6_5_ Programador Logico Programable_ Plc
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ELECTRÓNICA DIGITAL APLICADA M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJÍA Material didáctico para alumnos de 6° semestre, materia ELECTRÓNICA DIGITAL APLICADA, de la carrera de Ingeniería Mecánica 6.5. CONTROLADORES INDUSTRIALES POR PLC´S
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ELECTRNICA
DIGITAL
APLICADA
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
Material didctico para alumnos de 6 semestre, materia ELECTRNICA DIGITAL
APLICADA, de la carrera de Ingeniera Mecnica
6.5. CONTROLADORES
INDUSTRIALES POR PLCS
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6.5.1 INTRODUCCIN A LOS PLCS
HISTORIA
Los PLC (Programmable Logic Controller) fueron desarrollados en respuesta a las necesidades de la automatizacin de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley. Antes de los PLC, el control, las secuenciacin, y la lgica para la manufactura de automviles era realizada utilizando rels, contadores, y controladores. El proceso para actualizar dichas instalaciones en la industria, ao tras ao era muy costoso y consuma mucho tiempo, y los sistemas basados en rels tenan que ser recableados por electricistas especializados.
En 1968 GM Hydramatic, de la divisin de transmisiones automticas de General Motors, ofert un concurso para una propuesta del reemplazo electrnico de los sistemas cableados por PLCs.
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CIRCUITO CONTROL DE MOTOR
Esto lo podemos lograr agregando un par de relevadores de retardo de
tiempo TD1 y TD2, cada uno de ellos puestos en paralelo con cada
contactor M1 y M2:
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6.5.1 INTRODUCCIN A LOS PLCS
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PLC EN CASA La tecnologa PLC aprovecha la red elctrica para convertirla en una lnea digital de alta
velocidad de transmisin de datos, permitiendo, entre otras cosas, el acceso a Internet
mediante banda ancha .
OTRO TIPO DE PLC:
Power Line Communications
Tambin conocido por sus
siglas PLC, es un trmino ingls
que se traduce como lneas
de comunicaciones a travs
de los cables de energa
elctrica domsticos, que
utilizan las compaas
suministradoras de energa
elctrica (CFE) en baja tensin
(127 V) para vender seales de
comunicacin, como Telfono,
Cable Visin, Internet, etc., a
travs de este suministro.
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.1 INTRODUCCIN A LOS PLCS
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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PLC DEFINICIN:
De una manera general se define el PLC como una dispositivo (mquina) electrnico diseado para CONTROLAR en tiempo real (en vivo) y en un medio industrial, PROCESOS SECUENCIALES de control.
SCADA: "Supervisory Control And Data Acquisition" (Control de
Supervisin y Adquisicin de Datos) .
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6.5.1 INTRODUCCIN A LOS PLCS
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Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de rea local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.
Existen varios lenguajes de programacin, tradicionalmente los ms utilizados es el diagrama lgica de escalera (Lenguaje Ladder).
En un esfuerzo por hacer los PLC de
fcil programacin, fue diseado el
lenguaje ladder (diagrama lgica de
escalera), para que un electricista
industrial o ingeniero, lograr visualizar
la simplicidad de la programacin de un
PLC con este lenguaje ladder.
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6.5.2 PROGRAMACIN DE PLCS
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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DIAGRAMA LGICA DE ESCALERA (Logic Ladder Diagrams)
Estos diagramas son lenguajes visuales que permiten llevar a
cabo la programacin de los PLC, donde en cierta forma, es
el punto de introduccin hacia las ramas de la robtica y la
mecatrnica.
Ejemplo de DIAGRAMA LGICA DE ESCALERA:
Considrese el siguiente
diagrama elemental de un motor
activado directamente con voltaje
de 120 V de corriente alterna
(ventilador, taladro, licuadora,
etc.), operado con un switch S.
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6.5.2 PROGRAMACIN DE PLCS
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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En el diagrama elctrico anterior, cuando el switch S se cierra, el
motor es energizado y comienza a funcionar, y cuando se abre,
el motor deja de funcionar. Con un poco de imaginacin,
podemos visualizar este diagrama como los barrotes de una
escalera, y en efecto este es posiblemente el diagrama tipo
escalera ms sencillo que podamos trazar.
En un diagrama lgica de escalera, la fuente de energa es representada por los dos Barrotes, Rieles, Buses, [(+),(-)], etc., verticales de una escalera, mientras que sus peldaos, escalones, etc., (horizontales) son utilizados para representar los circuitos de control.
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6.5.2 PROGRAMACIN DE PLCS
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Si convenimos en representar la accin de "encendido" del
interruptor S como una entrada simbolizada con la letra A y
la salida resultante (el encendido del motor) con un crculo y
una letra Y, el diagrama de escalera para el circuito anterior
ser el siguiente.
En resumen: Un diagrama de escalera puede contener barrotes al igual que una escalera verdadera. Cada peldao debe contener una o varias entradas, y una o varias salidas. La primera instruccin en un peldao, puesta del lado izquierdo, siempre debe representar la accin de una entrada, y la ltima instruccin de un peldao, puesta del lado derecho, siempre debe representar la accin de una salida.
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6.5.2 PROGRAMACIN DE PLCS
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EL PLC (Resumen)
El Controlador Lgico Programable es un cerebro de
control especializado en el manejo de entradas y salidas.
Su programacin es muy bsica y utiliza los diagramas
similares a los circuitos electromecnicos de
Contactores y la Algebra booleana.
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6.5.2 PROGRAMACIN DE PLCS
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CONTACTORES: NA, Normalmente Abierto
Tambin pueden ser interruptores normalmente cerrados NC
donde este representa una negacin lgica:
Para nuestra PROGRAMACIN, adoptaremos aqu la siguiente simbologa: X se usar para representar entradas. Y se usar para representar salidas. CR se usar para representar relevadores de control.
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DEL PLCS
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LENGUAJE DE PROGRAMACIN BOOLEANO
Este lenguaje se denomina tambin lenguaje literal, como
una lista de instrucciones o de mnemnicos. Una vez
obtenida la funcin lgica, el paso a LADDER o esquema
de contactos es muy sencillo.
De acuerdo con la lgebra de Boole, las sumas sern
contactos en paralelo, los productos contactos en serie y
las negaciones contactos normalmente cerrados.
El lenguaje booleano permite realizar operaciones aritmticas,
manejar datos, contar eventos, generar retardos, etc.
Proporciona un medio literal para la transcripcin
directa de funciones lgicas que definen una
secuencia de control.
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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FUNCIN LGICA AND (Es una multiplicacin Lgica, se
representa por un circuito serie).
A continuacin tenemos el equivalente de la Funcin Lgica AND,
en la cual es necesario que ambos interruptores X1 y X2 estn
cerrados para que la salida Y pueda ser activada:
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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FUNCIN LGICA OR (Es una suma lgica, se representa por un
circuito en paralelo).
A continuacin tenemos el equivalente de la Funcin Lgica OR
en un diagrama de escalera, en la cual si cualquiera de los
interruptores X1 X2 ambos, son cerrados el motor Y arrancar:
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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FUNCIN LGICA NOT
La funcin inversora NOT se puede implementar en un contacto
de entrada utilizando un interruptor que, en lugar de estar
normalmente abierto est normalmente cerrado, teniendo as
el equivalente de la funcin lgica NOT ya que es necesario
"encender" al interruptor X, abriendo el contacto para apagar el
suministro de energa a la salida Y:
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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Tenemos ahora el equivalente de las tres funciones lgicas (AND,
OR Y NOT) bsicas para los diagramas de escalera, con esto
podemos representar cualquier circuito lgico.
Ejemplo: La expresin Booleana: Y = AB'C,
cuya implementacin en un diagrama de escalera es:
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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La siguiente expresin Boleana:
Y = AB'C + A'BC, es:
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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Es importante tener en mente que la notacin que
hemos presentado aqu, aunque difundida en muchos
libros de texto, no es adoptada universalmente por
todos los fabricantes. Ejemplo de ello es el siguiente
diagrama de escalera que utiliza la notacin del
fabricante Allen-Bradley: ( Y=AB'C+A'BC)
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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RELEVADOR DE CONTROL [(CR) (Control Relay)]
Un relevador electromagntico (electroimn) de control es capaz
de activarse con un voltaje de 5 volts de corriente directa, los
contactos representativos de la salida del mismo que podran
operar y controlar un voltaje de 120 volts de corriente alterna
para alimentar un motor elctrico de uso pesado (como el
motor del elevador de un edificio) que consume una corriente
elctrica tan grande que posiblemente quemara la bobina del
relevador (la fundira) si estuviera directamente conectado.
Smbolo electrnico de Relevadores
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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RELEVADOR DE CONTROL [(CR) (Control Relay)]
Ejemplo, veamos ahora cmo
podemos representar la accin
de un relevador
electromecnico en un
diagrama de escalera.
Emplearemos en nuestro ejemplo
un relevador con bobina
accionada con 120 Volts de
C.A. (Corriente Alterna).
En este diagrama, cuando se cierra el interruptor X1 la bobina del
relevador CR1 es energizada, con lo cual el contacto normalmente
cerrado (N.C.) se abre cortando el suministro de energa a la salida Y1,
mientras que el contacto normalmente abierto (N.A.) se cierra
suministrndole energa a la salida Y2.
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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RELEVADOR DE CONTROL [(CR) (Control Relay)]
Logic Ladder Diagrams: Podemos simplificar el diagrama
anterior (con electroimanes), si
convenimos en representar tanto la
bobina del relevador (CR1) como la
de los contactos de salida del
mismo con el propio smbolo (CR1),
con uno abierto y el otro cerrado.
Entonces nuestro diagrama de
escalera toma el siguiente aspecto:
Se lee de la siguiente manera: En el primer peldao cuando se cierra el
interruptor X1 el relevador CR1 es energizado; al ocurrir esto el contacto
normalmente cerrado de CR1 en el segundo peldao se abre cortando todo
suministro de energa a la salida Y1, mientras que en el tercer peldao el
contacto normalmente abierto de CR1 se cierra suministrndole energa a la
salida Y2. M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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RELEVADOR DE CONTROL [(CR) (Control Relay)]
El ejemplo anterior se
puede representar
fsicamente sobre un
diagrama de escalera
real, tanto el interruptor
X1 que llamaremos A
como un relevador CR1,
tambin A y A', capaz
de accionar varias
salidas al mismo tiempo,
ver figura.
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DE PLCS
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RELEVADOR DE CONTROL [(CR) (Control Relay)]
Logic Ladder Diagrams
El circuito anterior se
puede representar con
un Diagrama Lgico
tipo Escalera. Tambin
se puede adicionar un
smbolo nuevo, el
indicador visual:
Este suele indicar que
la operacin fue
realizada. M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DEL PLCS
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LENGUAJE DE PROGRAMACIN BOOLEANO
Ejemplo de esquema LADDER para una determinada
ecuacin, sea la funcin M = A(B'+C)D', su circuito
lgico es:
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 PROGRAMACIN BSICA DEL PLCS
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LENGUAJE DE PROGRAMACIN BOOLEANO
Con LADDER un esquema de Paro y Marcha, se
logra ms simple si empleamos las bobinas de
SET para la marcha y RESET para paro, ver
figura:
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 INSTRUCCIONES LENGUAJE BOOLEANO
25 M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.3 EJEMPLO DE PROGRAMACIN
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Para la expresin: Y1 = Y3 + (X1. X2)
La representacin en lenguaje booleano se
observa en la siguiente tabla:
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.4 APLICACIONES PLCs
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Ejemplos de Control Automtico Simple
Automatizaciones simples como: dosificadores, alimentadores para mquinas, montacargas, lavadoras industriales y de automviles,
control de barreras, calefaccin, etc.
Control Automtico Medio Los casos de mediana complejidad donde se necesitan adems
seales analgicas y comunicacin, por ejemplo en mquinas
inyectoras, paletizadoras (empacadoras), cintas transportadoras, etc.
Control Automtico Complejo
Los Sistemas SCAD, son Sistemas de Supervisin, Control y Adquisicin de Datos, ("Supervisory Control And Data Acquisition), coloquialmente se llama Control Supervisorio a Control Remoto.
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.4 CONTROL DE MOTORES CON PLCS
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El botn del interruptor conectado a la entrada X1 funciona como el interruptor de "inicio", mientras que el interruptor conectado a X2 de entrada sirve como el "Stop". Otro contacto en el programa, llamado Y1, utiliza el estado de la bobina de salida como un sello de contacto de manera que el contactor del motor seguir siendo energizado despus de que el botn de "Inicio" sea liberado. En el estado inicial (secuencia 1) se puede ver el contacto normalmente cerrado X2 en un bloque de color, mostrando que se encuentra en un estado cerrado ("conduciendo electricidad").
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6.5.4 APLICACIONES
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SUPERVISIN REMOTA Se usa en aplicaciones de mayor
complejidad por ejemplo; supervisin
remota de subestaciones de energa
elctrica, estaciones de bombeo,
plantas potabilizadoras de agua,
sistemas de control de luces en
aeropuertos, lneas de produccin en
la industria automotriz, procesos en la
industria cementera, etc..Tambin se
requiere una gran cantidad de
entradas/salidas de diversa
naturaleza (discretas, analgicas,
termopares, pulsos de 40 Khz.) y un
programa de control extenso con
varios canales de comunicacin, por
lo general se recurre a PLCs del tipo
modular. M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.4 APLICACIONES
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EFECTO MEMORIA DE RETROALIMENTACIN
La aparicin de los efectos de memoria se llevan a cabo
con la retroalimentacin de seales en circuitos construidos
con funciones lgicas bsicas, lo cual nos puede llevar a
preguntarnos: Habr alguna manera en la cual tales
efectos puedan ser reproducidos mediante los diagramas
de escalera?, la respuesta es afirmativa, y podemos
empezar considerando el siguiente diagrama de escalera:
M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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6.5.4 APLICACIONES
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EFECTO MEMORIA DE RETROALIMENTACIN
PROCEDIMIENTO:
Al energizarse la bobina del relevador, el contacto
normalmente abierto CR1 en la parte inferior del diagrama
se cierra. Una vez que esto ocurre, cuando dejamos de
oprimir el botn X1 el relevador CR1 de cualquier modo
continuar energizado porque al estar energizado el
contacto CR1 del mismo relevador permanecer cerrado.
En efecto, el interruptor X1 ha dejado de ser relevante.
El relevador CR1 puede permanecer energizado gracias a
que l mismo est proporcionando lo necesario para que el
contacto CR1 permanezca cerrado, lo cual a su vez le
permite al relevador CR1 seguir energizado.
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6.5.4 APLICACIONES
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EFECTO MEMORIA DE RETROALIMENTACIN
USANDO COMPUERTAS
Esta retroalimentacin se puede representar con una
Compuerta al representar el relevador de control CR1, que
se ayuda "a s mismo" a permanecer encendido, es algo
que podemos llamar el efecto memoria en los diagramas
de escalera, donde para un compuerta se representa con el
siguiente smbolo:
Por lo tanto la entrada A como la salida del circuito eran inicialmente cero,
al aplicar un "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en
"1" aunque la entrada A sea regresada a cero.
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6.5.4 APLICACIONES
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EFECTO MEMORIA DE RETROALIMENTACIN
COMO ELIMINAR LA MEMORIA:
El relevador CR1 queda activado permanentemente no
habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original,
solo s y s, sea apagado por completo todo el sistema.
Podemos hacerlo con el simple hecho de agregar un
interruptor adicional X2' de la siguiente manera:
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6.5.4 APLICACIONES
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EFECTO MEMORIA DE RETROALIMENTACIN
COMO ELIMINAR LA MEMORIA:
En un diagrama de escalera anterior:
Si empleamos los esquemas de SET para la marcha y
RESET para paro, y las compuertas lgicas.
El diagrama de la pagina anterior, se puede el eliminar
la memoria con el siguiente arreglo:
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6.5.4 APLICACIONES RESUMEN
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Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su
montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su
posterior y rpida utilizacin, hacen que su aplicacin sea
muy extensa, ejemplos:
Maniobra de mquinas
Maquinaria industrial de plstico
Mquinas transfer
Maquinaria de embalajes, peletizadoras.
Maniobra de instalaciones:
Instalacin de aire acondicionado, calefaccin...
Instalaciones de seguridad
Sealizacin y control:
Chequeo de programas
Sealizacin del estado de procesos, etc..
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M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
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FIN SCADA y Automatizacin de Sistemas de Potencia
SCADA Systems play a vital role by monitoring and controling industrial
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FIN SCADA PLC, SOLUCIONES
SCADA - CIMPLICITY 8.0.GE CIMPLICITY is a client/server based visualization and
control solution that helps you visualize your operations.
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FIN
INTEGRACIN DE SISTEMAS PLC-SCADA
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FIN
SISTEMA SCADA en el Centro de Operacin y Control de Redes de Distribucin
Pedregal, de la extinta Luz y Fuerza del Centro.
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M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA 40
BIBLIOGRAFA (1)
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M. en C. DONACIANO QUINTERO MEJA 41
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Manual de Electrnica
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7. El libro prctico de los generadores, transformadores y motores elctricos - Gilberto Harper Enrquez.
M en C. DONACIANO QUINTERO MEJA 16 02 2012
