CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES

DESCRIPCIÓN Y ASPECTOS DE SELECCIÓN

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC

Aparece con el propósito de eliminar o reducir el costo que implicaba la operación de un sistema de control basado en relés

Bedford associates propuso a la industria automotriz una solución llamada ¨modular digital controller¨ (MODICON)

MODICON 084: El primer PLC producido comercialmente

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC

Sistemas de control por relé

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC

Lógica por relés – desventajas:

Tiempo de vida limitado

Mantenimiento estricto

Poco flexible

Difícil cableado

Localización de fallas dispendiosa

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC

MODICON 084 – 1.968

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC

MODICON 084 – 1.968

Fácilmente configurables

Larga vida útil

Resistente a ambientes difíciles

Basado en elementos de estado sólido y no en relés

La siguiente etapa era la comunicación entre ellos: aparición de MODBUS

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCONCEPTO

Computador especializado para control de máquinas y de procesos

Dispositivo electrónico

Programable

Utilizado dentro de entornos industriales

Controla máquinas y/o procesos lógicos de manera secuencial

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCDEFINICIÓN

Según IEC 61131:

Un autómata programable es un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones aritméticas, con el fin de controlar, mediante entradas y salidas, digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos.

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCOBJETIVOS INICIALES

Reemplazar la lógica de relés para control industrial

Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos

Actuar como intermediario entre los computadores y el proceso

Diagnóstico de fallas y alarmas

Controlar y comandar tareas peligrosas y repetitivas

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCALCANCE

Originalmente utilizados en aplicaciones donde las señales involucradas eran discretas

Aplicaciones de control discreto y secuencial

El poder de procesamiento aumentó, por lo tanto fue posible utilizarlos para control de baches y control de procesos

Inicialmente no justificaban costo en aplicaciones pequeñas

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCBENEFICIOS

Menor cableado

Reducción de costos de operación y paradas de planta

Mayor facilidad para mantenimiento y puesta en servicio de sistemas

Flexibilidad en configuración y programación – manufactura flexible

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCENTORNO

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCBENEFICIOS

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

La complejidad de los PLC va en aumento

Se registran aumentos de costos en la capacitación a los programadores

La creación de programas grandes es cada vez más compleja

Los sistemas de programación son cada vez más complejos

La programación de los PLC se acerca cada vez más al perfil de los PC Se requiere de normalización para evitar excesiva complejidad

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

ESTÁNDAR: IEC 61131-3

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTÁNDAR: IEC 61131-3

Resume los requerimientos de los sistemas modernos basados en PLC (hardware y sistema de programación)

Involucra métodos de programación tanto nuevos como existentes

Guía de programación, no conjunto de reglas

Conjunto extenso de requerimientos, los fabricantes deben declarar qué partes del estándar cumplen (al menos un paquete básico)

Hay una mejor comunicación entre fabricantes de Hw y Sw

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTÁNDAR: IEC 61131-3

Menor riesgo de desarrollos inapropiados

Supone menores tiempos de desarrollo

Permite a los usuarios trabajar con máquinas de varias marcas

Facilita la elección de sistemas de programación, por tener similitudes conceptuales

COMPARACIÓN FUNCIONAL

PLC vs LOGICA DE RELÉS

¿Se requiere de flexibilidad en la lógica de control?

¿Se requiere de alta confiabilidad?

¿Hay restricciones en el espacio disponible?

¿Se requiere de recolección de datos?

¿Se tiene la necesidad de modificaciones rápidas?

¿Hay opciones de crecimiento futuro?

PLC vs PC

El PLC ha sido diseñado para ambientes industriales

El hardware y software del PLC ha sido diseñado para fácil entendimiento del personal de planta

El PLC se ve limitado ante transferencias de grandes montos de datos

El PLC se ve limitado ante aplicaciones con elevadas exigencias de cálculos matemáticos

El PC dispone ahora de dispositivos para uso industrial

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRUCTURA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRUCTURA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

Constituye el cerebro del sistema

Consiste de un procesador para implementar la lógica de control, y para control de comunicación entre módulos

Diseñado para que el sistema deseado pueda ser implementado en forma de lógica de relés

Acepta entradas de diferentes sensores, ejecuta el programa y envía los comandos apropiados para los dispositivos de salida

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE ENTRADA

Conforman la interface por la cual los equipos de campo pueden ser conectados al controlador

Interfaz de señales analógicas, discretas, trenes de pulsos, control de movimiento, etc.

Interfaces aisladas galvánicamente y sin aislar

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE ENTRADA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE SALIDA

Conforman la interface mediante la cual los dispositivos de salida son conectados al controlador

Interfaz de señales analógicas, discretas, trenes de pulsos, control de movimiento, etc.

Interfaces aisladas galvánicamente aisladas y sin aislar, en DC y AC

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS ESPECIALES

Módulos de conteo rápido

Módulos de comunicaciones

Control de movimiento

Señales de temperatura

Módulos de potencia

Tarjetas procesadoras de propósito específico

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCTIPOS DE MEMORIA

Mapa de memoria, o memoria de trabajo: el conjunto de todas las posiciones de memoria direccionables por la CPU. Su longitud depende de:

Capacidad de direccionamiento de la CPU

Número de entradas / salidas a conectar

Longitud de la memoria de usuario utilizada

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCTIPOS DE MEMORIA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCNUMERO DE I/O

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – CATEGORÍAS

Micro PLC: Hasta 32 señales de E/S

Pequeños PLC: Entre 32 y 128 E/S

PLC gama media: Entre 64 y 1024 E/S

PLC gama alta: Entre 512 y 4096 E/S

PLC gama muy alta: Entre 2048 y 8192 E/S

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (1)

¿Soporta el controlador la cantidad de señales del proceso? - Dimensionamiento en hardware

¿Soporta las funciones requeridas por el proceso? - conteo rápido, E/S analógicas, almacenamiento de información, bus de campo

¿Se cuenta con la suficiente memoria para almacenar los datos producidos por la automatización? - Históricos, datos calculados, variables intermedias

¿Se estima que el programa a ejecutar cabe dentro del espacio de memoria de programa?

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCICLO DE SCAN

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCICLO DE SCAN

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

Control supervisorio: Es aquel desempeñado por el operador, quien debe conocer el sistema de control, relacionado con:

. Distribución de la arquitectura del sistema. Tipos de controles

predominantes. Tipo de variables asociadas. Distribución de datos

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

Control de lazo cerrado: El tipo de control más usual, se toma medición de un sensor, y se efectúan acciones correctivas por medio de una actuador

Control por actuadores en paralelo: utilizado para alcanzar rápidamente el valor del setpoint, a través del uso simultáneo de varios actuadores

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

Control de relación: utilizado para lograr mezclas exactas entre dos productos. Habitualmente utiliza dos sensores y un actuador

Control en cascada: Se cuenta con un controlador para una variable principal y otro para una secundaria. Se analiza y mejora la dinámica de una variable manipulada, en perjuicio de la variable principal

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL

Control selectivo: Garantizar el trabajar en los rangos de seguridad para las diferentes variables

Control anticipativo: Se mide una o varias variables de entrada del lazo, y en función de ello se trabaja el actuador

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (2)

¿Qué tipo de proceso se tiene?

¿Cuál es su inercia?

¿Qué tipo de control / estrategia de control debe adoptarse?

¿Cuántos lazos de control deberán implementarse?

¿Cuál es el impacto frente a un fallo?

¿Se debiera usar cableado centralizado o descentralizado?

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (3)

¿Cuál es la velocidad de procesamiento del controlador?

¿Cuál es su mínimo scan time?

¿Cuál es el tiempo de ejecución de las acciones de control?

¿Es la velocidad de procesamiento lo suficientemente grande como para proveer un scan time adecuado?

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (4)

¿Con qué sistemas o equipos va a interactuar el controlador?

¿Qué opciones de comunicación se requieren para dicha interacción?

¿Qué tipo de información intercambiará, en qué montos y con qué frecuencia?

¿Qué tan confiable deberá ser el enlace con los equipos o sistemas implicados?

¿Qué tipo de redundancias deberán implementarse?

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCNecesidades de comunicación

¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?

¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?

¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?