

2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).

3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,

Grafcet. LADDER.)

4,- Lenguajes de alto nivel: Con CPU cada vez más rápidas, potentes y

mayor capacidad de procesamiento, los PLC de gamas altas invaden

aplicaciones de los microcomputadores industriales.

BASIC, PASCAL, FORTRAN, C, C++, JAVA, Etc.

Con poderosas herramientas matemáticas a gran velocidad.

36

Cilindro

horizontal

Cilindro

vertical

Ls-H +

X1

Ls-H -

X2

Ls-V -

X4

Ls-V +

X3

partir

X5

SALIDAS:

Y1: Electroválvula - cil. Horiz. +

Y2: Electroválvula - cil. Horiz. -

Y3: Electroválvula - cil. Vert. +

Y4: Electroválvula - cil. Vert. -

Y5: Luz piloto

ENTRADAS:

X1: Sensor N.A.cil. Horiz. +

X2: Sensor N.A.cil. Horiz -

X3: Sensor N.A.cil. Vert. +

X4: Sensor N.A.cil. Vert. -

X5: Pulsador partir

37

DIAGRAMA DE TIEMPO

X1

X2

X3

X4

X5

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5