Colegio Nacion al de Educación Profesional Té · PDF file• OMRONMR SERIE...

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INSTALACIÓN DE PLC’s

Tecnologías de la Información 1

Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica

Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido Transversal:

Instalación de PLC’s (INPLO)

Profesional Técnico-Bachiller en Mantenimiento de Equipo de Cómputo

y Control Digital

Capacitado por:

PT-Bachiller




Educación-Capacitación Basadas en Competencias Contextualizadas

e-cbcc

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PARTICIPANTES

Director General José Efrén Castillo Sarabia

Secretario Académico Marco Antonio Norzagaray

Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional

Gustavo Flores Fernández

Coordinador de las Áreas de Automotriz, Electrónica y

Telecomunicaciones e Instalación y Mantenimiento

Jaime G. Ayala Arellano

Autores Consultores Formo Internacional, S. C.

Revisor Técnico Alfonso Cruz Serrano

Revisor Pedagógico Virginia Morales Cruz

Revisores de Contextualización Agustín Valerio Armando Guillermo Prieto Becerril

Electricidad y Electrónica y Tecnologías de la Información Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido Transversal para las Carreras de Profesional Técnico Bachiller en Electrónica Industrial y Profesional Técnico-Bachiller en Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control Digital.

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D.R. a 2005 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.

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ÍNDICE Participantes

I. Mensaje al alumno 6

II. Como utilizar este manual

III. Propósito del módulo autocontenido transversal

IV. Normas de competencia laboral

V. Especificaciones de evaluación

VI. Mapa curricular del módulo autocontenido transversal

Capítulo 1 Identificación de requerimientos para la instalación de PLC’s.

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje

1.1.1 Consideraciones y reglas de direccionamiento del fabricante.

• Siemens.

• Omnron.

• Festo Neumatic.

• Allen Bradley.

• Mitsubishi.

1.1.2 Análisis comparativo de características básicas de PLC´s.

• Festo Neumatic.

• Allen Bradley

• Siemens.

• Omnron.

• Mitsubishi.

1.2.1 Normas de Seguridad e Higiene.

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• Del fabricante.

• Normas oficiales.

• Material y equipo protector

1.2.2 Normas de instalación y ensamble. . (

• Técnicas.

• Del fabricante.

• De conexiones.

• Identificación.

• Aplicación.

Prácticas de ejercicio y Listas de Cotejo del capitulo I

Resumen

Autoevaluación de conocimientos del capitulo 1

Respuestas a la autoevaluación de conocimientos

Capítulo 2 Instalación física de PLC’s. 56


2.1.1 Sección de entrada y salida.

• Tipos de módulos

− De entrada. Es 2.1.1 no 2.1.4

− De salida. Quitar numero 4

− De función especial.

• Tipos de entradas salidas

− Entradas digitales.

− Salidas digitales.

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• Características principales para una E/S discreta.

• Entradas salidas analógicas

− Representación de datos analógicos.

2.1.2 Entradas salidas especiales.

• Modulo de alta velocidad.

• Modulo de interrupción de entrada.

• Modulo de control de temperatura.

• Modulo ASCII Basic

• Modulo de motor de pasos.

• Modulo de servomotor.

• Modulo PID.

• Módulos de E/S remotas.

• Modulo de Fuzzy logic.

• Modulo de inyección de moldeo.

2.1.3 Ensamble de equipos periféricos y elementos complementarios.

• Equipo periférico.

− Disposición de elementos.

− Utilización de herramientas.

− Equipo auxiliar.

• Elementos complementarios.

− Cables.

− Conectores.

− Radiadores.

− Circuitos Impresos.

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• Parámetros característicos para el control de calidad.

2.2.1 Selección de conductores eléctricos.

• Cables.

• Alambre.

• Calibre de conductores eléctricos.

2.2.2 Bastidores de montaje.

• Estructura básica.

• Tipos de Bastidores de montaje.

2.3.1 Comunicación síncrona.

• RS – 232 (ANSI/EIA

• RS – 422 (EIA RS

• RS – 485 (EIA

2.3.2 Enlace universal para unidades remotas (RIO)

• CAN (Controller area network).

• Devicenet.

• Control distribuido.

• Control supervisorio.

• Interface del operador

− Panel para operador.

• Pantalla sensible al tacto Touch screen.

Prácticas de ejercicio y Listas de Cotejo del capitulo 2

Resumen

Autoevaluación de conocimientos del capitulo 2


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Capítulo 3 Verificación de la instalación del PLC’s, mediante pruebas de inicialización.


3.1.1.

Equipo de programación de PLC.

• Características generales.

• Partes que lo componen

• Alimentación

• Interfaces de comunicación.

− Estándares internacionales.

− PCMK.

− PIC.

− KF3.

− KF2.

3.1.2 Direccionamiento de entradas y salidas.

• ALLEN -BRADLEYMR PLC-5

• ALLEN BRADLEYMR SLC-500

• OMRONMR SERIE C200H

• MODICOMMR SERIES 984-A120

• GEMR SERIES

• Direccionamiento en redes industriales

3.1.3 Programación y pruebas de controladores lógicos programables.

• Diagrama de contactos o diagramas de escalera (LAD).

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− Redes, referencias y carreras.

• Diagrama de bloques de función (CSF).

• Lista de instrucciones (LST).

• Texto estructurado (ST)

• Diagrama de funciones secuencial (SFC).

• Programación de PLC’s

− Aproximación sistemática para un programa en PLC.

− Diseño de software de aplicación.

• Valoración de flacos.

− Valoración de flancos de subida.

− Valoración de flancos de caída.

• Verificación del funcionamiento del PLC.

− Puesta a punto.

− Localización de averías.

3.2.1 Diagramas de instalación.

• Diagramas de bloques.

• Diagramas de flujo.

• Diagramas del fabricante.

3.2.2 Componentes del PLC.

• El procesador.

− Parametrización.

− Características.

− Tipos.

• Memoria.

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− Estructura de memoria

• Tablas de datos.

• Fuentes de poder.

3.3.1 Verificación física.

• Verificación de conexiones.

• Cotejo de componentes.

3.3.2 Aplicación de pruebas de funcionamiento.

• Instrumental para pruebas de funcionamiento

− Voltímetro

− Ohmetro.

− Contadores de pulsos.

− Generador de señales.

− Generador de pulsos.

− Otros.

• Verificación de instalación eléctrica.

• Verificación de polaridad.

• Comprobación de polaridad en interruptores.

• Resistencia de aislamiento.

3.3.3 Puesta a punto.

• Verificación de variables.

• Identificación de rangos de tolerancias.

• Pruebas de arranque.

• Comparación de información técnica.

• Prueba de mesa.

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• Medición de resistencia.

Prácticas de ejercicio y Listas de Cotejo del capítulo 3

Resumen

Autoevaluación de conocimientos del capítulo 3


Glosario de Términos E-CBNC

Glosario de Términos E-CBCC

Glosario de Términos Técnicos

Referencias Documentales

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I. MENSAJE AL ALUMNO

¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL DE “INSTALACIÓN DE PLC’s”!

Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral.

Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida.

El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.

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II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico.

Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este módulo autocontenido transversal.

Analiza el Propósito del módulo autocontenido transversal que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al PSP que te lo explique.

Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso -módulo autocontenido transversal para considerar que has alcanzado

los resultados de aprendizaje de cada unidad.

Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual.

Analiza el apartado «Normas Técnicas de competencia laboral, Norma técnica de institución educativa».

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Revisa el Mapa curricular del módulo autocontenido transversal. Está diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando.

Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales

la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular.

En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.

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IMÁGENES DE REFERENCIA

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el PSP Redacción de trabajo

Comparación de resultados con otros compañeros

Repetición del ejercicio

Trabajo en equipo Sugerencias o notas

Realización del ejercicio Resumen

Observación Consideraciones sobre seguridad e higiene

Investigación de campo Portafolios de evidencias

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III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL

Al finalizar el módulo, el alumno instalará controladores lógicos programables previamente configurados, a partir del conocimiento de los dispositivos periféricos para el análisis y selección de las diversas formas de instalación de estos dispositivos.

Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán con la incorporación de competencias básicas y competencias clave, que le permitan al alumno comprender los procesos productivos en los que está involucrado para enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica, responsable y propositiva; así como, lograr un desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos personal y profesional y convivir de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad.

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IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL

Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del módulo autocontenido transversal de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones:

• Acércate con el PSP para que te permita revisar su programa de estudio del módulo autocontenido transversal de la carrera que cursas,

para que consultes el apartado de la norma requerida.

• Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido transversal, esté diseñado con una NTCL.

• Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del módulo autocontenido transversal esté diseñado con una NIE.

V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño.

Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además

de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.

Al término del módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, 1 1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que

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el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral.

Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).

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VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO TRANSVERSAL Modulo:

Unidades de Aprendizaje.

Resultados de Aprendizaje

1.1 Identificar las características que presentan PLC's de diversas

marcas, a partir de su evaluación. 12 hrs.

1.2 Manejar documentación técnica de instalación de PLC's, de acuerdo con la normatividad correspondiente.

14 hrs.

2.1 Identificar las respuestas de entrada salida, las ranuras y las terminales, que se interrelacionan con el PLC, a partir de su análisis.

20 hrs.

2.2 Seleccionar el tipo de alambrado y bastidores de montaje para el PLC, de acuerdo con sus características.

8 hrs.

2.3 Comunicar al PLC con otros dispositivos en base al seguimiento del manual de instalación.

18 hrs.

3.1 Verificar las secuencias de los ciclos de barrido del PLC y los tiempos de duración aproximados para cada evento, empleando los diagramas de escalera.

18 hrs.

Instalación de PLC’s

108 hrs

1. Identificación de requerimientos para la

l ó d

3 Verificación de la instalación del PLC, mediante

36 hrs

2. Instalación física de PLC’s.

46 hrs26 hrs

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3.2 Verificar la configuración del PLC, mediante la aplicación de pruebas físicas.

8 hrs.

3.3 Verificar la instalación del PLC, mediante la realización de pruebas de inicialización y puesta a punto.

10 hrs.

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IDENTIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS PARA LA INSTALACIÓN DE PLC’s.

Al finalizar el capítulo, el alumno identificará los requerimientos básicos para la

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instalación de PLC’s, necesarios para su adecuada instalación.

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MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Modulo:






14 hrs.


20 hrs.


8 hrs.


18 hrs.


18 hrs.


108 hrs


3. Verificación de la instalación del PLC, mediante

36 hrs


46 hrs26 hrs

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8 hrs.


10 hrs.

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SUMARIO

CONSIDERACIONES Y REGLAS DE DIRECCIONAMIENTO DEL FABRICANTE.

ANÁLISIS COMPARATIVO DE CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE PLC´S.

NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE. NORMAS DE INSTALACIÓN Y

ENSAMBLE.

RESULTADO DE APRENDIZAJE

1.1 Identificar las características que presentan PLC's de diversas marcas, a partir de su evaluación.

1.1.1 CONSIDERACIONES Y

REGLAS DE DIRECCIONAMIENTO DEL FABRICANTE.

• Siemens.

• Omnron.

• Festo Neumatic.

• Allen Bradley.

• Mitsubishi.

Todos los PLC’s del mercado se basan en el principio de lectura cíclica de programa. A diferencia de las computadoras, donde un programa está orientado a objetos y no tiene porque ejecutarse completamente, los PLC si que efectúan el recorrido completo del programa almacenado salvo, como veremos más adelante se encuentren instrucciones de interrupción o salto que modifiquen este comportamiento inicial.

− P76

Un PLC bajo tensión puede mantenerse en uno de los siguientes estados de funcionamiento (modos de operación):

RUN: El PLC ejecuta normalmente el programa de usuario con tenido en su memoria.

— Las salidas evolucionan ON/OFF según el estado de las entradas y las órdenes del programa.

— Los temporizadores y contadores programados operan con normalidad.

STOP: La ejecución del programa se detiene por orden del usuario.

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— Las salidas pasan a estado 0FF.

— Las posiciones internas (relés, registros), contadores y temporizadores mantienen su estado en memoria interna.

— En el paso a RUN, todas las posiciones internas, excepto las mantenidas, o protegidas contra pérdidas de tensión, pasan a estado 0FF.

ERROR: El PLC detiene la ejecución por un error de funcionamiento, y queda bloqueado hasta que se corrige el error.

— las salidas pasan a estado 0FF.

— corregido el error, el PLC sale de este modo bien por reset de puesta en tensión u ordenado des de la CPU, bien por comando enviado desde la unidad de programación.

El modo STOP es normalmente utilizado para servicios de mantenimiento o diagnóstico, al congelar el funcionamiento del PLC sin pérdida de la información contenida en su interior, que puede entonces ser

visualizada desde la unidad de programación.

El modo de operación del PLC puede ser controlado desde conmuta dores situados en la misma CPU, o desde la unidad de programación, con el envío de los comandos adecuados.

Ambas posibilidades pueden encontrarse simultáneamente en PLC’s de gamas media y alta, mientras que los modelos compactos de gama baja suelen incluir sólo la segunda.

Algunos PLC’s compactos no disponen de conmutadores para el cambio de modo, aunque pueden sustituirlos por interruptores externos que se leen a través de puntos de la interfaz de entradas, asignados para esta función mediante los parámetros de con figuración.

Tras la puesta en tensión, el PLC pasa a modos RUN o HALT/ LSTOP, dependiendo del modelo y de la configuración del mismo. En cualquier caso, las conmutaciones RUN/STOP pueden ser forzadas por el usuario des de la unidad de programación o desde los interruptores previstos a tal efecto sobre la CPU.

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Si en el intento de puesta en marcha o paso a estado RUN el PLC de- tecla algún mal funcionamiento sobre aparato (conexiones, alimentación, wc.) o sobre el programa (sintaxis), no se mantiene el estado RUN y la CPU cae en ERROR..

La relación en que los distintos modos, indica los cambios entre ellos con los códigos:

SIS: cambio de modo ordenado por el sistema monitor.

CPU: cambio de modo ordenado por usuario desde conmuta dores de la CPU.

PRO: cambio de modo ordenado por usuario por comandos desde la unidad de programación.

El PLC puede disponer de una (Unción de Reset que, activada desde la CPU o desde la unidad de programación, borra todas las posiciones in ternas, incluso las mantenidas, y deja al PLC totalmente reinicializado para comenzar a ejecutar el programa.

Normalmente, y puesto que en el modo RUN no puede modificarse el programa

de usuario (solamente es posible en PLC’s con programación On-Line), el aparato debe estar en modo FIALT/STOP cuando se desea introducir o modificar un programa de aplicación.

La comprobación del modo de funcionamiento se realiza fácilmente sobre unos LED incorporados en la CPU, por observación de su estado apagado, encendido o parpadeante, facilitando las labores de mantenimiento y puesta a punto en caso de error.

Usualmente se cuenta con tres posibles disposiciones de estos indicadores LED, correspondientes a otros tantos PLC’s Izumi FA-2J, Matsushita FP1, y Télémecanique TSX 17-20, respectivamente.

Algunos PLC’s incluyen indicadores específicos para monitorización del estado de las conexiones E/S, de la memoria de programa, de funcionamiento de la CPU, etc., lo que facilita la identificación rápida de la avería, aunque siempre puede leerse el código o identificador de error desde la unidad de programación.

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PARA CONTEXTUALIZAR CON:

• Competencia analítica:

Diferenciar las reglas de direccionamiento del fabricante.

− Elabora un resumen sobre las diferencias en las reglas de direccionamiento de diferentes fabricantes de PLC’s.

− Resalta en rojo el fabricante y las diferencias encontradas.

− Identifica la relevancia entre las divergencias detectadas y compara la información.

• Competencia Lógica:

Desarrollar su capacidad de análisis abstracto para interpretar la información técnica.

− Compara con tus compañeros de clase el nivel de análisis que

realizaron para diferenciar las reglas de direccionamiento de acuerdo al fabricante.

− Escucha con atención la justificación del análisis que hicieron y compáralo con el que realizaste para detectar las diferencias.

− Elabora un cuadro sinóptico con base en el análisis sobre las diferencias de reglas de direccionamiento de los fabricantes. Recuerda que un cuadro sinóptico te permite identificar claramente la información relevante sobre un tema y tiene la siguiente estructura:

• Competencia de calidad:

Desarrollar una

TEMA

Subtema

Subtema

Subtema

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actitud de calidad humana.

− Imagina que eres un médico y que tienes frente a ti diferentes pacientes con un mismo síntoma (reglas de direccionamiento), pero cada uno lo manifiesta de manera diferente.

− Reporta en una tabla las características del síntoma (reglas de direccionalidad) desde el punto de vista profesional y tipifica las divergencias y entre cada uno de los pacientes (fabricantes)

− Ten presente que cada señalamiento que realices repercutirá en la salud (conocimiento sobre la operación) de cada uno de los pacientes.

− Señala en otro apartado de la tabla las razones por las cuales hiciste cada señalamiento.

− Recuerda que toda actividad requiere de decisiones oportunas

y responsabilidad para su desarrollo.

• Competencia para la vida:

Mostrar una actitud tolerante al intercambiar ideas con sus asociados.

− Desarrolla un ensayo donde expliques la importancia de compartir ideas sobre los temas analizados en equipo, así como la importancia que esto tiene para el desarrollo de actividades conjuntas y la construcción de aprendizajes.

− Enfatiza en la importancia de aplicar la asertividad en la exposición de ideas y puntos de vista y los beneficios que tiene para la confirmación de conocimientos y el desarrollo de habilidades verbales.

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1.1.2 ANÁLISIS COMPARATIVO DE CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE PLC´S.

La gama de PLC de Siemens comprende diversos sistemas de automatización pequeños (Micro-PLCs) que se pueden utilizar para numerosas tareas. La figura muestra un Micro-PLC S7-200.

PLC S7- 200

Gracias a su diseño compacto, su capacidad de ampliación, su bajo costo y su amplio juego de operaciones, los

Micro-PLCs S7-200 se adecuan para numerosas aplicaciones pequeñas de control. Además, los diversos tamaños y fuentes de alimentación de las CPUs ofrecen la flexibilidad necesaria para solucionar las tareas de automatización.

A continuación se mencionan algunas características de PLC Siemens, a si como su interfaz, en la tabla 1.1.

Tabla 1.1 características e interfaz Siemens.

Características comparativas de algunos PLC de la familia S7-200 se presentan en la tabla 1.2

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Tabla 1.2 Familia S7-200

• Omnron.

Tabla 1.3 Características de un PLC y su interfaz OMRON.

• Telemecanique.

Tabla 1.4 Características de un PLC y su interfaz Telemecanique.

El funcionamiento del PLC es, salvo el proceso inicial que sigue a un Reset, de tipo secuencial y cíclico, es decir, las operaciones tienen lugar una tras otra, y se van repitiendo continua mente mientras el PLC esté bajo tensión.

La figura muestra esquemáticamente la secuencia de operaciones que ejecuta el PLC, sobre la que se de fine el llamado ciclo de operación con aquellas que se repiten indefinidamente.

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Ciclo de funcionamiento general de un PLC.

Como se muestra en la figura, antes de entrar en el ciclo de operación el PLC realiza una serie de acciones comunes ( “power on sequence”), que tratan fundamentalmente de inicializar los estados del mismo y de chequear el hardware.

Estas rutinas de chequeo, incluidas en el monitor ROM, comprueban:

— el bus de conexión de las unida des de E/S,

— el nivel de la batería, sí ésta existe,

— la conexión de las memorias in ternas del sistema,

— el módulo de memoria exterior conectado, si existe.

Si se encuentra algún error en el chequeo, se activa el LED de error y queda registrado el código del mismo. El funcionamiento puede quedar interrumpido en ese punto, según la gravedad del error.

Comprobadas las conexiones, se inicializan las variables internas:

— se ponen a 0FF las posiciones de memoria interna (excepto las mantenidas o protegidas contra pérdidas de tensión),

— se borran todas las posiciones de memoria imagen E/S,

— se borran todos los contadores y temporizadores (excepto los mantenidos o protegidos contra pérdidas de tensión).

El tiempo total empleado en ejecutar estas rutinas de inicialización es siempre menor que 1 segundo.

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Fig. 1.3 Tiempos de puesta en marcha.

Como ejemplo, la figura muestra los tiempos de puesta en marcha de un PLC Mitsubishi (microPLC’s) en tres circunstancias:

— arranque simultáneo con la puesta en tensión,

— arranque tras la puesta en tensión,

— arranque desde el estado STOP.

Transcurrida la secuencia de inicialización, y si no han aparecido errores, el PLC entra en el ciclo de operación, constituido por aquellas

operaciones que se ejecutan continuamente. Este ciclo puede considerarse dividido en tres bloques:

— proceso común,

— ejecución del programa de usuario,

— servicio a periféricos.

En el primero de ellos se comprueba el reloj de guarda y realizan los chequeos cíclicos de conexiones y de memoria de programa, protegiendo al sistema contra:

— errores de hardware (conexiones I/O, ausencia de memoria de pro grama, etc.),

— errores de sintaxis (programa imposible de ejecutar).

El reloj de guarda («watchdog») es un temporizador interno no accesible por el usuario que tija el tiempo máximo de ejecución de un ciclo de operación. Si este temporizador alcanza el valor prefijado, entre 0,1 y 0,5 s según modelos, el PLC pasa al estado STOP y se ilumina el indicador de error.

Posibles causas para la activación del reloj de guarda pueden ser:

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— existencia de algún error de sin taxis en el programa, de forma que nunca se alcanza la instrucción END.

— bloqueo de la comunicación con periféricos externos,

— avería en el funcionamiento de la CPU, etc.

El chequeo cíclico de conexiones comprueba los siguientes puntos:

— niveles de las tensiones de alimentación

— estado de la batería, si existe, y

— buses de conexión con las interfaces EJS.

En el chequeo de la memoria de programa se comprueban la integridad de la misma y los posibles errores de sintaxis y gramática:

— mantenimiento de los datos, comprobados con el «checksum»,

— existencia de la instrucción END de fin de programa,

— estructuras de salto y anidamiento de bloques correctas,

— códigos de instrucción correctos, etcétera

Este proceso común no supera normalmente 1 o 2 milisegundos de tiempo.

En el segundo bloque de operaciones, ejecución del programa de usuario, se consultan y actualizan los estados de las entradas y las salidas y se elaboran las órdenes de mando a partir de ellos, por ejecución secuencial de las instrucciones del programa. El tiempo de ejecución de este bloque de operaciones es la suma del:

— tiempo de acceso a interfaces de

E/S,

— tiempo de escrutación del programa que a su vez dependen, respectivamente, de:

— número y ubicación de las interfaces de E/S,

— longitud del programa y tipo de CPU que lo procesa.

El tiempo de acceso a las interfaces depende de si éstas están cableadas como locales o remotas (conectadas a

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la CPU por el bus interno, o a través de procesadores de comunicaciones), y del número de entradas/salidas insta ladas.

En un PLC compacto o modular con interfaces locales, este tiempo es del orden de 5 ms, aunque puede variar significativamente de uno a otro modelo.

El tiempo de ejecución del programa depende del tipo de instrucciones que se procesan, siendo mayor en caso de instrucciones aritméticas o de manipulación de datos, y del modelo de CPU que lo ejecuta, reduciéndose si el PLC utiliza procesadores a medida o personalizados («custom») en vez de microprocesadores estándar.

La tabla 5.1 muestra los tiempos de ejecución de instrucciones, en micro segundos, de la gama de PLC’s OMRON. Los tiempos más bajos corresponden a la ejecución de las instrucciones básicas (AND, OR, etc.), y los más largos a los de manipulación de datos, contadores y temporizadores.

El tercer bloque de operaciones dentro de un ciclo de ejecución, el servicio a

periféricos externos, sólo es atendido si hay pendiente algún intercambio con el exterior.

Estos periféricos se comunican con el PLC bien directamente, a través de un conector situado sobre la CPU, bien a través de procesadores de comunicaciones específicos, que soportan los protocolos de comunicación des cargando a la unidad de control de esta tarea.

La comunicación a través del conector incorporado queda reservada casi exclusivamente para la unidad de programación, aunque existen productos de mercado (por ejemplo, visualiza dores y terminales de operador) directamente conectables a esta línea. La conexión con otros periféricos se realiza normalmente a través de procesadores de comunicaciones, que permiten el enlace con:

— Computadoras.

— Impresoras.

— Visualizadores de plasma o siete segmentos.

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— Lectores de códigos de barra.

— Otros PLC’s, etc.

Una vez establecida la comunicación, la CPU dedica un tiempo limita do, de 1 a 2 ms, en atender al intercambio de datos. Si este tiempo no fuera suficiente, el servicio queda interrumpido hasta el siguiente ciclo (Fig. 5.5).

Esta suspensión del servicio puede llegar a ser apreciable en procesos de monitorización de estados, cuando la unidad de programación u otro periférico específico pretende visualizar la evolución de las variables en el PLC, dando como resultado la aparición de un retardo entre el estado de los LED indicadores de señal en las interfaces de E/S y la información visualizada sobre la unidad externa. Para el resto de servicios, conexión con impresora, con monitores o visualizadores industriales, etc., los retardos resultan inapreciables.


Desarrollar su capacidad de

diserción y deducción lógica para identificar las diferencias entre PLC’s.

− Elabora una tabla o cuadro comparativo que describa la estructura de PLC’s similares, fabricados por diferentes marcas y la forma de interpretarlos.

− Recuerda que la información que derive de este análisis deberá ser comentada con tus compañeros de clase, para compartir las razones por las cuales lograste establecer las diferencias entre los equipos de diferentes fabricantes.

• Competencia emprendedora:

Fomentar entre los alumnos, cambios de actitud al trabajar en equipo para evaluar las características de los PLC’s.

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− Luego de las actividades realizadas en el aula, realiza un recordatorio de los sucedido y comentado con tus compañeros.

− Visualiza la escena y recuerda con detalle lo que cada uno de los integrantes de equipo comentó sobre las características de los PLC’s, los gestos que mostraron al exponer su punto de vista, el tono de voz, los ademanes que lo acompañaba.

− Analiza si la actitud de tus compañeros y la propia fueron adecuadas conforme a los principios de respeto y responsabilidad. En una escala de favorable y desfavorable evalúa la actitud de cada uno de los integrantes del equipo.

− Ahora intenta reproducir la escena con un ejercicio de imaginación y modifica aquellas actitudes que hayan resultado desfavorables, de tal forma que el diálogo entre los integrantes sea cordial y provechoso.

− Comenta con tus compañeros en

el aula sobre la experiencia de realizar este ejercicio.

− Elabora un informe donde destaques la importancia sobre las actitudes favorables para el desempeño de toda actividad.


Desarrollar su sentido de responsabilidad al seleccionar PLC’s.

− Observa en cada una de las actividades que realizas el nivel de responsabilidad vertido en cada una de ellas.

− Considera los señalamientos de seguridad e higiene que se requiere para el desarrollo de toda actividad, la normatividad aplicable, los lineamientos establecidos en clase por el PSP y la calidad con la que desarrollas las actividades individuales y grupales.

− Conforme a lo anterior, determina

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el grado de responsabilidad y cómo se caracteriza al realizar la selección del PLC’s.

− Explica las implicaciones que tendría el desarrollo de actividades sin el cumplimiento de los aspectos de seguridad y normatividad.

− ¿Tiene algún impacto en tu desempeño cumplir fielmente con estos aspectos.

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1.2 Manejar documentación técnica de instalación de PLC's, de acuerdo con la normatividad correspondiente

1.2.1 NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE.

Una característica fundamental de los equipos eléctricos industriales es su robustez electromagnética. Entre las normas de protección electromagnética más importantes que un dispositivo debe cumplir en un ambiente industrial están las que hacen referencia a la compatibilidad electromagnética, definida como la aptitud de un dispositivo, aparato o sistema para funcionar en forma satisfactoria en su entorno electromagnético, sin producir por si mismo perturbaciones electromagnéticas intolerables en otros aparatos que se encuentren en dicho entorno.

La Normativa Europea Armonizada, conjunto de especificaciones de carácter técnico en compatibilidad y susceptibilidad electromagnética, no obligatorias, adoptadas por CENELEC/EN, están recogidas en la Directiva Comunitaria de Compatibilidad Electro magnética 89/336/CEE, y modificaciones 91/263/CEE y 92/31/CEE, que limitan los niveles de emisión de perturbaciones electromagnéticas y establecen la inmunidad del equipo frente a la recepción de las mismas.

Si el equipo está además conectado a red debe ser capaz de trabajar con distintos voltajes y variaciones importantes de los mismos, soportar sobre. tensiones, cortes y transitorios en las líneas de alimentación, etc. (recomen daciones IEC 65A).

La normalización EMC recogida por la Directiva Europea 89/336/CEE es el resultado del trabajo de distintos organismos, como la Comisión Electro técnica Internacional (LEC), que engloba a 47 países con dos centenares de comités y subcomités de estudio, y el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica

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(CENELEC), que está formado por los países de la Unión Europea más los países miembros de la Asociación Europea de Libre Comercio (EFTA), que elabora las normas europeas (EN) agrupando las normativas nacionales.

Al LEC pertenece el Comité de Estudios 77, que trata de los problemas de compatibilidad electromagnética dividiéndolos en seis apartados principales; por ejemplo, SC 77/A hace referencia a los ensayos de inmunidad de armónicos, SC 77/B trata de los transitorios eléctricos en ráfagas, y así sucesivamente.

También miembro del IEC es el Co mité Internacional Especial para las Perturbaciones Radioeléctricas (CLSPR), entre cuyos subcomités des tacan los CISPR/A y CISPRJB, que elaboran las normas para los equipos de medida y equipamiento industrial en general, respectivamente.

Al mismo organismo pertenece el subcomité SC 65 A, que elabora las normas de los ensayos de inmunidad de equipos industriales, como computadoras, PLC, entre otros.

Miembro del Comité Europeo de Normalización (CEN), CENELEC elabora las normas que hacen referencia a los equipos eléctricos y electrónicos. Para evitar duplicidades con el IEC, los trabajos que aprueba uno de ellos quedan automáticamente aprobados por el otro.

Las publicaciones fundamentales del CEN contienen las normas emitidas por el organismo, y sirven de documento de referencia para los comités de productos, ya que definen las exigencias y los métodos de ensayo aplicables a las familias de productos. Por ejemplo, CISPR22 hace referencia a los límites y métodos de medida de perturbaciones radioeléctricas producidos por equipos de tratamiento de la información, como son los PLC’s o PLC’s, terminales de operador, computadoras industriales, entre otros.

La tabla A4. 1 muestra el conjunto de normas, según estos diferentes organismos, que hacen referencia a compatibilidad y susceptibilidad electro magnética en el medio industrial.

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Tabla A41 Compatibilidad y susceptibilidad electromagnética.

Los mínimos que el equipo debe cumplir para ser electromagnéticamen te seguro se recogen en la especificación NAMUR (Normen Aussch Me und Regeltechnick), a la que se refieren muchos de los productos de fabricación europea y alemana en particular.

En cuanto a seguridad eléctrica, los equipos deben cumplir alguna de las

especificaciones VDE 0805 5.80, EN 60.950, IEC 950, TÜV OS, etc., o ser conformes CE a la Directiva Comunitaria correspondiente.

El hecho de que encontremos cada vez con mayor frecuencia PLC's en las más variadas aplicaciones habla muy bien de la confiabilidad de éstos.

Pero no se debe olvidar que cualquier equipo electrónico está sujeto a condiciones muy variadas de funcionamiento, las cuales no siempre son las ideales, y que en determinadas circunstancias pueden provocar un malfuncionamiento errático, transitorio o permanente.

Por este motivo, es que las SEGURIDADES de las máquinas o procesos automatizados,

- fines de carrera

- contactos de puertas

- pulsadores de emergencia

JAMAS deben ser procesadas por un equipo electrónico, sino que deben actuar directa mente sobre las alimentaciones de válvulas, contactores, entre otros.

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Los riesgos mecánicos o hidráulicos son tan importantes como los eléctricos, por lo que deben ser tenidos muy en cuenta a la hora de planear la ubicación de los elementos de seguridad.

Otro punto importante es el de las tensiones utilizadas para el comando.

Hoy día es frecuente encontrar contactores, válvulas, y sensores acondicionados para trabajar en 24VCC ó 24VCA.

La utilización de bajos voltajes no es caprichosa y debe ser considerada seriamente en cualquier automatización moderna. La tensión de 24VCC debe provenir de un transformador/rectificador.

No utilice Autotransformadores.

La puesta a tierra de los equipos es muy importante, ya que garantiza una vía segura para drenar

Posibles corrientes letales provenientes de equipos con fugas en sus aislaciones.

La condensación de agua puede transformar un tablero en un elemento

de alto riesgo, por lo que, de ser posible, deben tomarse los recaudos para su correcta ventilación y, en el caso de goteos, asegurar su estanqueidad.


• Competencia Científico – teórica:

Identificar los conceptos de accidente, lesión, choque eléctrico y descarga eléctrica.

− Reúne una serie de revistas y periódicos para que realices un collage que represente un conjunto de imágenes que describan un accidente, una lesión, un choque eléctrico y una descarga eléctrica. Pégalo en la pared del salón de clases y describe al grupo las características de cada uno de estos conceptos con ayuda del collage, así como las acciones iniciales que deben realizarse en una situación de emergencia con

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esas características.

− Pega el collage en tu casa donde se localiza tu espacio de estudio y ten presente las precauciones para evitar este tipo de situaciones.


Desarrollar su capacidad de discernir al analizar las reglas del fabricante.

− En el manual del fabricante de PLC’s realiza una búsqueda de información sobre los aspectos de seguridad e higiene a considerar.

− Realiza un análisis de cada una de las consideraciones de seguridad recomendadas para la manipulación de PLC’s y destaca aquellas que sean de alta prioridad.


Representar de manera clara y concisa las diferentes normas a considerar en la manipulación de PLC’s.

− Realiza un dibujo sobre la normatividad de seguridad e higiene aplicable a la manipulación de PLC’s.

Dicho dibujo deberá considerar el equipo de seguridad personal a utilizar, el quipo de seguridad industrial involucrado, y los métodos o procedimientos para la manipulación o manejo de los equipos.

1.2.2 NORMAS DE INSTALACIÓN Y ENSAMBLE.

• Normas Técnicas.

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Desde el punto de vista mecánico, la instalación del PLC deberá cumplir las siguientes condiciones:

— No estar sometido a vibraciones o choques intensos.

— No soportar cargas estáticas o pesos apoyados sobre su estructura.

— No deberá servir de soporte de cables u otros elementos de maniobra.

— No deberá estar sometido a esfuerzos por efecto del cableado.

— Los conductos o rejillas de ventilación no deberán estar tapados por cables u otros elementos de maniobra.

Así pues, debe fijarse el PLC en el armario o panel de forma que quede firme y alejado de grandes contactores, interruptores u otros dispositivos que puedan producir niveles de vibración fuertes al maniobrar. En caso necesario, deberán montarse soportes elásticos que amortigüen dichas vibraciones.

• Normas del fabricante.

Deberán guardarse distancias de seguridad entre el PLC y otros elementos de maniobra, cableado y/o señalización contenidos en el mismo panel, de forma que aquél quede alejado de focos de calor y permita una buena ventilación (ver el apartado de condiciones climáticas).

El PLC deberá colocarse, cuan do no existan otras condiciones que lo impidan, en la parte media baja del armario de control y nunca encima de transformadores u otros equipos de potencia que desprendan gran cantidad de calor.

• Normas de conexiones.

Desde el punto de vista eléctrico deben respetarse las distancias entre partes activas sometidas a tensión para garantizar un perfecto nivel de aislamiento entre circuitos separados. Estas distancias de seguridad suelen variar según la norma que se tome como referencia, pero sus valores deberán estar dentro de los márgenes, especifica dos en las tablas, tomados de las normas VDE y CSA-UL.

Las normas de IEC y UNE especifican distancias de aislamiento parecidas a la

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VDE-1 10, pero éstas suelen indicarse para cada tipo de aparato o instalación. Así, por ejemplo, UNE 20-314 es general para instalaciones de BT; IEC-255 y UNE 21-136, para relés; UNE

20-400, IEC-436, para equipos informáticos, UNE 20-5 14, IEC-65, para equipos electrónicos en general, etc.

• Normas de Identificación y Aplicación.

La instalación del PLC debe hacerse teniendo en cuenta las condiciones de ambiente que éste puede so portar sin riesgo de deterioro o de envejecimiento acelerado del mismo. Los aspectos más importantes a tener en cuenta son:

a) Condiciones climáticas. Los límites de utilización de la mayor parte de equipos electrónicos industriales son los siguientes:

— Temperatura ambiente entre O y 40°C (excepcionalmente algunos equipos soportan entre —10 y 55°C.

— Humedad relativa inferior al 85 o 90%. Si el nivel de humedad es

relativamente elevado, deberán preverse resistencias calefactores para evitar la condensación y evitar cambios bruscos de temperatura.

— Evitar la exposición directa al sol del equipo.

— Cuando el equipo se instale en el interior de un armario, se deberá hacer un cálculo de potencias disipadas por la totalidad de los dispositivos incluidos en dicho armario (relés, contactores, lámparas, etc.) y deberá preverse la ventilación necesaria para disipar el calor generado. A titulo orientativo el caudal de ventilación necesario puede tomarse de 6 metros cúbicos/minuto por cada kilovatio de potencia disipada.

b) Polución ambiental. Debe evitarse la instalación del PLC en los siguientes ambientes, estableciendo las medidas correctoras que para ello fueran necesarias:

— Ambientes polvorientos o que contengan partículas metálicas en suspensión.

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— Atmósferas de gases corrosivos o inflamables.

— Ambientes donde exista vapor de agua u otras substancias quími cas en fase de vapor.

— Ambientes salinos o ácidos que produzcan corrosión.

— Ambientes donde exista electricidad estática, o campos eléctricos o magnéticos fuertes, ya que esto puede dañar los circuitos MOS del PLC.

c) Ruido electromagnético. Entendemos por ruido electromagnético cualquier tipo de perturbación eléctrica que puede alterar el funcionamiento correcto del PLC introduciendo señales extrañas en sus circuitos in ternos.

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PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO

Unidad de aprendizaje

1

Práctica número 1

Nombre de la práctica

Arrancador Estrella/Triángulo con temporizador

Propósito de la práctica

Al finalizar la práctica, el alumno identificará los elementos básicos de un circuito con PLC’s, para uso en sistemas de arranque

Escenario Taller de Electrónica.

Duración 2 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta

• Hojas de papel tamaño carta

• Lápiz

• Pluma

• Goma

• Sacapuntas

• Regla graduada

• Tabla porta papel

• Computadora.

• Tarjeta adaptadora de la red.

• PLC

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Procedimiento

Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio

• Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente

verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún

motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su

equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica.

Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo y uutilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa

adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.

• Casco, gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva y mascara antigases. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para

ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.

Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado:

• Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán.

El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica:

• La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada

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Procedimiento actividad desarrollada.

• La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución.

Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica: • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos

importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc.

• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.

• Explicando el procedimiento a sus compañeros y tratando de ayudarse mutuamente en la comprensión de los conocimientos implícitos.

• Ejecutando el procedimiento, tantas veces como sean necesarias, hasta hacerlo con precisión. • Pasando en forma rotatoria por el aprendizaje de enseñar.

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Procedimiento

Desarrollo de la práctica:

1. Organizar al grupo en equipos de trabajo con un mínimo de 3 y un máximo de 6 alumnos.

2. Preparar el equipo a emplear, los instrumentos de medición, las herramientas y los materiales en las mesas de trabajo, por equipo de alumnos.

Repasar las reglas de seguridad, con el cuidado necesario y determinar los puntos en los cuales se desea realizaran las observaciones.

3. Identificar la configuración del PLC seleccionado o asignado por el PSP.

Figura 1: Conformación del PLC.

4. Solicitar los materiales y elementos de ensamble descritos por el PSP.

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Procedimiento

5. Realizar la técnica cableada, de acuerdo a lo descrito en la figura 1. Por una parte tenemos el circuito de fuerza, que alimenta el motor, y por otra el circuito auxiliar o de mando, que realiza la maniobra de arranque de dicho motor.

Figura 2: Técnica cableada a implementar.

6. Realizar el mismo montaje de forma programada, de acuerdo a la fa figura 2.

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Procedimiento

NOTA: El circuito de fuerza es exactamente el mismo que en la técnica cableada. Sin embargo, el de mando será sustituido por un PLC programable, al cual se unen eléctricamente los pulsadores y las bobinas de los contactores. La maniobra de arranque la realizara el programa que previamente se ha transferido al PLC.

Figura 3: Montaje programado.

7. Realizar las pruebas de funcionamiento indicadas por el PSP.

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Procedimiento

8. Verificar la señal de salida del circuito.

9. Realizar la desconexión de los equipos e instrumentos empleados.

10. Guardar los instrumentos y herramientas utilizados en la práctica.

11. Limpiar el área de trabajo.

12. Elaborar un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Lista de cotejo de la práctica Número 1.

Arrancador Estrella/Triángulo con temporizador

Nombre del alumno

Instrucciones

A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Si No No

Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.

Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.

1. Preparó el equipo a emplear, los instrumentos de medición, las herramientas y los materiales en las mesas de trabajo.

2. Identificó a configuración del PLC seleccionado o asignado por el PSP.

3. Solicitó os materiales y elementos de ensamble descritos por el PSP.

4. Realizó a técnica cableada, de acuerdo a lo descrito en la figura 2.

5. Realizó el mismo montaje de forma programada, de acuerdo a la fa figura 3.


7. Verificó la señal de salida del circuito.

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Desarrollo Si No No

Aplica8. Realizó la desconexión de los equipos e instrumentos empleados,

de manera apropiada.

9. Comentó al grupo sus conclusiones y obtuvo el consenso en el análisis para completar los reportes correspondientes.

10. Guardó apropiadamente los instrumentos, herramientas y materiales utilizados en la práctica.

11. Limpió su área de trabajo.

12. Elaboró el informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

Participó de manera activa en las estrategias de construcción del aprendizaje recomendadas.

Realizó la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

Observaciones:

PSP:

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Hora de inicio:

Hora de término:

Evaluación:

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1

Práctica número 2


Arrancador Estrella/Triángulo con temporizador con PLC mejorado.


Al finalizar la práctica, el alumno realizará mejoras a un circuito con PLC’s, para uso en sistemas de arranque


Duración 2 hrs.



• Lápiz

• Pluma

• Goma

• Sacapuntas

• Regla graduada


• Computadora.

• Tarjeta adaptadora de la red.

• PLC

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Procedimiento






Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo y uutilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa






El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica:

• La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada

PT-Bachiller




Procedimiento actividad desarrollada.

• La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución.

Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica: • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos





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Procedimiento





3. Identificar la respuesta del circuito antes armado.


5. Armar el mismo arrancador paro/marcha realizado con un PLC mediante otra configuración, de acuerdo al circuito mostrado en la figura 1. En él se ve que ambos pulsadores y el relé térmico auxiliar son abiertos.

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Procedimiento

Figura 1: arrancador paro/marcha realizado con un PLC.


7. Verificar la señal de salida del circuito.





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Arrancador Estrella/Triángulo con temporizador mejorado.

Nombre del alumno

Instrucciones


Desarrollo Si No No





2. Identificó la respuesta del circuito antes armado.

3. Solicitó os materiales y elementos de ensamble descritos por el PSP.

4. Armó el mismo arrancador paro/marcha realizado con un PLC mediante otra configuración, de acuerdo al circuito mostrado en la figura 1.



7. Realizó la desconexión de los equipos e instrumentos empleados, de manera apropiada.

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Desarrollo Si No No

Aplica8. Comentó al grupo sus conclusiones y obtuvo el consenso en el análisis

para completar los reportes correspondientes.




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Desarrollo Si No No

Aplica Participó de manera activa en las estrategias de construcción del

aprendizaje recomendadas.


Observaciones:

PSP:

Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

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RESUMEN

Las instrucciones lógicas elementales basadas en el álgebra de Boole, comunes a todos los PLC, se complementan con otras secuenciales preprogramadas por el fabricante y de uso general en automatización, como son los registros, temporizadores, contadores y biestables set-reset.

Estas instrucciones, junto con otras de manipulación de bytes, como las comparaciones y transferencias sencillas, constituyen lo que se llama lenguaje básico del PLC, suficiente para programar la mayor parte de sus aplicaciones.

Como ampliación a las anteriores, otras instrucciones avanzadas, disponibles en lenguajes más potentes o destinadas a PLC de gamas altas, permiten desarrollar cálculos aritméticos complejos y comunicación transparente con el exterior, permitiendo utilizar el PLC en aplicaciones en que se necesite manipulación exhaustiva de variables numéricas.

Por último, están las instrucciones especiales, muchas veces particulares para cada marca o PLC: diagnósticos, restricciones de acceso al programa, control del reloj de guarda. Aunque pueden no ser imprescindibles para la función de control, su empleo facilita la programación y ayuda a la personalización del programa resultante.

Todas ellas, más las instrucciones de control de secuencia de programa (saltos, subrutinas, interrupciones, etc.), y junto con las reglas sintácticas y ortográficas que regulan empleo, forman el cuerpo de los lenguajes del PLC, tan completos y potentes que en ocasiones permiten confundir a esta máquina con un pequeño computadora industrial.

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AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1

1. ¿Menciona que son las interfaces de entrada y salida?

2. ¿Menciona la clasificación de las interfaces de entrada y salida?

3. ¿Menciona el rango de parámetros de entradas y salidas de un PLC de gama baja?

4. ¿Menciona que expresa un diagrama escalera?

5. ¿Qué es un diagrama de funciones?

6. ¿Menciona un ejemplo de instrucción Aritmética sin importar el modelo de PLC?

7. ¿Menciona dos instrucciones de control de programa y menciona cual es su función?

8. ¿Menciona cuantos y cueles son los campos que necesitan los temporizadores para su programación?

9. ¿Menciona algunas aplicaciones típicas de los contadores?

10. ¿Menciona que es un transductor?

11. ¿Qué tipo de transductor detecta una magnitud de tipo posición lineal o angular?

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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. Las interfaces de entrada y salida establecen la comunicación entre la unidad central y el proceso, filtrando, adaptando y codificando de forma comprensible para dicha unidad estas señales procedentes de los elementos de entrada, y decodificando y amplificando las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviadas a tos elementos de salida.Dada la enorme cantidad de variantes que pueden presentarse en las señales de proceso, es evidente que deberá existir también un gran número de tipos de interfaces, tanto de entradas como de salidas.

2. Las interfaces pueden clasificarse de diferentes formas, las cuales son:.

Por el tipo de señales:

— Digitales de 1 bit.

— Digitales de varios bits.

— Analógicas.

Por la tensión de alimentación:

Por el aislamiento:

Por la forma de comunicación con la unidad central:

3. El rango de parámetros que manejan los PLC de gama baja en las entradas y salidas son:

Entradas:

— Corriente continua a 24 o 48 Vcc.

— Corriente alterna a 110 o 220 Vca.

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— Analógicas de 0-10 Vcc o 4-20 mA.

Salidas:

— Por relé.

— Estáticas por triac a 220 Vca máximo.

— Colector abierto para 24 o 48 Vcc.

— Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.

4. Un diagrama escalera expresa la relaciones de señales binarias como una sucesión de contactos en serie y en paralelo. El diagrama de contactos o diagrama en escalera, puede ser introducido en la unidad de programación mediante un editor de símbolos gráficos.

5. Un diagrama o plano de funciones es la representación de las tareas de automatización utilizando los símbolos contenidos en normas como por ejemplo: DIN 40700 y DIN 40719.

6. Las operaciones Sumar enteros de 16 bits y Restar enteros de 16 bits suman/restan dos enteros de 16 bits, arrojando un

Resultado de 16 bits (OUT).

En KOP y FUP: IN1 + IN2 = OUT

IN1 – IN2 = OUT

En AWL: IN1 + OUT = OUT

OUT–IN1=OUT

7. Algunas instrucciones básicas de control de programa son:

END condicional

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La operación condicional Finalizar programa principal, finaliza el programa en función de la combinación lógica precedente.

Operandos: Ninguno

Tipos de datos: Ninguno

Nota: La operación END condicional se puede utilizar en el programa principal, pero no en subrutinas ni en rutinas de interrupción.

STOP

La operación STOP finaliza inmediatamente la ejecución del programa haciendo que la CPU cambie de RUN a STOP.

Operandos: Ninguno

Si la operación STOP se ejecuta en una rutina de interrupción, ésta se finalizará inmediatamente ignorando las interrupciones pendientes. Las demás acciones en el ciclo actual se completan, incluyendo la ejecución del programa principal. El cambio de RUN a STOP se produce al final del ciclo actual.

8. Para su programación los temporizadores necesitan definir 3 campos:

Nombre de la función

Numero del elemento

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Parámetros de selección

9. Algunas aplicaciones típicas de los contadores son:

Conteo de sucesos

Control de stocks

Divisores de frecuencia

Estadísticas de producción

10. 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.

11. El transductor que detecta una posición lineal o angular es:

Potenciómetro

Encoders

Sincro y resolver

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INSTALACIÓN FÍSICA DE PLC’s.

Al finalizar el capítulo, el alumno instalará PLC’s en sistemas controlados

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electrónicamente, identificando sus características físicas y técnicas básicas, considerando la información de manuales.

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MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Modulo:






14 hrs.


20 hrs.


8 hrs.


18 hrs.


18 hrs.

3.2 Verificar la configuración del PLC, mediante la aplicación de 8 hrs.


108 hrs



36 hrs


46 hrs26 hrs

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pruebas físicas.


10 hrs.

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SUMARIO

SECCIÓN DE ENTRADA Y SALIDA. ENTRADAS SALIDAS ESPECIALES. ENSAMBLE DE EQUIPOS

PERIFÉRICOS Y ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS.

SELECCIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

BASTIDORES DE MONTAJE.



2.1.1 SECCIÓN DE ENTRADA Y SALIDA.

• Tipos de módulos

− De entrada.

Las interfaces de entradas y salidas establecen la comunicación entre la

unidad central y el proceso, filtrando, adaptando y codificando de forma comprensible para dicha unidad las señales procedentes de los elementos de entrada, y decodificando y amplificando las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida.

Tomando en cuenta la enorme cantidad de variantes que pueden presentarse en las señales de proceso, es evidente que deberá existir también un gran numero de tipos de interfaces tanto de entradas como de salidas.

Las interfaces pueden clasificarse de la siguiente forma:

Por el tipo de señal

o Digitales de 1 bit

o Digitales de varios bits

o Analógicas

Por tensión de alimentación

o De corriente continua

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o De corriente continua a colector abierto

o De corriente alterna

o Salidas por relé

Por el aislamiento

o Con separación galvánica

o Con acoplamiento directo

Por la forma de comunicación con la unidad central

o Comunicación en serie

o Comunicación en paralelo

Por la ubicación

o Locales

o Remotos

En la gama de pequeños PLC, el tipo de interfaces disponibles suele ser más limitado, siendo las más frecuentes, clasificadas por entradas las siguientes:

Entradas

o Corriente continua a 24 o 48 V cc

o Corriente alterna a 110 o 220 V ca

o Analógicas de 0-10 V cc o 4-20 mA

Las interfaces de entrada digitales son aquellas que conectan el PLC con señales de proceso de tipo binario o con grupos de señales binarias formando palabras. Un PLC esta adaptado especialmente a las señales binarias, hasta el punto de que ésta es la característica más peculiar.

Las señales de entrada todo-nada proceden, por lo general, de contactos electromecánicos (interruptores, pulsadores, finales de carrera, entre otras).

Una característica importante a tener en cuenta en las interfaces de entradas binarias son los márgenes de ruido, los cuales son rangos de valores que pueden tomar dicha señal siendo interpretada como nivel 1 ó 0. Este nivel permite determinar el máximo nivel de perturbación que

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puede superponerse a una señal de entrada sin que el sistema lógico interprete erróneamente su valor.

Las entradas de tipo PNP trabajan, con lógica positiva. La conexión de las señales de campo a las terminales de entrada del PLC se efectúa de las siguientes formas:

• Se unen por un extremo todos los interruptores. Este extremo se conoce como común de campo o común de interruptores y se conecta, para la interfaz PNP, al polo positivo de la fuente de alimentación de E/S.

• El otro extremo de cada uno de los interruptores se conecta a las distintas terminales de entrada del PLC

• Internamente en la interfaz, varios circuitos de entrada suelen estar unidos por un extremo, por lo que sólo se dispondrá de un terminal por entrada y uno común a todas ellas que se conoce como común de la interfaz. En las entradas PNP dicho común de la interfaz

debe conectarse al polo negativo de la fuente de alimentación E/S.

Este tipo de interfaces suelen trabajar con tensiones de 12, 24, 48 o 110 Vcc. El estado de las entradas suele estar indicado por un diodo LED que enciende cuando estas tienen tensión aplicada. Esta comprobación es realmente útil para la comprobación y mantenimiento del equipo.

− De salida.

Las interfaces de salida de tipo lógico son aquellas que conectan al PLC con los accionamientos del proceso tales como relés, electroválvulas, etc. Una característica común a todos ellos suele ser que disponen de un buffer, o registro donde el procesador escribe una sola vez por ciclo el valor 1 ó 0 según corresponda por programa. Así, el mencionado registro constituye el bloque lógico de enlace entre la lógica interna y la interfaz.

Las interfaces de salida se pueden clasificar

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Según los componentes utilizados como salida podemos distinguir dos grupos:

o Interfaces de salida estáticas.

Estas emplean algún tipo de semiconductor para conmutar la salida. Según la naturaleza de la tensión de salida pueden ser para corriente continua y para corriente alterna.

o Interfaces de salida por relé

Este tipo es valido tanto para corriente alterna como para corriente continua y proporciona siempre un aislamiento galvánico entre la salida y la lógica interna. Es, el tipo de salida más empleado por los PLC.

Según la separación galvánica entre el circuito de salida y la lógica interna podemos clasificar las interfaces en: salidas acopladas directamente

y salidas con aislamiento galvánico.

− De función especial.

Frente a las entradas /salidas de uso general que conectan el PLC con señales estándar de planta, las entradas/salidas especiales permiten la interfaz con elementos sensores o actuadores que entregan o reciben señales particulares, por su forma o por su aplicación.

La selección de los rangos entrada/salida especiales y de los modos de funcionamiento se realiza mediante micro interruptores integrados en el modulo, o mediante parámetros enviados por programa, limitándose la comunicación por la CPU desde este momento al intercambio de datos de entrada/salida. Si se ha de decidir alguna acción respecto a estos datos, Fuera de las evidentes de adaptación, filtrado y tratamiento especifico, la responsabilidad corresponde siempre a la CPU.

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Fig. 2.1Intercambio de datos de E/S.

• Tipos de entradas salidas

Las interfaces de entrada digitales son aquellas que conectan el PLC con señales de proceso de tipo binario (conectado / desconectado o abierto / cerrado), o con grupos de señales binarias formando palabras.

El PLC, como sucesor de muchos sistemas antiguos basados en relés, está especialmente adaptado a las señales binarias, hasta el punto de que ésta es quizás la característica más peculiar que le distingue de otros sistemas de control industriales como puedan ser los de robótica, máquinas-herramienta o incluso de los sistemas informáticos. Uno de los

criterios de clasificación de los PLC esta precisamente en el número de entradas/salidas (binarias) y su CPU (unidad central de proceso) suele estar especialmente adaptada al tratamiento de bits.

Las señales de entrada todo-nada proceden, por lo general, de contactos electromecánicos (interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.) y las salidas suelen atacar a bobinas de electroimanes (relés, electroválvulas, etc). Ambos suelen estar alimentados con tensiones alternas entre 24 y 220 VCA o tensiones continuas de 24 a 110 VCC. La interfaz para estas señales suele ser básicamente una interfaz de hardware de tipo unidireccional, en el caso de entradas destinadas a captar los niveles (alto o bajo) de tensión y convertirlos a niveles lógicos TTL (0 a 5 V) y en el caso de las salidas haciendo la conversión inversa.

Una característica a valorar para estos tipos de interfaces es la separación galvánica entre los circuitos internos del PLC, que

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operan a niveles TTL, y los circuitos externos. En la práctica, la mencionada separación exige tener fuentes de alimentación se paradas para la lógica interna del PLC y para las E/S. Dichas fuentes de alimentación pueden estar contenidas ambas dentro del propio PLC. Puede también utilizarse una alimentación externa para alimentar las E/S o incluso alimentaciones independientes para entradas y salidas.

• Características principales para una E/S discreta.

Dentro de las interfaces de entrada para señales binarias, podemos distinguir los siguientes tipos:

Según la tensión de alimentación pueden ser.

De corriente continua (CC): Los valores de tensión más frecuentes son 12, 24,48 y 110 VCC.

De corriente alterna (CA): Los valores de tensión más

frecuentes son 24, 48, 110 y 220 VCA.

Para los de CC y según la polaridad de la fuente de alimentación conectada al común, podemos distinguir los tipos:

PNP: Común de alimentación a negativo (lógica positiva).

NPN: Común de alimentación a positivo (lógica negativa).

Según el aislamiento de la interfaz:

Con aislamiento galvánico: Alimentaciones completamente se paradas de las E/S y de la lógica interna. Dicho aislamiento se suele conseguir mediante un optoacoplador, que suele admitir tensiones de prueba desde 1500 hasta 5000 V, según los casos.

De acoplamiento directo: Señales sin aislamiento galvánico que requieren, por tanto, unir el común de alimentación de E/S al cero de la lógica interna. Este tipo de acoplamiento está prácticamente en desuso por las

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razones que se han comentado anteriormente.

La descripción detallada de cada uno de estos tipos de interfaces se hará a continuación, estudiando un circuito típico de cada uno de ellos.

Una característica importante a tener en cuenta en las interfaces de entradas binarias son los márgenes de ruido, que se definen como sigue. El margen de ruido de una señal lógica es el rango de valores que puede tomar dicha señal siendo interpretada

Como 0 o 1. Este parámetro permite determinar el máximo nivel de perturbación que puede superponerse a una señal de entrada sin que el sistema lógico interprete erróneamente su nivel lógico. Cabe distinguir dos márgenes de ruido:

— Margen de ruido estático: Aplicable

a señales que permanecen durante un tiempo significativamente mayor que la constante de tiempo de respuesta del circuito interfaz. En general, los márgenes de ruido para el nivel “0” lógico y para el nivel 1 lógico pueden

ser distintos, tal como se indica a continuación.

Se define el margen de ruido estático del nivel “0”, como el rango de valores, para una tensión de entrada permanente, que la interfaz interpretará como nivel lógico “0”. Análogamente, se define el margen estático de ruido del nivel 1, como el rango de valores de tensión de entrada permanente que la interfaz interpretará como 1 lógico.

Para tensiones de entrada comprendidas entre ambos márgenes de ruido, la interfaz dará un estado lógico indeterminado y, por tanto, la señal de entrada podría ser interpretada erróneamente por el PLC. Los márgenes de ruido dependen, en general, de la tensión de entrada de la interfaz siendo mayor cuanto más grande sea aquella.

Margen de ruido dinámico: aplicable a señales transitorias cuya duración es inferior a la constante de tiempo de respuesta a la interfaz

Para transitorios de corta duración, se admiten mayores fluctuaciones de la entrada sin que se interprete un cambio de estado lógico.

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Fig. 2.2 E/S discreta

• Entradas salidas analógicas

− Representación de datos analógicos.

No todos los PLC son capaces de manipular señales analógicas, pero es frecuente que existan módulos de ampliación para los tipos compactos o tarjetas analógicas en los tipos de rack, que sí son capaces de tratar dichas señales.

Paralelamente dichos PLC’s incorporan ciertas funciones de software (programación), específicas para tratar este tipo de señales y que permiten controlar valores máximos y mínimos de ciertas variables del proceso, realizar cálculos aritméticos o incluso funciones más complejas para control PID, aplicables a servoválvulas, servomotores, control de temperatura, etc.

El procesamiento de datos dentro del PLC es enteramente digital, como corresponde a todo sistema basado en un microprocesador y, por tanto, las señales de tipo analógico deben ser previamente digitalizadas para que puedan ser procesadas.

Así pues, para el tratamiento de señales analógicas será preciso ante todo convertir dichas señales a la forma digital. Dicha forma digital consistirá en representar la magnitud de la variable analógica por un número codificado en forma binaria o en forma BCD (Decimal Codificado en Binario)

Recíprocamente, si el PLC debe suministrar al proceso, variables o señales de regulación continuas, deberá previamente convertir los datos internos en forma binaria o BCD a magnitudes de tipo analógico.

Téngase en cuenta que, en general, no se tratará de las mismas señales, sino que el PLC procesará las señales de entrada y elaborará otras de salida, combinando entradas y variables internas y procesándolas con los algoritmos adecuados.

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Las funciones de multiplexado y conversión AID y DIA indicadas en la figura son precisamente unas de las funciones esenciales que realizan las interfaces de EIS analógicas.

Las señales que aparecen en el control de un proceso proceden, en general, de diversos tipos de sensores (entradas), con rangos de variación muy diversos y deberán aplicarse a distintos tipos de reguladores (salidas), que exigirán en cada caso un margen de variación distinto. Evidentemente, dada la variedad de sensores con que podemos encontrarnos, seria preciso disponer de un gran número de interfaces especiales para cada caso. Con objeto de poder disponer de interfaces están dar, parte de la manipulación de la señal se realiza exteriormente al AP, mediante amplificadores y otros adapta dores de señal específicos y de uso más o menos estandarizado dentro del campo de la instrumentación, de manera que la señal del sensor se convierte en una señal de tipo normalizado que suele ser de uno de los siguientes tipos:

Señales de 0 a l0 V.

Señales de 0 a 5 V.

Señales de 0 a 20 mA.

Señales de 4 a 20 mA.

INTERFACES PARA ENTRADAS ANALÓGICAS

Las interfaces de entrada de tipo ana lógico para PLC’s programables suelen disponer de varios canales de entrada agrupados, pero, salvo casos especiales, no se utiliza un convertidor para cada canal, sino que se utiliza un solo convertidor para un conjunto de entradas analógicas. Para ello es preciso que en cada momento sólo una de ellas esté conectada al convertidor, realizándose la conversión de forma cíclica, una tras otra.

El esquema de bloques de una interfaz de entradas analógicas completa para n canales puede verse en la figura 8.29, donde se ha supuesto la existencia de una serie de transductores analógicos cuyos datos deben ser procesados por la unidad

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central, pudiendo ésta seleccionar en cada momento el canal que se desea leer y, en algunos casos, incluso el factor de escala a aplicar.

La función de conectar varios canales de entrada a un solo convertidor se realiza mediante un multiplexor ana lógico, que consiste básicamente en un conjunto de interruptores estáticos de tipo MOS gobernados por un decodificador que selecciona en cada momento el cierre de uno de ellos. La unidad de control puede seleccionar el canal que se quiere explorar a base de enviar una dirección.

Las interfaces de entradas analógicas más comunes trabajan con señales normalizadas de 0 a 10 Vo de 4 a 20 mA, pero algunas familias de PLC’s de gama alta disponen también de tarjetas específicas para tipos concretos de transductores (termopares, encoders, etc.).

Como criterio general, los parámetros más re levantes a comprobar en cada aplicación son los siguientes:

Márgenes de tensión o corriente de entrada.

Impedancia de entrada.

Nivel de aislamiento entre entra das y unidad de control y entre entradas entre sí.

Resolución, que dependerá del número de bits del convertidor.

Tipo de conversión A/D.

Polaridad de la señal de entrada (conversión con signo o sólo valor absoluto).

Tiempo de adquisición del dato.

Precisión o margen de error.

Precauciones de instalación (longitud y tipo de cables).

Exigencias de fuente de alimentación.

Fig. 2.3 interfaz de entradas analógicas.

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Las interfaces de salida analógicas permiten enviar al proceso señales de regulación o para instrumentación, empezando, por lo general, señales normalizadas.

La figura 8.31 muestra un diagrama de bloques elemental de un canal de salida analógica. La CPU del PLC enviará los datos en forma numérica a la salida correspondiente y es la interfaz la que dispone de un convertidor D/A por canal. Aunque no es general, la interfaz puede disponer de un amplificador de salida con aislamiento galvánico y de una salida que puede seleccionarse entre 0-10 V, 0-20 mA ó 4-20 mA.

Fig 2.4. Interfaz de salida analógica.

En PLC’s de gama alta, el registro de entrada de datos puede ser un contador bidireccional con autonomía propia, de forma que la salida puede gobernarse de forma automática,

cargando datos del bus del PLC, o en manual mediante las señales INCR y DECR, que permiten variar la salida analógica a efectos de prueba o para control manual del proceso.

Como criterio general los parámetros más importantes a comprobar en cada aplicación son los siguientes:

• Posibilidad de salidas multivalentes 0.10 V, 0-20 mA o 4-20 mA.

• Márgenes de tensión y/o corriente de salida.

• Impedancia de salida.

• Protección contra cortocircuitos.

• Nivel de aislamiento entre salidas y unidad de control.

• Resolución (que dependerá del número de bits del convertidor D/A)

• Límites de error.

• Posibilidad de doble polaridad de salida (conversión con signo o solo valor absoluto).

• Posibilidad de control manual / automático.

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• Exigencias de instalación: fuente de alimentación, longitud de cables, entre otros.


• Competencia lógica:

Aplicar el pensamiento lógico explicando el comportamiento los diferentes tipos de módulos.

− Elabora un resumen sobre el comportamiento que tienen los diferentes tipos de módulos y su variación al manipular el valor de sus componentes.

− Señala cuáles son las variaciones más importantes detectadas en la manipulación de los valores de los componentes de un PLC’s.

• Competencia de información:

Manejar manuales

técnicos de PLC’s.

− Con ayuda de un manual de fabricante identifica los tipos de módulos de E/S que los conforman.

− Recaba la información sobre este aspecto en fichas bibliográficas con los datos correspondientes y compáralos con la información recabada por tus compañeros de clase.


Demostrar de manera efectiva habilidades de participación y de comunicación interpersonal, al comunicarse claramente y escuchar con atención a los

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demás.

− Desarrolla una opinión escrita sobre la participación en clase de tus compañeros. Destacando los aspectos importantes como la dicción, la claridad de la información de los temas abordados y la profundidad de la misma.

− Por otra parte, identifica la correspondencia entre el lenguaje corporal observado y las ideas expuestas.

− Señala aquellos aspectos en el desempeño de los compañeros que pueden representar una fortaleza y aquellos que pueden ser una debilidad.

− Para éste último caso redacta una idea que permita a tu compañero

en cuestión enriquecer aquellos aspectos que representan una debilidad en su desempeño.

− Recuerda que ante todo debes considerar los valores y características individuales y el respeto por tus pares.

2.1.2 ENTRADAS SALIDAS ESPECIALES.

• Modulo de alta velocidad.

Si una aplicación exige efectuar conteo rápido de impulsos, y además es imprescindible eliminar cualquier retardo en la respuesta a preselección alcanzada introducido por el ciclo de ejecución del PLC, la tarjeta de conteo deberá incluir sus propias entradas/salidas y control directo sobre ella con autonomía completa respecto al programa principal ejecutado en la unidad central.

Las interfaces de conteo rápido permiten sobrepasar los limites de tiempo impuestos por el ciclo de ejecución, y contar impulsos de entrada a frecuencias de decenas de kilo hertz,

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tiempos de respuesta menores sobre las salidas, en aplicaciones como:

Conteo de piezas o sucesos

Medidas de longitud o posición

Medidas de velocidad.

Para estas aplicaciones la interfaz dispone de dos o más canales de entrada que pueden parametrizarse para recibir:

Señales desfasadas a 90°, de codificador incremental,

Impulsos de conteo y señal de control de dirección de cuenta ( incrementar, decrementar),

Impulsos separados de conteo y desconteo, y señales de impulso simple procedentes de un detector fotoeléctrico de barrera de alta velocidad.

Las entradas digitales a 24 V en la interfaz permiten:

Validar/inhibir el mecanismo de cuenta.

Poner a cero los contadores.

Además de las señales de entrada, la interfaz dispone de salidas específicas

Corriente Continua de estado sólido (salidas rápidas de transistor) que permiten control directo del proceso cuando se alcanzan las magnitudes de preselección, con retardos menores de 400 μs.

El funcionamiento de la tarjeta depende de los parámetros de configuración enviados, que definen los modos de operación: conteo/desconteo, medidas de velocidad o tiempo, comportamiento de las salidas, cálculo de diferencias, etc.

El valor acumulado de cuenta, y los resultados reales de las comparaciones, disponibles para su lectura por la unidad central y pueden consultarse por programa de usuario.

Ejemplo de una de estas interfaces la tarjeta de lectura digital de recorrido y conteo IP 240 de Siemens.

La tarjeta tiene dos canales, con dos modos de operación programables independientemente para cada uno:

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Cómputo (25/100 kHz, según longitud de cable 100/25 m).

Lectura de recorrido (500 kHz/30 m).

En el primer modo la tarjeta se utiliza como contador decremental rápido, que se carga al valor establecido por programa (máximo, 9999) cuando lo ordena la entrada exterior de validación de preselecciones, activa por flanco. El contador decrementa hasta llegar a cero, emitiendo entonces una señal de salida que puede actuar directamente sobre la planta. Esta salida puede anularse por hardware, con una orden de validación, o por software, desde el programa de usuario.

En el segundo modo de operación, con la entrada actuando como lectora de recorrido, cuenta los impulsos de dos trenes de ondas desfasados 90° entre si, en el rango ± 99.999. El sentido del cómputo adelante/atrás queda definido por el desfase entre los trenes. El contador se pone a cero mediante una señal de entrada que actúa de referencia.

Pueden definirse hasta ocho bandas de cómputo con extremos máximo! mínimo programables, asociadas a otros tantos bits internos de la tarjeta:

Cuando el valor de cuenta se encuentre dentro de una banda, se activara el bit asociado correspondiente, simulando el funcionamiento de un control por levas.

Los bits internos de estado de comparación pueden redireccionarse sobre alguna de las dos salidas binarias incorporadas en la tarjeta (24 V mA), actuando rápidamente sobre la planta, y ser leídos desde la CPU para procesarlos con el programa de aplicación.

Modulo de interrupción de entrada.

Modulo de control de temperatura.

El control de temperatura se realiza por procedimientos muy diversos, pero, siempre de forma indirecta se lleva acabo la medición del cambio de alguna propiedad física con los cambios de temperatura. Los sensores más utilizados, son los termopares y las termoresistencias Pt100.

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En un termopar real los extremos fríos estarán unidos a conductores de cobre estándar, y también aquí, por el mismo principio, aparecerá una tensión eléctrica.

Para que la tensión de salida sea proporcional a la temperatura en el punto de medida (unión caliente), debe eliminarse el efecto perturbador que introduce esta tensión de unión fría, bien manteniendo constante la temperatura de la unión, bien compensando la f.e.m. a que darían lugar sus variaciones mediante un circuito interno.

Dado el coste que supone mantener constante la temperatura en la unión fría (se necesitaría un regulador específico para ello) y el escaso margen de variación de la misma (de decenas de grados), se prefieren compensar estas variaciones, a partir de una medida en ese punto, utilizando un termistor o una termorresistencia como transductor.

Las termorresistencias Pt100 están basadas en el aumento de resistencia que presenta un conductor con la temperatura, aprovechando esta

propiedad, es posible obtener sensores de temperatura construidos a base de platino, material cuyo coeficiente térmico vale 0.00385 ohm/ohm°C en las sondas industriales.

Puesto que estas sondas se construyen con valor nominal de 100 ohm a 0°C, se las conoce con el nombre de resistencias Pt100.

Siendo las termorresistencias elementos pasivos, necesitan una alimentación exterior para suministrar una señal variable según la temperatura a que se encuentren sometidas. Esta alimentación puede consistir en una fuente de corriente constante de forma que la tensión leída en extremos de la resistencia se convierte en una medida directa de la temperatura (conexión a cuatro hilos), o una tensión medida en las ramas de un puente de Wheatstone, con la Pt100 colocada en una rama. Así, la tensión de desequilibrio entre ramas dará una indicación de la temperatura (conexión a tres hilos). El empleo de tres o cuatro hilos pretende eliminar los errores introducidos por la resistencia adicional del cable de conexión en la planta, como se indicará más adelante.

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Las características generales de estos sensores de temperatura son los siguientes:

• Termopares:

Transductores activos (no necesitan excitación externa).

Baja sensibilidad (poca tensión de salida).

Dimensiones reducidas (respuestas relativamente rápidas).

Amplio rango de medida.

Robustos, económicos y fiables.

• Resistencias Pt100:

Transductores pasivos (necesitan una corriente externa).

Dimensiones muy reducidas.

Excelente linealidad de la res puesta.

Aunque existen en el mercado adaptadores capaces de entregar una

señal normalizada en tensión o corriente a partir de una entrada de termopar o Pt100, el extendido uso de estos sensores ha impulsado a los fabricantes a desarrollar interfaces especificas para ellos, que permitan su conexión inmediata al PLC. Estas interfaces se denominan unidades de medida de temperatura, tarjetas analógicas adaptadas para la conexión directa con termopares y Pt100.

La interfaz incluye todos los elementos auxiliares necesarios para esta conexión: compensación de unión fría para la entrada por termopar, o puente diferencial/fuente de corriente para la conexión de la Pt100 a tres/cuatro hilos.

El tratamiento asociado comprende la linealización de la respuesta según el tipo de sensor, la vigilancia de los valores límite del rango de entradas, y la conversión de la medida al código binario que se entrega a la CPU.

Las tarjetas señalizan los defectos de funcionamiento (señales fuera de rango o roturas de hilo) mediante diodos LED incorporados, además de activar ciertos

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bits internos que son enviados a la CPU junto con la conversión A/D realizada.

Los módulos comerciales suelen incluir varios canales de entrada (por ejemplo, cuatro), que pueden ser o no habilitados mediante programa o microinterruptores externos. Es importante esta habilitación para evitar retardos inútiles de conversión A/D sobre canales no utilizados.

Las tarjetas de entrada a termopar incluyen la resistencia de compensación de unión fría sobre el bloque de terminales de la propia tarjeta (unión fría). No debe eliminarse ni sustituir esta resistencia por otra de distinta referencia para no alterar las lecturas de temperatura.

La salida del termopar debe llevarse hasta este bloque de terminales mediante los conductores de compensación adecuados (su modelo de termopar), que no introducen ninguna tensión termoeléctrica adicional.

El valor binario recibido por la CPU puede ser procesado por el programa de usuario y utilizado, para cerrar lazos

de control de temperatura como muestra la siguiente figura:

Fig. 2.5. Configuración de un lazo de control con un módulo de medida de temperaturas.

Modulo ASCII basic

− Módulos de transmisión serie, o módulos ASCII

Los PLC necesitan frecuentemente intercambiar datos con dispositivos ajenos a ellos, con los que no tienen interfaces especificas:

visualizadores de mensajes

pantallas TRC

impresoras

teclados

lectores magnéticos

módems

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computadoras

Para esta función los fabricantes disponen de procesadores de comunicaciones capaces de comunicarse con el dispositivo mediante un canal serie, según estándares RS-232 C, punto a punto, o RS-422 o RS-485, multipunto.

En su versión más sencilla, estos pro cesadores son simples interfaces serie que transmiten o recogen de la línea bloques de información sin intervención de ningún control ni protocolo, fuera de las contenciones físicas o de software que fije la transmisión serie, y de las comprobaciones de integridad de la transmisión (bit de paridad).

En la transmisión, la interfaz se limita a recoger los datos en el orden en que se le presentan en un área de su memoria interna, y de transmitirlos por la línea serie en el formato (bits de inicio y final, bit de paridad, velocidad) que haya sido indicado en la parametrización de la tarjeta: es responsabilidad del usuario que los datos hayan sido preparados de

forma que puedan ser reconocidos por el dispositivo de destino.

En la recepción, la tarjeta lee la línea serie, comprueba la integridad de la transmisión y filtra los bits de control, dejando los datos válidos en un área de su memoria interna.

En otras palabras, estos enlaces asíncronos se limitan a asegurar la transmisión física de datos entre dispositivos, pero no reconocen ni intervienen en los caracteres que están transmitiendo: datos, direcciones, códigos de control, etc. Toda esta información debe haber sido preparada previamente por el usuario, y cargada en memoria de transmisión en el orden que el receptor espera.

La comunicación de estas tarjetas con la CPU tiene lugar en dos fases:

1. Parametrización, en la que la CPU les envía una palabra o bloque que define las características:

— número de bits de inicio (Stara)

— número de bits de final (Stop),

— número de bits de datos (7 u 8),

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— existencia o no de bit de paridad,

— velocidad

— contenciones “hard” o “soft” empleadas

— modo de transmisión (Duplex, Half Duplex, etc.).

Normalmente estos módulos pueden emitir/recibir por lazo de corriente (TTY) o de tensión (V.24), por lo que habrá que indicarles también el modo deseado.

2. Transferencia, en la que la CPU se limita a leer o escribir en un área de memoria RAM interna de la tarjeta, mediante instrucciones o bloques funcionales predefinidos por el fabricante.

El tratamiento que la tarjeta aplica a la información que emite o recibe consiste en:

convertir de paralelo a serie, y viceversa

añadir/filtrar los bits de control.

Eventualmente, algunas tarjetas permiten:

paginar la información enviada F (número de página, cabecera, pie),

añadir/esperar ecos de transmisión / recepción,

sobreimprimir fecha y hora actuales en el mensaje, etc.

Los procesadores de comunicaciones serie más sencillos se denominan frecuentemente interfaces ASCII, por ser éste el código más empleado en las transferencias, y constituyen, hoy por hoy, una respuesta rápida a las necesidades de comunicación del PLC con dispositivos de otros fabricantes o de protocolos no compatibles.

Módulo de motor (de pasos).

− Módulo de servomotor.

En la industria de transformación es más que frecuente la necesidad de posicionar o trasladar piezas u objetos móviles de una a otra parte con precisión y rapidez:

— Cabezales de máquinas-herramienta,

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— Alimentación de cadenas de montaje

— Industrias textil y papelera,

— Brazos de soldadura.

Esta tarea (mando de ejes), encomendada tradicionalmente a los controles numéricos y a los posicionadores, puede también ser realizada desde de un PLC, si bien los requerimientos de velocidad obligan prácticamente a desechar la solución programada (posicionamiento por software), y acudir al empleo de tarjetas periféricas especializadas, o procesadores de posicionamiento.

Fig. 2.6 Esquema de bloques de un lazo de posicionamiento.

El mando suele construirse con un regulador PI, aunque a veces se hace necesario introducir una acción derivada para estabilizar el sistema, resultando entonces un regulador estándar (PH).

Para evitar movimientos de oscilación alrededor del punto de consigna, debidos a las tolerancias mecánicas, se dispone de una función de zona muerta que define una banda de valores al rededor de r(t) = 0 (error nulo) en la que el mando no actúa, es decir, se acepta la presencia de un cierto error final de posicionamiento.

El accionamiento comprende el accionador (variador de velocidad) más el eje (motor y acoplamientos).

En el accionador se distinguen dos partes:

Potencia, que agrupa los elementos de computación (transistores, tiristores, etc.) y la electrónica asociada.

Mando, que agrupa los elementos de control del convertidor de potencia y los de comunicación con el exterior (PLC y motor).

Los motores utilizados en posicionamiento son mayoritariamente motores paso a paso y servomotores de corriente continua o corriente alterna por lo que se han desarrollado

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procesadores específicos para ambos tipos:

• Posicionamiento de motores paso a paso.

Para el control de posición de un móvil sobre un eje lineal o angular, impulsado por un motor paso a paso, con posición, aceleración y velocidad indicadas como parámetros, lectura optativa de posición por codificador incremental o absoluto, y salida de impulsos al equipo de potencia del motor (Fig. 9.25).

• Posicionamiento de servomotores

CC/CA:

Para el control de posición de un móvil sobre un eje lineal o angular, impulsado por un motor CC o CA, con posición, aceleración y velocidad indicadas como parámetros, lectura de posición por codificador incremental o absoluto, y salida de consigna en tensión (± 10 VCC), para variador externo de velocidad.

El posicionamiento de servomotores necesita siempre de un lazo cerrado que asegure el control de la posición,

mientras que los motores paso a paso, con una ley de movimiento que viene dada por el número de impulsos recibidos, pueden funcionar en lazo abierto, sin necesidad de realizar lecturas de posición.

En ambos casos, la programación del procesador consiste en la carga en su memoria de programa de una serie de datos o parámetros:

• Datos de configuración de la máquina o eje:

Tipo de motor:

Número de fases, frecuencia de conmutación, pasos por vuelta, etc. (motores paso a paso). Motor CC/CA, velocidad máxima, etc. (servomotores).

Características del accionamiento:

Relación de transmisión, puntos límite de movimiento, valores máximos de velocidad y aceleración, etc.

• Datos del movimiento (programa de recorrido):

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Longitud y sentido del desplazamiento.

Velocidad.

Aceleración.

El funcionamiento del procesador puede ser en modos manual o automático:}

Manual

Según indicaciones dadas desde la unidad de programación o consola específica de explotación), cargada con el software de control necesario. Este modo de marcha es utilizado en las fases de aprendizaje y prueba del programa.

Automático.

Modo normal de marcha, que puede estar subordinado a la CPU, que envía consignas indicadas en el programa principal de usuario, o ser autónomo, según consignas contenidas en la memoria de pro grama del procesador.

Características generales de los procesadores de posicionamiento son las siguientes:

• Dos o más lazos de control (ejes) sobre el mismo procesador.

• Entradas/salidas binarias propias, para control lógico del movimiento (arranque/parada, límites de seguridad, etc.).

• Memoria RAM/EPROM de almacenamiento de programas.

• Posibilidad de almacenar varios programas simultáneamente.

• Compensación de holguras mecánicas.

• -Visualización de estados por diodos LED en el frontal, etc.

Los motores paso a paso, con una ley de mando consistente en trenes de impulsos, son utilizados en aplicaciones que exigen alta exactitud de posicionamiento con limitado par resistente, por ejemplo, alimentación de piezas.

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En un posicionamiento con motores paso a paso hay dos variables involucradas:

Número de impulsos enviados que definen la longitud del desplazamiento.

Frecuencia de los impulsos, de la que depende la velocidad del movimiento.

Si el sistema trabaja en lazo cerrado (opcional), es necesaria una tercera y variable:

Número de impulsos o señal analógica emitida desde un captador solidario al movimiento, que indicará el espacio recorrido.

Tomando en cuenta todos estos datos el procesador calcula la cantidad de pasos necesarios según el error de posición real (teórica o medida) menos el valor de consigna, genera los trenes de impulsos (con velocidad y aceleración programadas), y los envía al accionamiento (módulo de potencia) del motor paso a paso: con un impulso, el motor gira un cierto ángulo, con un

tren de impulsos, el movimiento paso a paso se transforma en un giro continuo.

Las características específicas de los procesadores de posicionamiento para motores paso a paso, son los siguientes:

Frecuencia máx. de conmutación entre 20 y 100 kHz.

Control de motores de 2 o 4 fases.

Accionamiento de potencia con entrada de impulsos optoaislada o diferencial.

Los servosistemas de CC/CA se utilizan en aplicaciones que exigen alta velocidad de desplazamiento con elevado par de arrastre.

El sistema debe trabajar siempre en lazo cerrado, por lo que el controlador dispone de una entrada de contador para realimentación de posición desde un codificador incremental, o de lectura directa de un codificador absoluto.

La salida del regulador suministra una señal de ±10 Vcc, que será entrada de consigna de la etapa de potencia del

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accionamiento (convertidor estático CA/ CC, CA/CA).

Las características de los posicionadores para servomotor CC/CA son:

Frecuencia de conteo de impulsos de hasta 500 kHz.

Precisión de posicionamiento menor de 1 mm (hasta 0.1 μm).

El procesador asegura la posición de un móvil sobre un eje y manda sus desplazamientos con aceleración y desaceleración constantes, según un programa de movimiento almacenado en su memoria.

El programa consta de tres bloques:

Parámetros de aplicación (resolución, velocidad máxima, ganancia del regulador, etc.),

Programa de movimiento (trayectoria),

Condiciones de control (programa sobre variables internas).

La tarjeta de control tiene sus propios puntos E/S:

Entrada de conteo de impulsos de un codificador incremental, con frecuencias de hasta 40 kHz. La resolución, o distancia recorrida por el móvil por cada impulso del codificador, depende de éste y de los reductores empleados.

Entradas y salidas auxiliares, para detección e indicación de sucesos y condiciones alcanzadas.

Salida analógica ± 10 V (resolución de 10 bits), para consigna del variador de velocidad.

Este procesador se utiliza en combinación con un terminal de explotación específico, el TSX XBT 172, que permite el mando manual y automático de varios ejes, y la visualización y modificación de las variables y parámetros del proceso.

El fabricante dispone de un software auxiliar de programación, que guía al usuario para:

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Introducción de los parámetros de la aplicación,

Introducción del programa de movimiento (trayectoria),

Introducción de las condiciones de control.

Los parámetros de la aplicación permiten adaptar el procesador a la aplicación particular. Estos parámetros son:

Del eje:

- resolución del captador,

- velocidad máxima del móvil,

- aceleración y deceleración permitidas, etc.

De la regulación:

- ganancia de posición,

- ganancia de velocidad, etc.,

De utilización

- error o tolerancia preseleccionada,

- desvío máximo de seguimiento, etc.

El usuario puede programar la trayectoria del móvil mediante un juego de instrucciones simples y orientadas a la aplicación:

Descripción de la trayectoria, mediante instrucciones de desplazamiento con o sin parada, desplazamiento hasta una posición absoluta o hasta que ocurra una condición, etc.

Los parámetros de la trayectoria pueden ser:

Inmediatos,

Obtenidos por aprendiz

Indicados en cada ciclo por el PLC (control adaptativo).

— Organización del movimiento.

Temporizaciones, secuencias, sincronización con el programa de usuario o con los programas otros ejes, etc.

Las secuencias de los desplazamientos pueden encadenarse gracias a instrucciones:

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Subprogramas,

Saltos,

Temporizaciones.

Las condiciones de control, que permiten la evolución dinámica del programa, incluyen:

Instrucciones de gestión de parámetros, con manipulación de los. mismos para modificación y actualización.

Instrucciones de mando de controles, para operaciones entre variables auxiliares, etc.

Todo el programa se edita utilizando este software auxiliar de programación, y una vez depurado queda almacenado en la memoria de la tarjeta de control.

Modulo PID.

El objeto de la regulación consiste en mantener fijada a un valor de consigna una magnitud física sometida a perturbaciones.

Las variables fundamentales que intervienen en el proceso de regulación son (Fig. 2.7):

Fig. 2.7 bucle cerrado de regulación.

El valor de consigna, indicado por el operador manualmente o por el sistema de control de forma automática,

La señal de planta a controlar, leída a través de un lazo de realimentación desde el sensor de planta.

De estas dos señales, consigna y planta, el regulador obtiene el error o desviación ε(t), que tiende a minimizar actuando sobre las señales de mando.

La situación ideal a alcanzar es la de error nulo, ε(t) = 0, pero esto sólo será cierto en un régimen ideal permanente.

Para acercarse a este ideal, el regulador dispone de tres acciones sobre la salida:

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— proporcional,

— integral y

— derivada.

La acción proporcional (P) genera una señal proporcional al error instantáneo para tratar de corregir la salida:

A más error, más señal de corrección. Cuanto más alta sea esta acción proporcional, o ganancia, más rápidamente tienden a corregirse los errores, pero mayores son también los riesgos de inestabilidad en el sistema controlado.

Normalmente la acción proporcional se da por su inversa en porcentaje, la banda proporcional, de forma que a mayor acción proporcional menor banda, y viceversa.

Es de destacar que si sólo interviene en el control esta acción proporcional, aparece siempre un error permanente entre el valor de consigna y el real de planta, tanto mayor cuanto menor sea la acción indicada (mayor banda proporcional).

La acción integral (I) actúa en función de la historia de la señal de error: compensa en cada instante el error acumulado.

La acción integral indica la rapidez con que el controlador elimina la señal de error valor consigna-valor planta. Esta acción modifica la señal de salida hasta que la variable controlada en planta alcanza el valor prescrito en la consigna. Por tanto, se elimina el error permanente y la compensación exigida por el control proporcional.

Sin embargo, a diferencia de la acción proporcional, que actúa inmediatamente sobre el sistema controlado, la acción integral necesita un tiempo para eliminar el error.

La acción derivada (D) tiene en cuenta la tendencia de la señal a controlar: actúa para compensar posibles errores que sólo están comenzando a aparecer.

La acción derivada (D), indica en qué proporción se opone el controlador a las variaciones en la señal de error: en perturbaciones lentas, la acción derivada no actúa apreciablemente

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sobre la señal de salida del controlador, pero sí lo hace si las perturbaciones son rápidas.

La función de alisado consiste en introducir un retardo generado voluntariamente en la línea de consigna, de forma que se evitan las sobreoscilaciones de la variable controlada como resultado de variaciones bruscas de consigna. Como contrapartida, sin embargo, el tiempo de subida de la variable controlada aumenta también considerablemente.

La cuantía del alisamiento viene dada por la constante de tiempo elegida para el elemento retardador de primer orden intercalado, tanto mayor cuanto mayor sea esta constante de tiempo.

Fig. 2.8 Alisamiento de la consigna en un regulador PID.

En la figura 2.8 muestra el efecto del alisamiento en la consigna, y la

variación en la respuesta de un bucle de control cuando se modifica de esta forma el perfil de consigna. Obsérvese como se reduce drásticamente la sobreoscilación, pero simultáneamente se incrementa el tiempo de subida en un factor de 2.5.

La función de alisado puede utilizarse también como un filtro de entrada en la variable de planta, limitando entonces las variaciones rápidas de la misma (debidas, por ejemplo, a perturbaciones en el lazo o bucle de medida).

La función de generación de rampas limita la variación de señal de consigna a un valor prefijado mediante la integración de la misma. De esta forma, se evitan las sobreoscilaciones bruscas de la variable controlada que aparecen en caso de modificaciones bruscas de la variable de referencia, modificaciones que son transformadas en rampa por el integrador.

La pendiente de la rampa ha de ser la mayor posible (para reducir el re tardo), pero sin llegar a provocar la saturación del regulador. Así, la variación de

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consigna deberá ser tal que el sistema evoluciona a la mayor velocidad que sea posible sin provocar desbordamientos.

Estas y otras funciones permiten adaptar un regulador genérico a la aplicación concreta a que se destina.

Una vez obtenido el valor de salida o de variable de corrección a enviar al sistema, el regulador tiene dos opciones de control (figura 2.9):

regulación continua proporcional,

regulación por pasos,

Fig. 2.9 Señales de salida de control.

En la primera, la variable de salida varía continuamente según los cálculos del regulador. Físicamente, la salida puede ser:

Analógica, tensión o corriente contínua de rangos normalizados.

De tiempo proporcional, impulsos de frecuencia constante y relación

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Ton/Toff variable.

En el control por pasos, la salida se obtiene sobre dos puntos de actuación opuesta que se activan/desactivan según el signo del error de regulación. Se utiliza sobre actuadores con comportamiento integral (que recuerdan la última posición adoptada), por ejemplo servoválvulas de apertura/cierre.

El desarrollo de la electrónica industrial, y el aumento de las exigencias de calidad en la producción, han popularizado los sistemas de regulación PID descritos en todos los campos productivos.

El PLC, como pieza fundamental en una automatización, no podía permanecer ajeno a esta realidad: estas máquinas incorporan hoy, en las familias de gamas media y alta, reguladores de procesos, bien como instrucciones o bloques funcionales incluidos en el lenguaje de programación, bien como tarjetas de procesador periférico, de funcionamiento autónomo a la CPU.

En los bloques funcionales de regulación (regulación por software), todo el algoritmo de cálculo está programado en una lista de instrucciones formando una macroinstrucción o subrutina, que el usuario puede activar para su ejecución un cierto número de veces dentro de un programa.

La interfaz de este bloque con el usuario la constituye un listado de valores numéricos (consigna, constantes PID, etc.), transferido desde el programa, o cargado en un área de memoria a la que el bloque funcional acude a leer cuando es activado.

Las ventajas más evidentes de la regulación por software son:

bajo precio

facilidad de uso

abundancia de funciones opcionales disponibles

ausencia de ocupación física en el bastidor y sus principales inconvenientes:

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largo tiempo de exploración resultante (refresco de la salida del regulador)

incremento del tiempo de ciclo del PLC (PLC).

Como ejemplo de estos reguladores software, se describe a continuación el

FB (Functional Biock) 80, para el PLC S5-1 15U de Siemens.

El núcleo del software del regulador es el módulo funcional estándar (que suministra el fabricante) RLG:REGL, que contiene, concatenadas internamente entre si, las funciones clásicas de regulación: algoritmo PID, alisado, etc.

Conectando o desconectando funciones parciales o ramas completas mediante “interruptores software” activados desde el programa, el lazo de regulación puede modificar sus funciones, y adaptarse así a distintas tareas de regulación.

Para el cálculo de la variable de Salida se utiliza el bloque OB 251 (figura

2.10), contenido en el sistema operativo de la CPU S5-115 SU.

Fig. 2.10 Bloque regulador PID

Como parámetros del regulador se obtiene:

coeficiente proporcional

tiempo de acción integral

tiempo de acción derivada

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límites superior e inferior de los valores de salida.

Como variable de entrada para la acción derivada se puede elegir entre una magnitud exterior (el valor de planta o cualquier otra magnitud de perturbación), o la desviación de regulación [error ε(t)].

El valor de entrada puede ser el directo leído en la entrada, analógica, o el mismo ya procesado por un programa de tratamiento anterior.

El software permite comprobar la regulación a planta parada o en puestas a punto (valor de sustitución XERS) manipular directamente la salida (ajuste manual YH/DYD), seleccionar como valor de consigna una variable exterior u otra generada internamente, leer directamente la variable de perturbación a fin de acortar el tiempo de respuesta del regulador (entrada Z), etc.

Normalmente, los reguladores software funcionan controlados por tiempo, es decir, no siguen el ciclo de ejecución del programa de usuario, si no que se activan periódicamente por

interrupción, según una retícula de tiempo programable, denominada tiempo de exploración. Por supuesto, estas interrupciones detienen la ejecución del programa de mando y alargan su ciclo de ejecución (excepto si la unidad de control trabaja en multiproceso).

Para asegurar el funcionamiento del regulador en tiempo real, el tiempo de exploración debe ser mucho menor que la constante de tiempo del proceso, o de la constante dominante en caso actuar más de una:

Texp < 1/10τ .

Puesto que la frecuencia máxima de exploración está limitada por el filtrado de las señales analógicas en las interfaces más el propio tiempo de ejecución del software de regulación, valores en absoluto despreciables (del orden de milisegundos), los tiempos de exploración no serán menores de algunas décimas de segundo, lo que limita estos reguladores a procesos con constantes de tiempo de segundos en adelante:

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Regulación de temperatura.

Llenado de depósitos.

Accionamientos a baja velocidad, etc.

Los procesadores periféricos de regulación realizan el control PID en lazo cerrado de manera autónoma a la CPU, monitorizando la variable, comparando ésta con la consigna deseada y calculando la señal de corrección necesaria, de acuerdo con el algoritmo interno (cableado/programado) de control.

Los procesadores contienen estructuras y funciones auxiliares predefinidas, que el usuario se encarga o no de activar, y pueden ser adaptados a la aplicación según un amplio rango de opciones, siempre y cuando éstas no exijan modificaciones importantes de hardware, que viene impuesto por el modelo pedido al distribuidor.

Algunas opciones disponibles sobre estos módulos periféricos son:

• Entradas:

Analógicas de tensión o corriente normalizadas, 0-20 mA/0-10 V, 4-20 mA/ l-5 V.

Analógicas de termopar, dos hilos, con linealización interna de la característica del elemento.

Analógicas de Pt100, cuatro hilos, salida fuente de corriente, entrada tensión de la termorresistencia.

Analógicas de vigilancia de límites, 0-10 V.

Binarias de control marcha / paro de regulación.

• Salidas:

Analógicas de tensión o corriente normalizadas, 0-20 mA/0-10 V, 4-20 mA/l-5 V, de variable correctora.

Binarias, de impulsos de tensión 0-12 Vcc.

Binarias, de dos o tres puntos:

o calor - frío

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o calor - paro - frío (banda muerta).

Binarias de alarmas.

• Control:

PID configurable: PD, PI, etc.

Continuo analógico o de tiempo proporcional.

Todo-nada de dos o tres puntos.

Manual, desde una estación exterior (hardware), o desde la CPU, con lectura de datos desde programa (software)

Tiempos de exploración (ciclo del módulo) seleccionables (entre 1 y 100 s, por ejemplo)

Posibilidad de conectar entre sí los reguladores del módulo, para control en cascada.

• Proceso:

Conversión directa AID, con re solución de 11 o 12 bits.

Vigilancia de valor real respecto a límites máximo/mínimo.

Cálculo del valor medio.

Función de alisado.

Vigilancia de rotura de la línea de entrada.

Generación de rampas sobre las variables (limitación de la velocidad de crecimiento).

Filtrado de la señal.

Es frecuente que estos procesadores periféricos incluyan varios lazos de regulación, si bien suelen gestionarse desde un único microprocesador, lo que incrementa los tiempos de respuesta si aumenta el número de lazos activos simultáneamente.

La estructuración, parametrización y puesta en marcha de los diferentes lazos de regulación se realiza mediante un software de configuración interactivo, que se encarga de guiar al usuario hasta la correcta entrada de todas las magnitudes y de vigilar los

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valores de éstas para comprobar su verosimilitud.

Esta personalización de los lazos, que se limita prácticamente a introducir una serie de valores y códigos numéricos, no es estrictamente una programación: todo lo que el usuario debe hacer es ir rellenando las ventanas y apartados que el software de configuración le presenta desde la unidad de programación.

Los datos pueden ir directamente al procesador periférico (programación di recta), o quedar depositados como constantes numéricas en el programa de usuario, siendo entonces la CPU la responsable de la programación en el arranque del sistema.

Una vez convenientemente configurado, el procesador PID opera de forma independiente a la CPU, aunque puede diseñarse un control adaptativo si ésta modifica continuamente los parámetros de control de la regulación, siguiendo los cambios de proceso monitorizados por alguna entrada analógica.

• Módulos de E/S remotas.

• Modulo de Fuzzy logic.

• Modulo de inyección de moldeo.



Aplicar el pensamiento lógico explicando el comportamiento los diferentes tipos de módulos.

− Elabora un resumen sobre el comportamiento que tienen los diferentes tipos de módulos y su variación al manipular el valor de sus componentes.

− Señala cuáles son las variaciones más importantes detectadas en la manipulación de los valores de

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los componentes de un PLC’s.


Manejar manuales técnicos de PLC’s.

− Con ayuda de un manual de fabricante identifica los tipos de módulos de E/S que los conforman.

− Recaba la información sobre este aspecto en fichas bibliográficas con los datos correspondientes y compáralos con la información recabada por tus compañeros de clase.


− Demostrar de manera efectiva habilidades de participación y de comunicación

interpersonal, al comunicarse claramente y escuchar con atención a los demás.

- Desarrolla una opinión escrita sobre la participación en clase de tus compañeros. Destacando los aspectos importantes como la dicción, la claridad de la información de los temas abordados y la profundidad de la misma.

- Por otra parte, identifica la correspondencia entre el lenguaje corporal observado y las ideas expuestas.

- Señala aquellos aspectos en el desempeño de los compañeros que pueden representar una fortaleza y aquellos que pueden ser una debilidad.

- Para éste último caso redacta una idea que permita a tu compañero en cuestión enriquecer aquellos

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aspectos que representan una debilidad en su desempeño.

2.1.3 ENSAMBLE DE EQUIPOS PERIFÉRICOS Y ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS.

• Equipo periférico.

− Disposición de elementos.

− Utilización de herramientas.

− Equipo auxiliar.

El equipo de programación de un PLC tiene por misión configurar, programar, almacenar y probar las diferentes funciones del mecanismo, tanto las contenidas en las que aparecen las CPU auxiliares y módulos del equipo de programación como el conjunto de medios hardware y software mediante el programador introduce y depura las memorias del PLC de las instrucciones (en un lenguaje) que constituyen el pro la a ejecutar.

Las funciones específicas de programación son:

— Escritura del programa de usuario, directamente en la memoria del PLC, o en la memoria auxiliar del mismo equipo.

Verificación sintáctica y formal del programa escrito.

Hicos.

— Edición y documentación del pro grama o aplicación.

— Almacenamiento y gestión del programa o bloques del programa.

— Transferencias de programas de y hacia el PLC.

— Gestión de errores del PLC, con identificación de los mismos, ayudas para su localización y corrección, y reinicialización del sistema.

Además de las funciones anteriores, es muy frecuente encontrar otras adicionales:

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— Puesta en marcha y detención del PLC (RUN/STOP).

— Monitorización del funcionamiento, sobre variables seleccionadas o sobre las propias líneas del pro grama.

— Forzado de variables binarias o numéricas y preselección de contadores, temporizadores y registros de datos.

El programador se comunica con el equipo utilizando un entorno operativo simplificado, con comandos como editar, insertar, buscar, transferir, etc., mientras que introduce en él el pro grama escrito en alguno de los lenguajes analizados en el capítulo 10.

Introducido el programa, el equipo de programación lo compila a:

— Código máquina ejecutable directamente por el procesador del PLC.

— Código intermedio interpretado por el procesador del PLC para obtener un código máquina ejecutable.

En el primer caso, el equipo será específico para el PLC considerado, o ha sido configurado para él, mientras que en el segundo podrá utilizarse para PLC’s equipados con diferentes procesadores, aunque siempre del mismo fabricante, restricción obligada por el empleo de lenguajes, o variantes de lenguaje, particulares por cada fabricante.

Debe indicarse que el programador necesita siempre introducir una configuración adicional sobre el equipo, a fin de que el sistema pueda verificar el mapa de memoria que se está utilizan do, aceptar o no instrucciones particulares, comprobar el número y tipo de variables utilizadas, etc.

En general, los equipos de programación podrán ser de dos tipos:

— Específicos, bajo la forma de una consola o terminal conectado di rectamente a la entrada de programación del PLC.

— Implementados sobre una máquina de uso general, mediante un

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software dedicado que corre bajo un entorno operativo de amplio uso (DOS, UNIX, WINDOWS).

Entre los equipos específicos, y según su complejidad, podemos distinguir dos variantes:

— Consola o unidad de programación.

— Terminales de programación.

Aunque conceptualmente existen pocas diferencias entre unas y otros, éstas se hacen evidentes cuando se considera la facilidad de manejo e integración de ayudas al programador: almacenamiento, documentación, trabajo con símbolos, etc., las cuales son funciones propias de los terminales que no aparecen o son muy reducidas en las consolas de programación.

Consolas de programación

Las consolas son pequeños dispositivos de bolsillo que permiten la programación, ajuste y diagnóstico del PLC (figura 13.2), con un visualizador (<display») apto para observar una (o

pocas) líneas de programa, literal o de esquema de contactos, y un teclado alfanumérico dividido en tres zonas:

— teclas de comandos (insertar, borrar, transferir, etc.),

— teclas de instrucciones (LOD, AND, NOT, TIM, etc.),

— teclas numéricas, normalmente decimales (0, 1, 2, etc.).

Fig. 13.2 Consola de programación

Son dispositivos portátiles y de bajo precio (aunque significativo frente al de un microPLC), especialmente útiles para las intervenciones de ajuste en planta: edición de alguna línea de programa, forzado de variables

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durante la puesta a punto, modificación de valores numéricos de preselección, etc., aun que para aplicaciones más ambiciosas presentan los problemas inherentes a su simplicidad:

— dificultades para trabajar con más de un programa simultáneamente,

— dificultades para el almacena miento y/o impresión de programas: necesita conectarse a una unidad exterior (PC, terminal de programación, módulo de conexión a impresora) para alcanzar estas funciones (la consola de la figura, sin embargo, permite almacenar programas sobre tarjeta magnética),

— muy baja o inexistente capacidad de documentación del programa (uso de símbolos, textos de ayuda, etcétera).

Pese a estos problemas, las consolas de programación son verdaderos terminales inteligentes, con su propio procesador y memorias, que permiten trabajar, con una alimentación auxiliar, fuera de! entorno del PLC, lejos de la

planta donde éste está instalado, facilitando el desacoplo entre la edición y la explotación del programa.

En el caso de PLC’s equipados con memorias extraíbles, tipo EPROM o EEPROM, la consola permite también la grabación de esta memoria. La tendencia actual, sin embargo, pasa por incorporar la memoria (EEPROM), junto con los circuitos de programación de la misma, en el interior del PLC, oculta para el usuario, siendo la propia CPU la que se encarga del control de grabación a partir de los datos transmitidos desde la consola.

Elementos complementarios.

− Cables.

− Conectores.

− Radiadores.

− Circuitos Impresos.

Las cargas inductivas deberán equiparse con circuitos supresores destinados a limitar el incremento de tensión reducido al cortarse la alimentación. Tenga en cuenta las

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reglas siguientes al diseñar la supresión adecuada. Verifique que las características nominales de todos los componentes sean adecuadas para la aplicación en cuestión. Proteger transistores en DC Las salidas en DC a transistores del PLC incorporan fijadores controlados por diodos Zener, que se adecuan para múltiples aplicaciones. Para prevenir la sobrecarga de los circuitos internos, utilice diodos supresores externos en caso de cargas inductivas elevadas o que se conmuten con frecuencia. Las figuras 2-13 y 2-14 muestran aplicaciones típicas para salidas DC a transistor.

Figura 2.12 Protección por diodo para salidas en DC a transistores

Parámetros característicos para el control de calidad.

Aunque el control de calidad y el análisis estadístico de la producción son

prácticas comunes en los procesos industriales, la popularización de las normas ISO 9000, las auditorias de calidad de fabricantes a proveedores y la generalización del suministro bajo calidad concertada están obligando a automatizar los procesos mediante sistemas informáticos dedicados.

El objetivo esencial de cualquier sistema de control de calidad en producción consiste en determinar las desviaciones que aparezcan en las piezas producidas sobre sus valores estándar prefijados, y en reportar las actuaciones necesarias para su inmediata corrección.

Por consiguiente, el sistema debe observar continuamente la producción sobre todas y cada una de las piezas que componen el producto, con recogida de datos a pie de máquina y tratamiento estadístico de la información, generación de resúmenes y entrega al operador responsable de las órdenes de actuación necesarias con el menor retar do posible.

Para ello, y una vez adquiridos los datos mediante alguna de las soluciones

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comentadas en el apartado anterior, el control estadístico del proceso separa las variaciones debidas a causas comunes o inherentes al proceso, y por tanto corregibles, de las desviaciones esporádicas de carácter puntual, y por tanto imprevisibles.

En el primer caso, el sistema de control de calidad reacciona entregando las pautas de corrección necesarias, y en el segundo rechazando sin más la pieza.

La herramienta esencial para desarrollar el estudio será una aplicación software, denominada software de control de la calidad, que, una vez fijado el plan maestro de control de calidad, determinado el tamaño de la muestra y fijadas las frecuencias de las mismas, debe generar presentaciones en forma de gráficos de control y estudios de capacidad.

Los primeros calculan y presentan datos como medias, rangos y desviaciones de la muestra en medidas ana lógicas (control estadístico de variables), e individuos defectuosos, defectos por unidad de inspección y pro porciones en

medidas digitales (control estadístico de atributos).

Los estudios de capacidad comparan las variaciones permitidas en el diseño con las reales obtenidas en el proceso de producción, tanto en forma local, referidas a una máquina y en un corto período de tiempo (capacidad de la má quina), como en forma global, referidas al conjunto del proceso durante largos periodos de tiempo (capacidad del pro ceso), donde intervienen factores como diversidad del material, cambios en la mano de obra, etc.

Los resultados obtenidos entregan una medida de la adecuación del pro ceso de manufacturación y de la maquinaria instalada a los objetivos de calidad fijados.

Además del control de calidad descrito, el entorno software puede incluir también un apartado de gestión de calidad, con funciones como:

— calidad de proveedores: audito rías, registros de recepción, informes.

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— calidad de fabricación y suministro a clientes: planes de control, homologación, análisis modal de fallos y efectos potenciales (AMFE), hojas de registro,...

— análisis de tendencias: generación de históricos que relacionen los datos medidos y defectos observados con proveedor, máquina, herramienta, operario, etc., para comparaciones a largo plazo, y

— cálculo de costes de no calidad, clasificados por conceptos.

Funcionando mayoritariamente bajo sistemas operativos DOS y Windows, los paquetes de control y gestión de calidad pueden incluir otras funciones que los complementan y facilitan su integración en la planta, como [

— Adquisición automática de las medidas, aun las realizadas por instrumentos de control distintos.

— Establecimiento de los límites de desviación permitidos, con gene

ración de avisos y alarmas si se produce el error.

— Edición de ficheros modificables de asignación de posibles causas de defectos observados y acciones a adoptar.

— Exportación de resultados a ficheros compatibles con otras aplicaciones, para permitir el uso de los mismos por otras áreas y programas.

El sistema de calidad descrito, con sus módulos de control y gestión, puede estar integrado en entornos globales de gestión de la producción, con módulos adicionales de gestión comercial, de materiales, de control de almacén.

Como en toda aplicación informática, es posible encargar y desarrollar un software específico que contenga estas funciones, aunque ya existen en el mercado paquetes estándar sobradamente comprobados, disponibles para sistemas operativos DOS, Windows, QNX, Unix, etc.

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2.2.1 SELECCIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

• Cables.

• Alambre.

• Calibre de conductores eléctricos.

Los puntos siguientes constituyen reglas de carácter general para la instalación y el cableado de un PLC:

Al cablear el PLC es necesario respetar todos los reglamentos, códigos y normas eléctricas aplicables

Utilice siempre cables con un diámetro adecuado para soportar la corriente y voltaje. Los módulos del PLC aceptan cables con sección de 1.50 mm2 a 0,50 mm2 (14 AWG a 22 AWG).

Asegúrese de que los tornillos de los bornes no pasen de rosca. El par máximo de apriete es de 0,56 N-m.

Utilice siempre un cable lo más corto posible (apantallado o blindado, como máximo 500 metros, sin pantalla o blindaje, 300 metros). El cableado deberá efectuarse por pares; con el cable de neutro o común apareado con un cable activo.

Separe el cableado de corriente alterna y el cableado de corriente continua de alta tensión y rápida conmutación de los cables de señal de baja tensión.

Identifique y disponga adecuadamente el cableado hacia los módulos que utilice el PLC; de ser necesario, prevea alivio de tracción. Para obtener más

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información sobre la identificación de terminales o bornes, consulte las hojas de datos técnicos en el Anexo A.

Instale dispositivos de supresión de sobretensiones apropiados en el cableado susceptible de recibir sobretensiones causadas por rayos.

Ninguna alimentación externa deberá aplicarse a una carga de salida en paralelo con una salida de corriente continua (DC). En caso contrario puede circular corriente inversa a través de la salida a menos que se instale un diodo u otra barrera.

Los cables empleados en la comunicación digital, podemos clasificarlos en dos grandes grupos: pares de conductores trenzados y cables coaxiales.

El CCITT define varios tipos de pares simétricos y coaxiales apropiados para la transmisión a diversas frecuencias. Tanto los pares de cables como los cables coaxiales deben ser considerados para altas frecuencias como líneas de transmisión, con una inductancia y, una capacidad

distribuida, tal como muestra la figura 2.13. (Para líneas cortas supondremos líneas sin pérdidas. En el caso general, debería considerarse una resistencia R en serie con L y una conductancia G en paralelo con C.

Fig. 2.13 Par de cables considerado como línea de transmisión

Los parámetros L y C representan, la inductancia y la capacidad por unidad de longitud y los valores representados en la figura 2.13 son, respectivamente: dL = Ldx y dC = C dx.

La propagación de señales en una línea de transmisión obedece a ecuaciones de onda, distintas de las habitualmente empleadas en electrotecnia. La diferencia estriba en el hecho de que las longitudes de línea son mayores que la propia longitud de onda de la señal transmitida y, por tanto, en los puntos de discontinuidad (conexiones, finales de línea) pueden aparecer ondas

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reflejadas y ondas radiadas. Para una línea considerada sin pérdidas, una onda de tensión se propaga a una velocidad:

CLv /=

y la corriente que circula por una línea de longitud indefinida está relacionada con la tensión aplicada por la llamada impedancia característica:

CLZo /=

Según la fórmula anterior, para una

línea de transmisión sin pérdidas, la tensión y corriente a lo largo de toda la línea serían constantes; no obstante, se consideran los parámetros R y G mencionados , existirá una atenuación, que suele expresarse db/m.

Por otra parte, en el caso de que existan discontinuidades en la línea de transmisión, tales como empalmes a través de regletas o finales de línea, se producen, como ya se ha dicho, ondas reflejadas, que distorsionan la señal.

Para evitarlo se debe colocar al final de línea y en paralelo con el par de cables una resistencia de valor igual a Z con

lo cual la línea se comporta como indefinida. También en los empalmes puede ser necesaria la colocación de alguna resistencia para evitar las ondas reflejadas. En cables coaxiales previstos para una determinada frecuencia (Longitud de onda), como los utilizados en redes ETHERNET por ejemplo, se suelen hacer unas marcas a múltiplos de la longitud de onda, de forma que los cortes y las terminaciones se deben hacer en estos puntos, con lo cual se evitan al máximo las reflexiones y la radiación.

La figura 2.14 muestra la impedancia característica de pares de cables paralelos y de cables coaxiales en función de los diámetros de los conductores y de su separación.

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Fig. 2.14 Impedancia característica de pares de cables.



Establecer secuencias y criterios de alambrado de PLC’s.

− Describe en un resumen como se debe realizar la conexión de conectores y el alambrado de PLC’s según las configuraciones que estén presentes en los circuitos.


Desarrollar el pensamiento predictivo en la inspección de alambrados.

− Realizar el chequeo del alambrado de un ejemplo presentado por el PSP, de manera resumida, adquiriendo la capacidad de predicción de eventos a partir de su inspección deductiva.

− Desarrollar la habilidad para transmitir instrucciones e información para el adecuado análisis de la selección y realización del alambrado, representando con sus compañeros algunas situaciones definidas por el PSP.

2.2.2 BASTIDORES DE MONTAJE.

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• Estructura básica.

• Tipos de Bastidores de montaje.

El sistema de entradas/salidas de un PLC está formado por las interfaces E/S y los bastidores de soporte de los mismos, que en conjunto:

— permiten el intercambio de información entre el PLC y la planta, y

— proporcionan un soporte físico para la identificación o direccionamiento de los dispositivos E/S conectados a los bornes.

Para dimensionar correctamente el PLC y reducir los costes del hardware, parece conveniente adaptar el número de entradas/salidas conectadas a una misma CPU a las necesidades rea les del usuario, por lo que los fabricantes proveen de modularidad a sus equipos.

Esta modularidad se hace más necesaria en PLC’s de gamas medias y altas y montaje en «rack» o bastidor, donde se dispone de CPU con potencia de cálculo elevada que necesitan

controlar un número variable, menor o mayor según la aplicación, de puntos de entrada y salida, incluso situados a gran distancia de la unidad de control.

Los PLC’s disponen entonces de módulos o tarjetas E/S independientes, con sus circuitos de interfaz, conexión al bus interno y bornero exterior. Los módulos, que se suministran por se parado de la CPU, permiten configurar el sistema de entradas/salidas a la medida del usuario.

Aunque la existencia de interfaces E/S conectables’ a bastidor es característica de PLC’s modulares, las ventajas que aportan en adaptabilidad y flexibilidad del sistema E/S han llevado a su desarrollo incluso para PLC’s compactos o miniPLC’s.

Estas máquinas permiten ampliar sus entradas/salidas no por conexión de tarjetas en un bastidor, que no existe para ellos, sino utilizando unidades de expansión compactas, conectadas por cable, con una distribución rígida de los bornes sobre la que el usuario no puede actuar.

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Se tiene así que en los desarrollos con PLC’s programables existe una gran variedad de configuraciones y posibilidades constructivas en el sistema de entradas/salidas, utilizando los módulos y unidades de expansión disponibles.

En el caso de PLC modulares, la ampliación de entradas/salidas en estructura centralizada puede realizarse de dos formas:

— conectando nuevas tarjetas o módulos E/S en los espacios previstos para ello sobre el bastidor o «rack» que contiene a la CPU, o bien

— colocando nuevos bastidores mientras lo permita la capacidad de direccionamiento de la CPU.

Los módulos quedan unidos al bastidor por enganche mecánico, estableciéndose la unión eléctrica con las líneas del bus mediante un conector posterior.

El número de espacios o puestos de enchufe en un bastidor está limitado, dado que sobre él se conectan también

los módulos de procesadores auxiliares, la fuente de alimentación de la CPU, los procesadores de comunicaciones, etcétera.

Si se ocupan todos los puestos de enchufe del bastidor base, puede ampliarse el sistema colocando bastidores adicionales, unidos entre sí y al primero de ellos mediante interfaces de conexión que tienen en su interior los conectores de expansión del bus y los amplificadores de señal.

La configuración resulta entonces de la forma bastidor principal más bastidores de expansión:

— El bastidor principal contiene la CPU, procesadores periféricos, procesadores de comunicaciones y módulos EIS.

— Los bastidores de expansión pueden contener módulos E/S y procesadores de comunicaciones, para enlaces con otros PLC’s o con unidades remotas E/S.

A través de los cables de conexión entre interfaces se transportan las in formaciones de estados E/S, y las

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tensiones de alimentación para los bastidores que no disponen de fuente propia.

En un mismo armario se pueden colocar varios bastidores de expansión, hasta el límite de direccionamiento de la CPU, extendidos sobre distancias que no deben superar los 4 o 5 metros.

Fig. 6.21 Sistema de E/S con bastidores.

La figura 6.21 muestra una configuración de entradas/salidas centralizadas con un PLC Siemens S5-100U, obtenida al conectar cuatro bastidores entre sí. Esta estructura permite direccionar hasta un total de 256 puntos E/S digitales, m 16 puntos de entrada o salida analógica.


• Competencia Científico – teórica:

Identificar las características básicas de los materiales empleados para la elaboración de los bastidores de montaje.

− Describe en un resumen las características básicas de los materiales empleados para la elaboración de los bastidores de montaje y sus variantes entre fabricantes.

• Competencia tecnológica:

Determinar las formas alternativas de sujeción de elementos del

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sistema.

− Realizar la propuesta de diferentes formas de acoplamiento del PLC y sus elementos y dispositivos periféricos en caso de no contar con bastidores de montaje, describiendo su importancia en un resumen de conclusiones.


Desarrollar el hábito de lectura relativa a textos tecnológicos referentes a los diferentes tipos de bastidores.

− Desarrolla el hábito de la lectura, a partir de la consulta de manuales y textos que especifiquen los diferentes tipos

de bastidores de montaje.



2.3.1 COMUNICACIÓN SÍNCRONA.

• RS – 232 (ANSI/EIA-232).

El enlace RS-232C, recibe su nombre de la norma americana de EIA (Electrical Industries Association), equivalente al estándar europeo V.24 de CCIT. Este estándar fue previsto en un principio para la comunicación entre un terminal (DTE) y un módem (DCE) pero, posteriormente, han surgido una multitud de variantes, aplicadas de forma generalizada a

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enlaces punto a punto entre terminales de datos (DTE ↔ DTE).

La norma básica se ocupa, esencialmente, del aspecto físico de la conexión indicando los tipos de conectores, niveles de señal y las señales de protocolo a nivel de hardware (señales de “handshakin”). En concreto, el enlace definido por la norma básica utiliza 25 líneas (datos + control) y conectores tipo DB-25.

La denominación V.24 de la norma equivalente del CCITT viene del hecho de que los niveles de tensión utilizados son de +12 V y -12 V (0 y 1 lógicos, respectivamente). En realidad, existe una banda de tolerancia para estas tensiones según muestra la tabla 14.30.

0 Lógico 1 Lógico

Salidas +5 a +15 V -5 a -15 V

Entradas +3 a +15V -3 a -15 V

Actualmente existe una gran diversidad de dispositivos digitales (computadoras, aparatos de medida, controladores industriales, etc.) que disponen de un canal de comunicaciones serie que suele designarse como RS-232, aunque ciertamente utilizan sólo una mínima parte de las señales definidas en la norma original .Este hecho ha dado lugar a algún desconcierto y falta de compatibilidad entre terminales que teóricamente obedecen a la misma norma pero que, en muchas ocasiones, no utilizan las mismas señales de control (handshaking).

Así por ejemplo, los aspectos básicos de la norma han sido adoptados para los enlaces entre terminales industriales, PLC y computadoras personales (PC) pero, en dichas aplicaciones, no suelen emplearse todas las señales previstas por la norma original y, por ello, muchos utilizan un conector de 9 patillas, tipo DB-9, en lugar del conector DB-25.

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Fig.2.15 Conectores empleados en la conexión RS-232C

Tanto en la configuración de los distintos tipos de conectores y las patillas que ocupan cada una de las señales, tanto en el caso del conector DB-25 previsto en la norma original para el enlace terminal-módem, como en el DB-9 previsto como canal serie en muchos PC y PLC. En la tabla 14.4 se indican los nombres y símbolos habituales de las señales de E/S más importantes del bus y se especifica, además, la patilla que ocupan en los conectores DB-25 y DB-9, según se trate de un terminal (DTE) o de un módem (DCE).

Tabla 14.4

En efecto, la línea denominada TxD) (transmisión de datos) en la norma original, va conectada a la patilla de transmisión del DTE pero a la de recepción de un DCE. En la norma original prevista para una conexión terminal-módem las designaciones corresponden a líneas, pero en la conexión DTE ↔ DTE, esto crea confusión y, por ello, en la mayor parte de catálogos de productos informáticos e industriales las designaciones corresponden a las patillas.

En algunos catálogos de productos industriales se designa a veces como canal RS-232 un enlace que sólo dispone de las líneas TxD, RxD y SG, es decir, sin ningún tipo de señales de control por hardware (“handshaking”). Este tipo de enlace, llamado a veces

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XON-XOFF, no puede considerarse ni siquiera una degeneración del bus RS-232, por lo que en este texto de signaremos como conexiones RS-232 (y habría que añadir degeneradas) aquellas que contengan al menos dos líneas de control por hardware.

RS – 422 (EIA RS-422).

El enlace RS-422 debe su nombre al medio físico definido por la norma americana EIA de igual designación y que hace referencia a transmisión de datos y señales de control mediante pares de señales diferenciales. Así pues, de forma análoga a lo que ocurre con la norma RS-232, la RS-422 no define cuáles deben ser las señales de control ni el protocolo de enlace y, por tanto, bajo la designación de RS-422 pueden encontrarse buses de distinta configuración, aunque hay que entender que todos ellos tienen características físicas (niveles de tensión y tipo de conexión) idénticas. Así pues, a pesar de la de nominación

de “bus”, el estándar RS-422 define sólo un medio físico, no un protocolo.

En las aplicaciones industriales se designa como bus RS-422 al enlace físico previsto para la conexión punto a punto entre dos terminales, empleando para cada línea un par de señales diferenciales transmitidas a través de un par de cables trenzados, al igual que ocurría con la conexión en bucle de corriente. El objeto de esta configuración es obtener una buena inmunidad al ruido electromagnético. La figura 14.25 muestra el esquema de principio de una línea diferencial. Los niveles de tensión generalmente empleados van entre ± 5 y ± 6 V (a circuito abierto) para el nivel lógico 1 y 0 V para el nivel lógico cero.

Fig. 14.25 Esquema de principio de una línea diferencial.

La señal del uno lógico puede descender generalmente hasta ± 2V

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con la línea cargada con 200 Ω en ambos extremos. A este respecto cabe decir que para las distancias ,y frecuencias generalmente admitidas en el bus (1.200 a 1.500 m y 2.400 a 19.200 baudios) las líneas de RS-422 deben considerarse líneas de transmisión y como tales deben cargarse a la salida con resistencias de terminación de línea entre 100 y 250 Ω, dependiendo del tipo de cable empleado.

El enlace RS-422 empleado en comunicaciones industriales está previsto, en general, para un enlace dúplex de tipo XON-XOFF, es decir, sin ninguna línea de control (de todas formas, no hay impedimento alguno en transmitir señales de control a través de pares diferentes y de hecho en algunos PLC se encuentra este tipo de conexión).

Así pues, lo más habitual en comunicaciones industriales es emplear sólo dos pares trenzados, uno para la línea de transmisión (TxD) y otro para la línea de recepción (R.xD). Lógicamente, la ausencia de líneas

específicas de control exige que las señales que deseen transmitirse sean enviadas por las propias líneas de datos y será el software el encargado de procesarlas. El enlace punto a punto entre dos terminales obedece, pues, al esquema de principio de la figura 14.26, donde lógicamente vemos que la línea de transmisión de un terminal va a la de recepción del otro y viceversa.

Fig. 14.26 Enlace punto a punto RS-422

Además del enlace punto a punto, el bus RS-422 permite también el enlace dúplex en una red en forma de anillo físico, tal como muestra la figura 14.27. Esta configuración es empleada por algunas familias de PLC de gama baja.

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Fig. 14.27 Enlace RS-422 en anillo físico.

La conexión RS-422 (dúplex) en una red con topología de bus no es posible, puesto que cada transmisor debería conectarse a todos los posibles receptores y requeriría un par trenzado para cada uno. La solución para una topología en bus con pares diferenciales es utilizar un solo par para transmisión y recepción, siendo entonces el enlace semidúplex. Esta opción es conocida como bus RS-485.

RS – 485 (EIA-485)

El enlace RS-485 es, en realidad, una simplificación del enlace RS-422 empleando un único par trenzado para un enlace XON-XOFF, semidúplex. Desde el punto de vista físico, el hecho de que el enlace sea semidúplex permite utilizar una sola línea de

transmisión para transmitir y recibir los datos, aun que esto requiere un software de control de enlace (nivel OSI 2) que haga conmutar la línea según que el terminal deba transmitir o recibir datos. El es quema de principio del enlace puede verse en la figura 14.28, donde se han dibujado deliberadamente en el interior de cada terminal un transmisor y un receptor análogos a los empleados en el enlace RS-422.

Fig. 14.28 Enlace punto a punto RS-485

Las características del enlace en cuanto a niveles lógicos, distancias máximas y velocidades de transmisión en enlaces punto a punto son análogas a las indicadas en el apartado anterior para el RS-422. Existe, sin embargo, una diferencia esencial en cuanto a la posible configuración en red, ya que el

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RS-485 admite y suele emplearse en una topología en bus según muestra la figura 14.29 (recuérdese que el RS-422 se conectaba en red en anillo físico). Obsérvese que la topología no implica que el enlace lógico no pueda ser de tipo anillo, estrella u otro.

En la conexión en red, el número máximo de terminales conectados suele estar limitado a 32 por razones de carga; sin embargo, puede admitirse un número mayor de terminales o mayores distancias de enlace utilizando repetidores o amplificadores de bus.


• Competencia lógica.

Identificar la naturaleza de la comunicación síncrona.

− Realiza un esquema para describir la forma en que se establece la comunicación

síncrona.

− Desarrolla la habilidad para transmitir instrucciones e información para el adecuado análisis de la comunicación síncrona, representando con sus compañeros algunas situaciones definidas por el PSP.

• Competencia de calidad:

Describir las características de respuesta de los diferentes protocolos de comunicación.

− Explica la forma de respuesta de los diferentes tipos de protocolos de comunicación síncrona enfatizando los saberes de los que se ha apropiado, sus propuestas, creaciones y reflexiones, resultado de su quehacer académico.

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2.3.2 ENLACE UNIVERSAL PARA UNIDADES REMOTAS (RIO) 14.9 -291

Tal como se ha mencionado, al hablar de estructura lógica de una red nos referimos a la estructura desde el punto de vista de las tareas asignadas al nivel de enlace del modelo OSI (nivel 2). Estas tareas pueden dividirse básicamente en dos grandes grupos:

a) Control de acceso al medio (MAC, Media Access Control).

b) Enlace lógico entre terminales (LLC, Logic Link Control).

El conjunto de todas estas tareas es

lo que muchas veces se conoce en las redes locales como «protocolo», aunque hay quien prefiere decir que el protocolo es esto más algunas funciones desarrolladas a nivel de hardware, como las vistas anteriormente al hablar de la conexión RS-232, donde ciertas seriales de hardware implicaban el bloqueo de la transmisión o de la recepción.

Existen varias recomendaciones de IEEE, de aceptación bastante general, incluso por parte de ISO, que indican las técnicas más comunes para control de acceso al medio (recomendaciones IEEE-803 a la IEEE-806) y otras dedicadas a las técnicas de control de enlace (básicamente la IEEE-802). En los párrafos siguientes daremos una descripción, aunque sea superficial, de dichas técnicas.

• Control de acceso al medio (MAC)

En el medio físico más frecuente en las redes locales es un buscador compartido por las distintas estaciones que la forman. Esto hace que deba resolverse el uso del mismo para transmitir una u otra estación sin que aparezcan conflictos por intentos de ocupación simultánea. Dos son las estrategias más generales de control de asignación de dicho medio físico:

— Control centralizado (maestro fijo).

— Control descentralizado (maestro flotante).

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En la primera, todas las transferencias son ordenadas por una estación maestra que controla el bus. Aunque los protocolos de comunicación del nivel OS! 2 se simplifican con esta estrategia, cualquier fallo en el maestro significa la parada total del bus, por lo que el método se utiliza sólo en redes sencillas de PLC’s denominadas de tipo ((maestro-esclavo,).

La segunda solución (control des centralizado) permite actuar de forma que ninguna estación sea imprescindible para el control del bus, sino que cada una dispone de un turno de ocupación, durante el cual lo utiliza según sus necesidades. Este tipo de control ofrece una mayor disponibilidad, al evitar la caída del sistema en caso de fallo de algún nodo, por lo que es el método más utilizado en redes de cierta entidad. Sin embargo, vanas estaciones pueden intentar tomar el control del bus simultáneamente y, por tanto, se debe utilizar algún procedimiento de asignación que evite estos conflictos. Esta tarea corresponde precisamente

al nivel OS! 2 (enlace), que establece las pautas de acceso al medio y resuelve los conflictos que puedan aparecer.

Las técnicas de control de acceso más usuales son dos:

— Paso de testigo (((Token Passing»). Esta técnica es apta para redes con cualquier topología: estrella, anillo o bus. La técnica consiste en crear un tipo especial de mensaje, llamado testigo (<doken» en la bibliografía inglesa) que habilita a la estación que lo recibe para transmitir por el bus. Sólo la estación que recibe el testigo está autorizada para transmitir, mientras que cualquiera de las demás, o varias simultáneamente, pueden estar en estado de recepción.

La forma de asignar el testigo a las distintas estaciones de la red puede arbitrarse con diferentes criterios, por ejemplo:

— Limitación del número de bytes a transmitir en cada turno.

— Reparto equitativo de tiempos.

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— Reparto del tiempo con ciertas prioridades.

La aplicación de esta técnica en re des con topología en anillo está descrita en la recomendación IEEE-802.5 y viene prácticamente forzada a hacerse de forma cíclica, siguiendo la propia con figuración física, tal como muestra la figura 14.30.

Fig. 14.30. Acceso por paso de testigo en una topología en anillo físico.

En el caso de topología en bus, la estructura física no impone ninguna condición en cuanto al orden de utilización del testigo y, por tanto, la asignación de éste puede hacerse libre mente, ya sea haciendo circular el testigo cíclicamente (anillo lógico, ver la figura 14.31) o asignando ciertas prioridades de uso a determinadas estaciones. La

recomendación IEEE-802.4 describe esta técnica, conocida como «token-passing bus>, en las versiones de banda base y banda ancha.

Fig. 14.31 Acceso por paso de testigo en una topología en bus.

Obsérvese que, desde el punto de vista de enlace lógico, el paso de testigo puede aplicarse incluso para una topología en estrella con distintas variantes de control (figura 14.32). Una de las posibles variantes es aquella en que estación central canaliza todo el tren de datos desde el punto de vista físico pero desde el punto de vista lógico puede no administrar el testigo y, por lo, puede configurarse una estructura de maestro flotante en la estación central es puramente retransmisión.

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El protocolo de acceso por paso ni testigo debe incluir, además de las funciones propias del nivel de enlace, las siguientes adicionales:

— Inicialización del anillo lógico.

— Adición/supresión de estaciones al anillo.

— Recuperación de errores en caso de pérdida de testigo (de por «timeout»).

Al margen del paso de testigo permite asegurar un tiempo de respuesta, cuyo va br será:

T 7,, donde n es el número de e activas y T el tiempo máximo de ocupación asignado a cada una. Dicha técnica permite, además, introducir o identificar las prioridades de acceso (basta con cambiar la secuencia), con lo cual es particularmente útil en el control de procesos, siendo uno de los métodos más empleados en las redes locales de PLC’s.

— CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection).

Esta técnica es apta básicamente para topologías en bus y está descrita en

r recomendación IEEE-802.3. La red ETHERNET es quizás una de las más conocidas que utiliza esta técnica, que menciona de la siguiente forma:

Cuando una estación desea transmitir verifica si el medio físico está ocupado, a base de detectar si existe señal de datos o portadora (en realidad el nombre de «carrier cense» deriva del hecho de que las primeras experiencias con este método se hicieron con es ladones unidas vía radio y módem). Si el medio físico está libre, la estación toma el control del mismo y lo mantiene hasta finalizar la transmisión. Si detecta ocupación (detección de portadora en la banda o detección de datos banda base), la estación espera y va haciendo varios intentos hasta que el medio está libre. Si dos o más estaciones intentan ocupar el medio simultáneamente, se detecta una colisión que obliga a cada estación a esperar un tiempo aleatorio antes de volver a reintentar transmitir. Este tiempo suele de pender del

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número de veces sucesivas que se ha intentado el acceso y se suele doblar en cada intento con un límite máximo.

Las técnicas CSMA/CD permiten que luna estación sea retirada o colocada sin exigir el paro de la red pero, en cambio no permite garantizar la transmisión del mensaje en un tiempo determinado, ya que éste dependerá del nivel de ocupación de la red.

— Técnicas combinadas: maestro flotante.

La técnica de «maestro flotante» puede gestionarse por un método híbrido entre el paso de testigo y el CSMA/CD y trabaja como sigue:

Al inicializar la red todas las estaciones intentan ocupar el papel de maestro, estableciéndose una contienda parecida al método CSMA/CD. Después de una serie de intentos, una de ellas consigue el control (en realidad está predeterminado por la prioridad establecida al configurar cada estación). A partir de este momento cualquier estación que entre en la red

actuará como esclava, y no podrá transmitir si no recibe el testigo. Periódicamente la estación maestra realiza escrutaciones de la red para determinar qué estaciones están conectadas y elaborar la tabla de estados, que es difundida a todas las estaciones para actualizar sus direcciones. El tiempo de ciclo de escrutación de la red es variable, y depende del número de estaciones conectadas y de la cantidad de mensajes que circulan. Cuando finaliza una transmisión, el maestro detecta el fin de ocupación de la línea y pasa la palabra (testigo) a otra estación, según las direcciones indica das en dicha tabla de estados. En caso de avería de la estación maestra, las restantes estaciones detectan la ausencia de mensajes por la red y el sistema se reinicializa automáticamente eligiendo un nuevo maestro de forma análoga al proceso de puesta en tensión. De esta forma se soluciona el problema de paro de la red por avería o retirada de ser vicio de la estación maestra.

• Control lógico de enlace (LLC)

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En el caso de una red local, el subnivel LLC controla el enlace desde el punto de vista lógico, es decir, estable ce el protocolo para que la estación transmisora pueda identificarse, establece el formato de mensaje para que la estación o estaciones destinatarias puedan reconocer que el mensaje va dirigido a ellas, permite identificar el inicio de mensaje y su final y añade caracteres para control de errores. En definitiva, podríamos decir que el nivel de protocolo LLC controla «quién habla y con quién» y «cuándo empieza y cuándo termina el enlace». Nótese que para redes WAN algunas de estas estaciones corresponderían al nivel OS! 3 (red), pero a nivel local este papel lo ejerce totalmente el nivel OS! 2.

En cuanto a los tipos de enlace posibles podemos distinguir:

1) Enlace punto a punto.

Éste implica el direccionamiento de una estación única por parte de la estación transmisora.

2) Enlace con un grupo.

Consiste en que un solo transmisor pueda emitir un mensaje dirigido a un grupo concreto de destinatarios.

3) Enlace difundido.

Consiste en que un transmisor pueda emitir un mensaje dirigido a todas las estaciones de la red.

La norma marco que define el subnivel LLC es la IEEE-802.2. Dicha norma establece sólo una relación de las funciones que este subnivel debe facilitar al nivel superior (red), así como aquellas que se supone que tiene disponibles de los inferiores. Todo ello suele controlarse a través de bytes especiales de control que son transmitidos a través del medio físico.

Si, como hemos visto, existen distintas configuraciones físicas y diferentes técnicas de control de acceso al me dio, no puede pretenderse una regla única válida para controlar el enlace; por tanto, es evidente que no puede existir una trama estándar o válida con carácter general. Así pues, cada (<bus estándar» suele emplear sus propios

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códigos de control de enlace y sus propias técnicas de detección de errores.


Interfase del operador

− Panel para operador.

Visualizadores alfanuméricos.

Los visualizadores numéricos y alfanuméricos son los componentes industriales más sencillos disponibles establecer el diálogo entre la máquina, fuera de los medidores luminosos incandescentes o luminescentes. Bajo este punto de vista, deben considerarse como terminales elementales que abren debajo la gama de un fabricante. estimados a formar parte permanente del equipamiento de la instala (a diferencia de las unidades de test anteriores), son de consicción compacta y destacan por su “a” iluminada de dos o más líneas, o combinables entre sí para obtener tipos de letra escalables. Una vez en marcha, la pantalla visualiza mensajes

predefinidos por el usuario con textos y símbolos, en respuesta a acontecimientos de planta. En 1, el mensaje visualizado permite mar el texto explicativo con datos viables de PLC: estados de relés, stros, temporizadores y contadores, considerando la información presentada. la programación, desde un PC de uso general y utilizando el software proporcionado por el fabricante, el usuario define y transfiere a memoria del visualizador los mensajes entre 100 y 1000) que desea ver aparecer y las condiciones de visualización de los mismos. Por ejemplo, una parte del programa podría ordenar mostrar el mensaje «Error en Sensorl» si con la salida Q20 en 0FF se activa simultáneamente la entrada 112.

Los mensajes aparecen por selección obtenida según la combinación de estados binarios UNO o CERO leída sobre salidas del PLC en conexión paralelo o serie, o por consulta de variables internas que han sido leídas por algún puerto de comunicación (generalmente, el puerto de consola de

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programación). Igual que ocurre con el resto de equipos de explotación y ser vicio de PLC’s, esta última forma presenta las ventajas de no consumir entradas/salidas de PLC ni necesitar de programación adicional en él, y el inconveniente de obligar al fabricante del visualizador a conocer el protocolo de comunicación del PLC a conectar, no siempre disponible. Obsérvese que este inconveniente desaparece cuando es el propio fabricante del PLC quien oferta el visualizador.

Los modelos más completos de visualizadores, casi terminales interactivos con la planta, permiten definir operaciones sobre variables de PLC o propias, comunicarse con una impresora para listado de eventos, programar secuencias de trabajo o configurar re des de interconexión que comparten datos de distintos PLC’s.


Terminales de Explotación.

Un terminal de explotación es un periférico industrial inteligente basado

en un sistema microprocesador autónomo capaz de comunicarse con un PLC programable para:

— visualizar, y

— forzar el estado de sus variables internas o de entrada/salida, en forma

— automática, por consulta de esta dos de variables de PLC (como lo hacen los aparatos visualizadores) o del propio terminal.

— impuesta, en respuesta a una orden dada por el personal de explotación sobre una tecla funcional preconfigurable, comunicando de esta forma al usuario con la planta para monitorización y control.

El terminal de explotación surge como respuesta a una doble necesidad:

— por un lado, la de dotar al usuario de una interfaz amable con el pro ceso, que no se limite a la simple observación y mando de las

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variables del PLC desde el equipo de programación trabajan do bajo modo monitor, o desde un terminal de diálogo/test,

— por otro lado, la de limitar el acceso del personal de explotación a unas pocas variables, las necesarias para control del proceso, de forma que no puedan forzarse secuencias indeseadas desde algún equipo de programación dedicado a la explotación.

Así, el terminal dispone para el operador de (figura 13.14):

Fig. 13.14. Terminal de operador con pantalla para textos

— Display o pantalla fluorescente o luminiscente para impresión de textos (dos o más líneas, 20/40 caracteres/línea), o gráficos mono cromos o en color, teclado de

membrana con teclas numéricas y funcionales, estas últimas normalmente configurables.

— Recursos de programación específicos, diferenciados de los del PLC:

• Órdenes de mando (visualización de textos y variables, control de pantalla, impresión)

• Instrucciones aritméticas y 1ógicas, en coma fija o flotante,

• Instrucciones de control de secuencia (saltos, subrutinas, acceso a disco, etc.),

• Variables internas de bit y de palabra (registros),

• Temporizadores y contadores.

También pueden incorporar otros recursos de hardware adicionales que complementan los disponibles sobre el PLC:

— Puertos adicionales de comunicación serie, configurables

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por el usuario en cuanto a formato físico (RS-232/422/485, TTL, bucle de corriente, etc.) y lógico (número de bits de datos, paridad),

— Puerto paralelo para conexión con impresora,

— Memoria de datos protegida (RAM + batería, EPROM o bien EEPROM),

— Reloj en tiempo real, etc.

Algunos terminales de gama alta incorporan pantallas táctiles que permiten definir zonas sensibles para cambio de secuencia o variable, sustituyendo todas o parte de las teclas funcionales (figura 13.15), y, según modelos, interfaces de entrada/salida a las plantas digitales y analógicas, que amplían las posibilidades de interconexión sin necesidad de incrementar el tamaño del PLC.

Fig.13.15. Terminales de pantalla táctil.

Debe recordarse, sin embargo, que la misión fundamental del terminal r la visualización y toma de datos y forzado de las secuencias de mando, a siendo aconsejable, por razones de seguridad, depositar sobre él el con directo de las operaciones de planta

Así definidos que los terminales resultan óptimos para establecer mandos flexibles, adaptativos y altamente ergonómicos sobre procesos o plantas.

Para ello, y una vez programado, terminal debe poder comunicarse continuamente con el usuario de estación por un lado, y con el PLC por el otro.

El terminal se comunica con el usuario mediante la presentación de mensajes en la pantalla, bajo el formato general:

[ de Mensaje] [ de variable] en operaciones de monitorización,

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[ de MensajeJ [ .n (valor introducido desde teclado)] en operaciones de forzado de variable numérica.

En operaciones de torzado de variable binaria o cambio de variable numérica.

Ejemplo, en operación de monitorización:

NÚMERO DE PIEZAS PRODUCIDAS: (valor leído en un contador)

La presencia de teclas funcionales permite al terminal visualizar diferentes mensajes y/o forzar diferentes variables, según la tecla accionada bajo control del operador, que se relaciona así con el proceso de forma interactiva. El terminal se comunica continua mente con el PLC para intercambiar los valores de variables deseados, con conexión:

— A través del puerto o entrada del equipo de programación, la más frecuente,

— A través de E/S estándar.

Ambas opciones presentan características diferenciadas, como ya se ha introducido anteriormente. Así, la primera opción:

• No consume puntos E/S del PLC,

• No necesita programación adicional en el PLC,

• El terminal necesita conocer el protocolo de comunicación del PLC por su puerto de programación (formato de trama, códigos de variables, caracteres de control), mientras que la segunda:

• Puede utilizarse con cualquier PLC,

• Deja libre la entrada de programación del PLC, imprescindible si se desea su conexión con otros equipos y sólo se dispone de un puerto de comunicación general.

Una vez conectado, el terminal eje cuta una u otra acción en función de las señales leídas en el PLC u órdenes mandadas desde el teclado. Como se

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ha indicado anteriormente, estas acciones pueden ser:

— salida de mensajes por el display

— modificación de valores de variables del PLC.

Adicionalmente, el terminal puede:

— Ejecutar acciones encadenadas asociadas a teclas de función,

— Ejecutar programas de aplicación (operaciones entre variables) sobre CPU del propio terminal, preferiblemente dedicados a operaciones de estadística y gestión, y no a control directo de planta,

— Enviar datos a impresora (opcional) para listados de informes,

— Establecer redes locales entre distintos aparatos para intercambio de datos entre ellos.


• Competencia analítica.

Identificar las secuencias de control.

− Realiza el análisis de secuencias, a fin de determinar la respuesta del enlace universal para unidades remotas.

• Competencia emprendedora:

Identificar las características de la interface del operador y su función.

− Identifica las características de la interface del operador y su función dentro de procesos industriales en las que se empleen circuitos de control

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fundamentados en PLC’s y su importancia y aportación al proceso.

− Elabora un reporte de las actividades identificadas.

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2

Práctica número 3


Instalación de PLC’s en funciones de salidas estandarizadas.


Al finalizar la práctica, el alumno instalará PLC’s en funciones de salidas estandarizadas


Duración 4 hrs.


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• Lápiz

• Pluma

• Goma

• Sacapuntas

• Regla graduada


• Computadora.

• Programador de PLC.

• PLC

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Procedimiento






Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo y utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa






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Procedimiento El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la

práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada

actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta

ejecución. Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:

• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc.



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Procedimiento




Repasar las reglas de seguridad, con el cuidado necesario y determinar los puntos en los cuales se desea realizaran las observaciones. Módulos de salidas a relés.

Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Están basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto.

3. Identificar la respuesta del circuito antes de armarlo


5. Armar el circuito y verificar su respuesta de salida.


Módulos de salidas a Triacs

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de conmutación muy rápidas.


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Procedimiento



10. Realizar las pruebas de funcionamiento indicadas por el PSP. Módulos de salidas a Transistores a colector abierto.

El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c.. Igualmente que en los de Triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión muy rápidas.


La forma de conectar los actuadores a los módulos de salidas, dependerá del tipo de módulo utilizado.

12. Realizar la conexión de los siguientes circuitos con actuadores.

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Procedimiento








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Arrancador Estrella/Triángulo con temporizador mejorado.

Nombre del alumno

Instrucciones


Desarrollo Si No No





Módulos de salidas a relés.

2. Identificó la respuesta del circuito antes de armarlo.

3. Solicitó los materiales y elementos de ensamble descritos por el PSP.

4. Armó el circuito y verificó su respuesta de salida.

5. Realizó las pruebas de funcionamiento indicadas por el PSP.


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Desarrollo Si No No

AplicaMódulos de salidas a Triacs






Módulos de salidas a Transistores a colector abierto










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Desarrollo Si No No

Aplica Participó de manera activa en las estrategias de construcción del

aprendizaje recomendadas.


Observaciones:

PSP:

Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

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RESUMEN DEL CAPÍTULO II

La estructura básica de cualquier PLC es la siguiente:

o Fuente de alimentación

o CPU o Módulo de entrada o Módulo de salida o Terminal de

programación o Periféricos.

Respecto a su disposición externa, los PLC’s pueden contener varias de estas secciones en un mismo módulo o cada una de ellas separadas por diferentes módulos. Así se pueden distinguir PLC’s Compactos y Modulares.

Fuente de alimentación: Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220v c.a., a baja tensión de c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la tensión de trabajo

en los circuitos electrónicos que forma el PLC.

CPU: La Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las ordenes, del operario por medio de la consola de programación y el modulo de entradas. Posteriormente las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas. En su memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso.

Modulo de entradas: A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores,..). La información recibida en él, es enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la programación residente.

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Se pueden diferenciar dos tipos de captadores conectables al módulo de entradas: los Pasivos y los Activos.

Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no activado, por medio de una acción mecánica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.

Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados por una tensión para que varíen su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos). Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentación del PLC.

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AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPITULO 2

1. Menciona la estructura básica de cualquier PLC.

2. ¿Cuál es la función de la fuente en el PLC?

3. ¿Qué función desarrolla el CPU del PLC?

4. ¿Qué función desempeña el módulo de señales de entrada?

5. ¿Cómo se pueden diferenciar los dos tipos de captadores conectables al módulo de entradas del PLC?

6. ¿Qué función desempeña el módulo de señales de salida?

7. Menciona, según el tipo de proceso a controlar por el PLC, que diferentes módulos de salidas podemos utilizar.

8. ¿Cuál es la principal aplicación de los módulos de salidas a relés?

9. ¿Cuál es la principal aplicación de los módulos de salidas a Triacs?

10. ¿Cuál es la principal aplicación de los módulos de salidas a Transistores a colector abierto?

11. Durante la instalación, cuales son las funciones principales de la terminal o consola de .programación

12. ¿Qué periféricos pueden presentarse durante la instalación de PLC’s.

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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. Fuente de alimentación. CPU, Módulo de entrada. Módulo de salida, Terminal de programación, Periféricos.

2. Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220v c.a., a baja tensión de c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el PLC

3. Se encarga de recibir las ordenes, del operario por medio de la consola de programación y el modulo de entradas.

4. A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores.

5. Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no activado, por medio de una acción mecánica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.. Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados por una tensión para que varíen su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos). Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentación del PLC.

6. El modulo de salidas del PLC es el encargado de activar y desactivar los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, motores pequeños, etc.).

7. Existen tres tipos bien diferenciados: A relés, a triac y a transistores.

8. Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Están basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto.

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9. Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de conmutación muy rápidas.

10. El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c. Igualmente que en los de Triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión muy rápidas.

11. Las funciones básicas de éste son las siguientes:

Transferencia y modificación de programas.

Verificación de la programación.

Información del funcionamiento de los procesos.

Como consolas de programación pueden ser utilizadas las construidas específicamente para el PLC, tipo calculadora o bien un ordenador personal, PC, que soporte un software especialmente diseñado para resolver los problemas de programación y control.

12. Los periféricos no intervienen directamente en el funcionamiento del PLC, pero sin embargo facilitan la labor del operario.

Los más utilizados son:

Grabadoras a cassettes.

Impresoras.

Cartuchos de memoria EEPROM.

Visualizadores y paneles de operación OP

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VERIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN DEL PLC, MEDIANTE PRUEBAS DE INICIALIZACIÓN.

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Al finalizar el capítulo, el alumno verificará la instalación del PLC, mediante pruebas de inicialización, considerando la información de manuales técnicos.

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MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Modulo:



108 hrs



36 hrs


46 hrs26 hrs

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14 hrs.


20 hrs.


8 hrs.


18 hrs.


18 hrs.


8 hrs.


10 hrs.

SUMARIO

EQUIPO DE PROGRAMACIÓN DE PLC. DIRECCIONAMIENTO DE ENTRADAS

Y SALIDAS.

PROGRAMACIÓN Y PRUEBAS DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES.

DIAGRAMAS DE INSTALACIÓN. COMPONENTES DEL PLC. VERIFICACIÓN FÍSICA.

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APLICACIÓN DE PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO.

PUESTA A PUNTO.

RESULTADO DE APRENDIZAJE:


3.1.1 EQUIPO DE PROGRAMACIÓN DE PLC.

• Características generales.

• Partes que lo componen

• Alimentación

• Interfaces de comunicación.

− Estándares internacionales.

− PCMK.

− PIC.

− KF3.

− KF2.

El terminal de programación se distingue de la consola por su teclado tipo

— procesador,

— memorias,

— interfaces y puertos de entrad salida,

— monitor y teclado,

— sistema operativo y software aplicación, los terminales constituyen verdad estaciones autónomas de trabajo dedicadas a la programación de PLC’s y, de hecho, su objetivo con consiste en integrar un puesto de trabajo evolucionado que permita programación combinada en distintos lenguajes, edición del programa por bloques, manejo de librerías, simula del programa resultante, conexión con otros computadoras por red informática o a redes de PLC’s especificas fabricante, etc. El manejo de estas terminales es muy simple, gracias al empleo de teclas funcionales y ayuda en línea que facilita el acceso a todas sus funciones:

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— programación «off/on line»,

— búsqueda y corrección de instrucciones,

— señalización del estado de s

— mando de variables y PLC

— programación en EPROM y EEPROM,

— archivo en disco y disquete,

— listados por impresora, etc. 1

En programación «off line» los programas se confeccionan síncrona entre el aparato y el PLC, y w vez finalizados se transfieren a dulos de memoria independientes a chufables después al PLC, c mantienen en la memoria de programación para su transferencia directa a la memoria del al mata.

En programación «on line» los; programas se confeccionan, prueban y rigen sobre el mismo PLC, r directamente a la unidad de programación.

QWER1 ‘r y su pantalla de gran tamaño, que permite la visualizar bloques completos de programa, identificación simbólica de las variables y menús de ayuda «on-line». Con todos los elementos propios de una minicomputadora autónoma.

El sistema operativo incorporado por estos terminales específicos es parte para cada fabricante, por lo que no pueden intercambiarse entre sí. Sin embargo, un terminal dado permite la programación de varios o todos los PLC’s de la marca y la edición de programas en sus lenguajes propios, Literales o gráficos, con múltiples opciones de documentación: edición de texto dentro del programa, encabezamientos y pies de página, programación simbólica sobre variables, información referencias cruzadas, resúmenes del rama, planos de ocupación de en- as, salidas y variables internas.

SIMATIC S5 PG685 de S (figura 13.3) es un ejemplo de los equipos. Incorporando todos los elementos de hardware menciona eI sistema

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microprocesador, con pantalla, teclado, lector de disco e interfaces en el teclado puede cerrarse sobre pantalla, protegiendo así a ésta y a s teclas durante el transporte. Con conexión directa a PLC, a un monitor de vídeo y a una impresora, el cual puede funcionar «off/on une», planta o taller de programación, teniendo en ambos casos la facilidad manejo que le proporciona su definición exclusiva a la programación.

El elevado costo de estos equipos, lo singular de su aplicación, unido la caída de precios del hardware de PC compatibles de uso general (expansiones de memoria, controladoras de dispositivos, etc.) ha dado a los fabricantes de terminales modificar éstos, construyendo al rededor de arquitecturas PC, aprovechando incluso los sistemas operativos lerales DOS/UNIX.

Verdaderos computadoras compatibles con las terminales resultantes se distinguen de los PC por la presencia de la de función específica, que permite el acceso a funciones dedicadas a la necesidad de pasar por menús en Así, una simple pulsación pone terminal en modo programación, preferencia, monitorización, etc.

Ejemplo de estos terminales es el Mecanique TSX 507, computadora industrial compatible IBM PC LT con sistema operativo DOS-OS/2, microprocesador 80386 SX/16 MHz (coprocesador opcional) y 40/120 Mby tes de disco duro.

Dada la dualidad de su aplicación (PC compatible/terminal de programación), esta unidad incorpora puertos estándar

serie/paralelo de comunicación junto a los específicos de conexión a PLC’s Telemecanique (puertos punto a punto TTY o redes RS-485, figura 13.4), alimentación 110/240 VCA o

adaptador a 24 VCC para ambientes industriales y lector de discos 3 1/2” compatible estándar DOS o formato específico Telemecanique.

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Funcionando como terminal de oficina, el TSX 507 cargado con el software Telemecanique TE/MS-DOS 4.02 y/o TE/MS-OS/2 1.10 (posible «dual boot»), acepta por su compatibilidad cualquier software del mercado DOS! OS-2, por lo que para pequeñas aplicaciones puede rentabilizarse su empleo utilizándolo como PC y pasando después la máquina a terminal de programación al ejecutar el software específico de la marca (PL7-x), precargado en disco duro, o directamente desde disquetes de instalación.

Para grandes aplicaciones, con el terminal conectado a la red Telemecanique MAPWAY con la tarjeta de expansión adecuada, el terminal puede cargarse con el software de entorno X-TEL [que permite la concepción, el desarrollo, la documentación y la explotación de la aplicación desde un mismo aparato, portátil además, con las ventajas que supone.

Previsto también para funcionar en esta conexión permanente como

terminal de operador, el software insta lado en TSX 507 dispone de contraseñas y «password» que permiten acceso jerarquizado a las diferentes funciones del terminal: programación «off Ion une)), visualización y modificación de variables, arranque y parada del PLC, etc.

Otro ejemplo de terminal del mismo tipo seria el FIT (Factory lntelligent Terminal) de Omron, un aparato portátil y compacto compatible con todos los PLC’s del fabricante (figura 133).

El terminal incluye un grabador de memorias EPROM, doble disquetera, e interfaces para monitor externo e impresora, y puede conectarse, enviará RS-485/50 Kbps, directamente a la consola gráfica de programación de la marca o, a través de interfaces específicas, a todos los PLC’s de la Serie C. Puede además, a través de un puerto estándar RS-232/422, conectarse también con un PC compatible cargado con entornos Omron de programación (por ejemplo,

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LSS —Ladder Support Software— o SYSWIN —System for Windows—), para intercambio de pro gramas de PLC y ficheros de datos .

Capaz de programar en plano de contactos o en lista de instrucciones, sus elevadas capacidades de monitorización le permiten almacenar trazas de variables binarias o numéricas, palabras capturadas a intervalo ajustable, mostrar el estado lógico resultante de cada línea de programa en nemónicos, y ejecutar programas paso a paso con lectura de estados intermedios, para una mayor depuración y puesta a punto.

Los terminales descritos pueden considerarse como los últimos de de las marcas para compaginar lo específico de sus productos con los bajos precios de los equipos estándar. Pe a las ventajas que reporta su aplicación desde el punto de vista de compatibilidad con los PLC’s a programar, la amplia disponibilidad por parle del usuario de equipos PC compatibles previos a la adquisición de la unidad de programación, el bajo

precio de éstos presión de los usuarios por con ir el software de programación (en reducidas, unos pocos disquetes) sin cargo alguno, está empujando a los fabricantes a prescindir de los equipos hardware específicos para programación, exceptuando las pequeñas consolas portátiles. Así, en franco desuso estos equipos específicos, sus funciones están siendo asumidas por los entornos software sobre PC de uso general.


• Competenciacientífico-teórica.

Exponer las técnicas de creación de algoritmos.

− Identifica las técnicas empleadas para la creación de algoritmos, a partir del análisis de ejemplos simples de actividades cotidianas relacionadas con su entorno.

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Realizar la identificación de la estructura y las características de los algoritmos y la forma de codificarlas en programas en lenguaje de máquina.

− Realiza la identificación de la estructura y las características de los algoritmos y la forma de codificarlas en programas en lenguaje de máquina para su introducción al PLC.


Emplear Manuales técnicos y normalización estandarizada referente a equipo de programación de PLC’s.

− Identifica los símbolos definidos para los diferentes tipos de equipos de programación realizando el resumen correspondiente.

• Competencia para la sustentabilidad:

Desarrollar una conciencia ecológica en sus actividades cotidianas.

− Fomenta actitudes de cuidado y preservación del medio ambiente como parte integral del mundo en el que vives y te desarrollas.

3.1.2 DIRECCIONAMIENTO DE ENTRADAS Y SALIDAS.

• ALLEN -BRADLEYMR PLC-5

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Tabla PLC ALLEN BRADLEY Series PLC5

• ALLEN BRADLEYMR SLC-500

Tabla PLC ALLEN BRADLEY SLC 500

• OMRONMR SERIE C200H

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Tabla PLC OMRON Serie C200H

• MODICOMMR SERIES 984-A120

Tabla MODICOMMR SERIES 984

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• GEMR SERIES

Direccionamiento en redes industriales

END condicional

La operación condicional Finalizar programa principal finaliza el

programa en función de la combinación lógica precedente.

Operandos: Ninguno


Nota

La operación END condicional se puede utilizar en el programa principal, pero no en subruti-nas ni en rutinas de interrupción.

STOP

La operación STOP finaliza inmediatamente la ejecución del programa haciendo que la CPU cambie de RUN a STOP.

Operandos: Ninguno

Si la operación STOP se ejecuta en una rutina de interrupción, ésta se finalizará inmediatamente ignorando las interrupciones pendientes. Las demás acciones en el ciclo actual se

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completan, incluyendo la ejecución del programa principal. El cambio de RUN a STOP se produce al final del ciclo actual.

Borrar temporizador de vigilancia

La operación Borrar temporizador de vigilancia permite que la CPU redispare el temporizador de vigilancia. Así se prolonga el tiempo de ciclo sin que se indique un error de vigilancia.

Operandos: Ninguno

Utilizar la operación WDR para inicializar el temporizador de vigilancia

Esta operación se debe utilizar con mucha cautela. En caso de utilizar bucles para que no finalice el ciclo o para prolongarlo excesivamente, es

posible que no se ejecuten los procesos siguientes hasta completar el ciclo:

1. Comunicación (excepto modo Freeport)

2. Actualización de las entradas y salidas (excepto control directo de las E/S)

3. Actualización de los valores forzados

4. Actualización de las marcas especiales (no se actualizan las marcas SM0 y SM5 a SM29)

5. Tareas de diagnóstico en el tiempo de ejecución

6. Los temporizadores con resolución de 10 ms y 100 ms no contarán correctamente los ciclos que excedan los 25 segundos.

7. Operación STOP si se utiliza en una rutina de interrupción

Ejemplos de las operaciones STOP, WDR y END

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Saltar a meta, Definir meta

La operación Saltar a meta deriva la ejecución del programa a la meta indicada (n). Al saltar, el primer valor de la pila es siempre un ”1” lógico.

La operación Definir meta indica la dirección de la meta de salto (n). .

Operandos: n: Constante (0 a 255)

Tipos de datos: WORD

Tanto la operación de salto como la correspondiente meta deben encontrarse en el programa principal, en una subrutina o en una rutina de interrupción. Desde el programa principal no se puede saltar a una meta

que se encuentre en una subrutina o en una rutina de interrupción. Tampoco es posible saltar desde una subrutina o una rutina de interrupción a una meta que se encuentre fuera de ella.

Llamar subrutina, Retorno de subrutina

La operación Llamar subrutina transfiere el control a la subrutina (n). Esta operación se puede utilizar con o sin parámetros. Para añadir una subrutina, elija los comandos de menú Edición > Insertar > Subrutina.

La operación Retorno condicional de subrutina se utiliza para finalizar una subrutina en función de la combinación lógica precedente.

Operandos: Ninguno


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Una vez ejecutada la subrutina, el control vuelve a la operación que sigue a la llamada de la subrutina (CALL).

El campo ”Tipo de datos” de la tabla de variables locales define el tamaño y el formato del parámetro. Los tipos de parámetros son:

Circulación de corriente: La circulación de corriente booleana sólo se permite en las entradas binarias (booleanas). Esta declaración le indica a STEP 7-Micro/WIN 32 que este tipo de parámetro de entrada es el resultado de la circulación de la corriente conforme a una combinación de operaciones lógicas con bits. Las entradas booleanas de circulación de corriente deben aparecer en la tabla de variables locales antes de cualquier otro tipo de entrada. Aquí se permite utilizar sólo parámetros de entrada. La entrada de habilitación (EN) y las

entradas IN1 en la figura usan la lógica booleana.

BOOL: Este tipo de datos se utiliza para entradas y salidas binarias sencillas. IN2 en la figura es una entrada booleana.

BYTE, WORD, DWORD: Estos tipos de datos identifican parámetros de entrada o de salida sin signo compuestos por 1, 2 ó 4 bytes, respectivamente.

INT, DINT: Estos tipos de datos identifican parámetros de entrada o de salida con signo compuestos por 2 ó 4 bytes, respectivamente.

REAL: Este tipo de datos identifica un valor en coma flotante IEEE de precisión simple (4 bytes).

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Los parámetros de dirección tales como IN4 en la figura 9-54 (&VB100) se transfieren a una subrutina como valor DWORD (palabra doble sin signo). El tipo de parámetro de una constante se debe indicar en la rutina de llamada mediante un descriptor delante del valor de la constante. Por ejemplo, para transferir como parámetro una constante de palabra doble sin signo cuyo valor sea 12.345, el parámetro de esta constante se deberá indicar de la siguiente forma: DW#12345. Si se omite el descriptor de la constante, se podría deducir que la constante es de un tipo diferente.

En el caso de los parámetros de entrada o de salida no se realiza una conversión automática de datos. Por ejemplo, si en la tabla de variables locales se indica que un parámetro es del tipo de datos REAL y en la rutina de llamada se indica una palabra doble (DWORD) para este parámetro, el valor en la subrutina será una palabra doble.

Los valores que se transfieren a una subrutina se depositan en la memoria local de la misma. La columna del

extremo izquierdo de la tabla de variables locales (v. figura 9-53) muestra la dirección local de cada parámetro que se ha transferido. Cuando se llama a la subrutina, los valores de los parámetros de entrada se copian a la memoria local de la subrutina.

Cuando se finaliza la ejecución de la subrutina, los valores de los parámetros de salida se copian de la memoria local de la subrutina a las direcciones indicadas de los parámetros de salida.

FOR, NEXT

La operación FOR ejecuta las operaciones que se encuentren entre FOR y NEXT. Se deben indicar el valor del índice o el conteo actual del bucle (INDX), el valor inicial (INIT) y el valor final (FINAL).

La operación NEXT marca el final del bucle FOR y pone a ”1” el primer valor de la pila.

Ejemplo: si el valor de INIT es 1 y si el de FINAL es 10, las operaciones que se

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encuentren entre FOR y NEXT se ejecutarán 10 veces, incrementando el valor de conteo INDX en 1, 2, 3, ...10.

Si el valor inicial es mayor que el valor final, no se ejecuta el bucle. Después de ejecutarse las operaciones que se encuentran entre FOR y NEXT, se incrementa el valor de INDX y el resultado se compara con el valor final. Si INDX es mayor que el valor final, finaliza el bucle.

Reglas para utilizar el bucle FOR/NEXT:

Al habilitar el bucle FOR/NEXT, éste se ejecuta hasta finalizar las iteraciones, a menos que Ud. cambie el valor final

dentro del bucle. Los valores se pueden cambiar mientras se ejecute FOR/NEXT.

Si se vuelve a habilitar el bucle, éste copia el valor inicial (INIT) en el valor actual de con-taje del bucle (IDX). La operación FOR/NEXT se desactiva automáticamente la próxima vez que se habilite.

Las operaciones FOR/NEXT repiten un bucle del programa un número determinado de veces.

Toda operación FOR exige una operación NEXT. Los bucles FOR/NEXT pueden anidarse (insertar un bucle FOR/NEXT dentro de otro) hasta una profundidad de ocho niveles.

Relé de control secuencial

La operación Cargar relé de control secuencial indica el comienzo de un segmento SCR. Si n = 1, se habilita la circulación de la corriente hacia el segmento SCR. La operación LSCR se debe finalizar con una operación SCRE.

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La operación Transición del relé de control secuencial identifica el bit SCR que se debe habilitar (el siguiente bit S a activar). Cuando la corriente fluye hasta la bobina o hasta el cuadro FUP, el bit S direccionado se activa y el bit S de la operación LSCR (que habilitó este segmento SCR) se desactiva.

La operación Fin del relé de control secuencial indica el fin de un segmento SCR.

Descripción de las operaciones del relé de control secuencial

En KOP, FUP y AWL, los relés de control secuencial (SCRs) se utilizan para estructurar instalaciones o etapas en segmentos equivalentes del programa.

Los SCRs permiten segmentar lógicamente el programa de usuario.

La operación LSCR carga el valor del bit S que indica la operación en la pila del relé de control secuencial (pila SCR), así como en la pila lógica. El segmento SCR se activa o se des-activa en función del resultado de la pila SCR. El valor superior de la pila se carga en el bit

S indicado, pudiéndose conectar directamente los cuadros y las bobinas a la barra de alimentación izquierda sin necesidad de interconectar un contacto.

ENO

ENO es una salida booleana para los cuadros KOP y FUP. Si la corriente fluye en un cuadro por la entrada EN y el cuadro se ejecuta sin error, la salida ENO conduce la corriente al siguiente elemento. ENO se puede utilizar como bit de habilitación para indicar que una operación se ha ejecutado correctamente.

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El bit ENO se utiliza en el primer nivel de la pila para influir en la circulación de la corriente al ejecutar las operaciones posteriores.

Las operaciones AWL no tienen una entrada de habilitación (EN). El primer nivel de la pila debe ser un 1 lógico para que la operación se pueda ejecutar.

En AWL no existe la salida de habilitación (ENO), pero las instrucciones AWL correspondientes a las operaciones KOP y FUP con salidas ENO activan un bit ENO especial. A este bit se puede acceder con la operación Y–ENO (AENO). AENO sirve para generar el mismo efecto que el bit ENO de un cuadro. La operación AENO sólo está disponible en AWL.

AENO combina el bit ENO y el nivel superior de la pila mediante Y. El resultado de la operación de combinación mediante Y es el nuevo valor en el nivel superior de la pila.

Operandos: Ninguno


Protocolos definidos por el usuario (Freeport)

La comunicación Freeport es un modo de operación con el que el programa de usuario puede controlar el interface de comunicación por ejemplo la CPU S7-200. Con el modo Freeport se pueden implementar protocolos de comunicación definidos por el usuario para crear enlaces con numerosos dispositivos inteligentes.

El programa de usuario controla el funcionamiento del interface de comunicación utilizando interrupciones de recepción y de transmisión, así como las operaciones Transmitir mensaje (XMT) y Recibir mensaje (RCV). En modo Freeport, el programa de usuario controla por completo el protocolo de comunicación. El modo Freeport se habilita con las marcas SMB30 (interface 0) y SMB130 (interface 1), estando activo únicamente cuando la CPU se encuentre en modo RUN.

Cuando la CPU retorna a modo STOP, la comunicación Freeport se detiene y el

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interface de comunicación vuelve a utilizar el protocolo PPI normal.

Fig Conexión de PLC a una unidad de programación.

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Aplicar su razonamiento en la identificación de la secuencia de programación de PLC’s.

− Describe las diferencias en la secuencia de programación de PLC’s, desarrollando su capacidad intelectual para entender las diversas formas de programación.

− Relaciona el método científico, la metodología, y las técnicas de la investigación, con las actividades de localización de fallas en la programación del PLC.

• Competencia tecnológica.

Identificar

instrumentos de programación de PLC’s, que incorporan tecnologías de punta.

− Realiza un listado con tres instrumentos y sus características que los identifican con tecnología de punta.

3.1.3 PROGRAMACIÓN Y PRUEBAS DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES.

• Diagrama de contactos o diagramas de escalera (LAD).

− Redes, referencias y carreras.

El lenguaje de contactos expresa las relaciones entre señales binarias como una sucesión de contactos en serie y en paralelo, según las equivalencias que se muestran en la tabla 3

Adoptado por muchos fabricantes de PLC’s (norteamericanos y japoneses, principalmente) como lenguaje base de

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programación, el diagrama de contactos (“Ladder Diagram”) ó mejor conocido como diagrama escalera, puede ser introducido directamente en la unidad de programación mediante un editor de símbolos gráficos. Normalmente este editor incluye restricciones en cuanto al número de contactos o bobinas a representar en cada línea, la ubicación de los mismos, la forma de las conexiones, etc.

Siendo los contactos de relés componentes de dos estados, asignados a los valores lógicos:

0: contacto abierto, 1: contacto cerrado.

Las equivalencias de la tabla 3 permiten definir sobre ellos un álgebra de Boole, denominada usualmente álgebra de contactos.

Tabla 3. Equivalencias instrucciones-contactos.

Esto significa que cualquier función lógica puede ser transcrita directa e inmediatamente a diagrama de contactos y viceversa, transcripciones de utilidad cuando se trata de visualizar gráficamente un programa escrito en lenguaje booleano.

Sin embargo, el diagrama de contactos, de origen norteamericano, no nació como una posible herramienta de visualización de programas ya escritos en lista de instrucciones, sino como trascripción directa de los esquemas eléctricos de relés (circuitos de mando) de uso común en la automatización previa a la aparición de los sistemas programables.

Por esta razón, los diagramas de con tactos incluyen desde sus orígenes bloques funcionales que ya aparecían como elementos propios en aquellos esquemas, los temporizadores y los contadores.

Utilizando estos bloques, sobre los cuales puede definirse la base tiempos

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y el tiempo final en el caso de temporizadores y el módulo de conteo y condiciones de paro y reset en el caso de contadores, el lenguaje de contactos permite programar directamente cualquier esquema eléctrico de relés.

Sin embargo, y al igual que ocurría en los lenguajes booleanos, también éste se desarrollan bloques funcionales complejos que permiten la manipulación de datos y las operaciones con variables digitales de varios bits.

La presencia de estos bloques, de ejecución dependiente de una o mas condiciones binarias, multiplica la potencia de programación sin dejar de mantener las ventajas de la representación gráfica del programa. Así, pueden programarse situaciones de auto matización compleja que involucren variables digitales, registros, transferencias, comparaciones, señales analógicas, etc.

Por supuesto, y al igual que ocurre con las extensiones al lenguaje booleano, no todos los PLC’s (PLCs), aun del mismo fabricante, pueden manejar todas las posibilidades de programación con contactos: sólo las gamas mas altas acceden a la totalidad de extensión del lenguaje, quedando las restantes limitadas al empleo de partes más o nos significativas de él.

En la figura 12 aparecen algunos elementos gráficos utilizados en un cierto lenguaje de contactos:

Serie C de OMRON, clasificados en:

— contactos

— bobinas

— bloques funcionales

— bloques operativos.

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Fig.12 Lenguajes de contactos.

Los contactos comprueban el estado de las variables asociadas: puntos de entrada/salida, relés internos o temporizadores y contadores. Pueden ser de dos tipos:

Contactos de apertura: indican variable normalmente (en reposo) desactivada,

Contactos de cierre: indican variable normalmente (en reposo) activada.

Las bobinas envían el resultado de la operación lógica ejecutada a un relé interno o de salida. Pueden ser de varios tipos:

Directa: asigna el resultado a una variable binaria.

Inversa, o negada: asigna el complemento del resultado a una variable binaria

Puesta a “1”: pone a “1” con memoria una salida o relé interno (Set).

Puesta a “O”: pone a “0” con memoria una salida o relé interno (reset).

De salto: indican un salto en el programa que ignora las sentencias saltadas.

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y algunas otras especiales son las siguientes:

Fin programa: indica el final de sentencias a ejecutar.

De diagnóstico: almacena el número “n” de error definido y provoca (FALS) o no (FAL) la parada del PLC.

Paso a paso: permiten la ejecución de programas subdivididos en “pasos” o etapas.

De flanco: activan una variable durante un “scan” (un el ejemplo de la fig. 12), en el flanco de subida del valor de la sentencia (DIFU) o en el de bajada (DI FUN).

Los bloques funcionales realizan funciones secuenciales típicas de automatismos:

Temporizadores: retardos a la conexión medidos en décimas de segundo.

Contadores: de tipo decreciente o reversible.

Registros de desplazamiento: rotaciones de bits entre los canales inicial y final.

Las preselecciones de temporizadores y contadores pueden ser constantes del programa o valores BCD (4 dígitos) leídos en un canal de entradas (datos exteriores).

Los bloques operativos permiten realizar tratamientos numéricos sobre variables digitales (palabras):

Operaciones aritmético/lógicas

Comparaciones

Conversiones de código

Transferencias

Ejemplos de bloques operativos pueden ser:

WSFT: desplazamientos entre canales inicial y final,

CMP: comparaciones entre variables o constantes de 4 dígitos. El resultado de la comparación (igual, mayor o

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menor) está asociado a un relé interno especial.

BCD: conversión de datos binarios de 16 bits en 4 dígitos BCD

SBS: llamada a una subrutina del programa.

MESSAGE: lectura de los datos ASCII contenidos sobre 8 canales (2 caracteres, 16 bits por canal), y visualización sobre la unidad de programación o consola de explotación.

La figura 13 muestra un ejemplo de programación con diagrama de contactos a partir de un esquema eléctrico de arrancador estrella-triángulo (obsérvese la representación del contacto de paro, cerrado en reposo). Para mostrar la potencia de los lenguajes extendidos, se añade una condición de alarma de valor mínimo de velocidad en el eje, medida con un tacómetro (5000 r.p.m., 10 Vcc desde la entrada analógica (0 a 10 Vcc 10 bits) conectada en el canal 3, con

visualización de un mensaje de error sobre la consola conectada al PLC.

Fig.13. Programación con diagramas de contactos.

• Diagrama de bloques de función (CSF).

El diagrama lógico o plano de funciones es la representación de las tareas de automatización utilizando los símbolos contenidos en las normas DIN 40700 y DIN 40719, cuya forma general se presenta en la figura 14.

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Fig.14. Símbolo lógico normalizado

Algunos de estos símbolos normalizados, correspondientes a las funciones más frecuentes, se dan en la figura 15

Fig 15. Símbolos lógicos

La programación por diagramas lógicos, que deriva de la representación por logigrama habitual entre los técnicos en electrónica digital, incluye como bloques normalizados algunas funciones secuénciales típicas en automatización, como temporizadores y contadores, e incluso algunos bloques combinacionales y de tratamientos numéricos, como multiplexores,

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demultiplexores, sumadores, multiplicadores etc., pero no alcanza la multitud de funciones que han ido añadiéndose a las listas de instrucciones y diagramas de contactos, como extensiones a estos lenguajes.

Por esta razón, y en sentido estricto la programación por diagramas lógicos queda reservada a aplicaciones que sólo intervengan variables booleanas todo-nada, y algunos bloques secuenciales elementales: temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, etc. Esta circunstancia, unida al desconocimiento del diagrama lógico por parte del usuario habitual del PLC, explica la baja difusión de estos lenguajes de programación.

La figura 16 muestra un ejemplo de programación con plano de funciones, comparado con el mismo programa en diagrama de contactos, según los lenguajes gráficos.

Dada la inexistencia, antes comentada, de bloques normalizados para todas

las posibles operaciones del PLC, los fabricantes han optado por permitir el uso, en sus consolas gráficas de los bloques de extensión definidos en el diagrama de contactos, aun trabajando bajo el entorno de diagrama lógico : el lenguaje resultante, resulta un hibrido que recoge toda la potencia de programación del PLC, y en el que cada usuario pueda elegir la forma de representación que prefiera para las funciones básicas (AND, OR, NOT, TIM, etc.).

Algunas unidades de programación basadas en computadora (especifico de fabricante o PC de uso general), permiten al usuario definir sus propios bloques lógicos a partir de los preexistentes, cuando nuevas funciones (macrobloques ) que pueden ser incorporadas al lenguaje.

La figura 16 muestra un ejemplo de programa escrito con estos lenguajes híbridos, desarrollado con un software específico de programación de PLC que corre sobre computadora personal

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Fig.16 programación combinada funciones /contactos.

• Lista de instrucciones (LST).

El lenguaje booleano está constituido por un conjunto de instrucciones que son trascripción literal de las funciones del álgebra de boole, a saber:

OR función suma lógica.

AND función producto lógico

NOT función negación

Complementadas con instrucciones de o de sentencia y asignación de resultados:

LOD leer variable inicial

OUT enviar resultado a salida

En operación normal, el PLC necesita algunas otras instrucciones o ampliación del lenguaje boolea que le permitan manejar elementos o común en automatización. Son estas las instrucciones secuenciales predefinidas:

TIM definir un temporizador

CNT definir un contador

SET activar una variable binaria (unidad de memoria)

RST desactivar una variable binaria.

Además, la mayor parte de PLC incluye extensiones al lenguaje booleano básico descrito, que permiten la manipulación de datos y variables digitales y la gestión del programa. Estas extensiones, como bloques funcionales, pueden clasificarse en:

Instrucciones aritméticas ADD sumar

SBB restar

MUL multiplicar

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DIV dividir

Instrucciones de manipulación de datos:

CMP comparar variables digitales

SFR rotaciones de bits (variables binarias)

SHIFT rotaciones de palabras (variables digitales)

MOV transferencias de datos BCD/BIN conversiones de códigos numéricos

Instrucciones de gestión de programa:

END fin de programa

JMP salto de bloque de programa

MCS habilitación de bloque de programa

JMPSUB salto a subrutina, etc.

Las instrucciones aritméticas y de manipulación de datos admiten múltiples variaciones:

Aritmética binaria o BCD.

Instrucciones lógicas sobre palabras (8 o 16 bits).

Transferencias entre bloques de palabras.

Codificación a salida en 7 segmentos.

Instrucciones de direccionamiento indirecto.

Instrucciones trigonométricas, etc.

Al lenguaje resultante, que no puede llamarse ya booleano después de ampliarlo con estas extensiones, se le de nomina de lista de instrucciones (“instruction List”).

Algunos fabricantes amplían las capacidades de programación de sus PLC de gama baja con estas

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instrucciones avanzadas, que serian de más lógica aplicación en PLC’s de superiores prestaciones. El tiempo de ejecución resultante (tiempo de “scan”) sobre CPU básicas desaconseja su empleo en la mayoría de ocasiones.

La tabla 4 siguiente muestra un listado de las instrucciones básicas disponibles sobre un PLC de gama media, el FA-2J Junior de Izumi.

Estas instrucciones se complementan con otras de computación, que pueden ser:

INSTRUCCIÓN DESCRIPCIÓN

LOD lee estado de variable binaria, LIS o interna

AND función lógica AND

OR función lógica OR

OUT envía resultado

sentencia a variable binaria

MCS función relé maestro de control

MCR final de función de relé maestro

SOT detecta flanco de subida de una sefial

TIM define temporizador con retardo a conexión

CNT define contador incremental de sucesos

SFR define registro desplazamiento sobre n bits

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END indica final de programa

SET fija una variable a estado «1»

RST fija una variable a estado «0»

JMP inicio de salto de programa

JENI) final de salto de programa

NOT niega o complementa una variable lógica

OR LOD conecta dos bloques de programa en paralelo

AND LOD conecta dos bloques de

programa en serie

Tabla 4. Instrucciones básicas de un PLC.

• Básicas:

Operandos predefinidos

Aritmética BCD

• Avanzadas:

Operandos cualesquiera

Aritmética de 16 bits

Direccionamiento indirecto

Ejemplos de instrucciones de computación básica sobre este PLC son:

JCVTH Conversión BCD a binario

JCVTD Conversión binario a BCD

JADC Suma del registro DRO (acumulador) con un operando.

JSBB Substracción al registro DRO de un operando

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JCMP Comparación del registro DRO con un operando

JOLD Transferencia de operando a DRO

JOST Transferencia de DRO a un operando

JINC Incrementar operando

Y en computación avanzada:

TADD3 Suma de cuatro dígitos entre operandos cualesquiera

WCMP Comparación de un operando con un intervalo

PDCMD Salida de datos ASCII a impresora

WI2IM Transferencia del operando (dato), cuya dirección (origen) está contenida en un registro al operando cuya dirección (destino) está contenida en otro registro, etc.

• Texto estructurado (ST)

Con CPU cada vez más rápidas, más potentes y de mayor capacidad de

tratamiento, los PLC’s de gamas altas invaden aplicaciones hasta hace bien poco reservadas a los mini computadoras industriales.

Para estas aplicaciones, los lenguajes tradicionales en lista de instrucciones (IL) o diagrama de contactos (LD) resultan ya insuficientes, aun mejorados con las expansiones comentadas en apartados anteriores.

Por esta razón, los fabricantes han desarrollado lenguajes de programación próximos a la informática tradicional, con sentencias literales que equivalen a secuencias completas de programación: son los lenguajes de alto nivel.

En ellos, las instrucciones son líneas de texto que utilizan palabras o símbolos reservados (SET, AND, FOR, etc.), las operaciones se definen por los símbolos matemáticos habituales (+, ‘1 <,etc.), y se dispone de funciones trigonométricas, logarítmicas y de manipulación de variables complejas (COS, PI, REAL, IMG,...).

Sin embargo, lo que distingue real mente estos lenguajes avanzados de las

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listas de instrucciones ampliadas son las tres características siguientes:

— son lenguajes estructurados, donde es posible la programación por bloques o «procedimientos», con definición de variables locales o globales,

— incluyen estructuras de cálculo repetitivo y condicional (figura 10.18), tales como:

—FOR...TO

— REPEAT ... IJNTIL X

— WHILE X

— IF ... THEN ... ELSE

— disponen de instrucciones de manipulación de cadenas de caracteres, muy útiles en aplicaciones de gestión, estadística, etc.

Dada su facilidad de manejo y su di fusión a todos los niveles, el BASIC, convenientemente adaptado a las aplicaciones del PLC, se configura como el lenguaje de alto nivel más extendido. Sin embargo, también se pueden encontrar intérpretes o compila dores

de C, PASCAL, FORTRAN, etc., lo que permite resolver tareas de cal culo científico en alta resolución, clasificaciones de datos, estadísticas, etc., con total facilidad, y con acceso además a módulos y subrutinas específicos ya escritos en estos lenguajes y de uso general en aplicaciones informáticas.

Dado lo específico de su aplicación, un programa escrito en alto nivel necesita para su edición de una unidad de programación avanzada, o de un software de desarrollo de programas que corra sobre PC.

Adicionalmente, es frecuente que el empleo de estos lenguajes estructura dos obligue además a utilizar no sólo una unidad de programación tipo PC, sino incluso una CPU especial en el PLC (coprocesadora), del tipo descrito en los apartados 6.2 y 6.3.1, capaz de interpretar y ejecutar las nuevas instrucciones.

En cualquier caso, los lenguajes II alto nivel son posibilidades adiciona al alcance del programador, que puede si

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así lo desea, utilizar sólo las formas básicas de contactos/bloques o lista instrucciones para escribir sus aplicaciones: en otras palabras, los lenguajes avanzados nunca constituyen el lenguaje básico de un PLC o familia de PLC’s, papel que queda res vado a la lista de instrucciones o al diagrama de contactos.

La tabla 10.7 muestra las instrucciones del intérprete BASIC dispone sobre tos PLC’s Festo FPC 4 clasificadas en:

— Operaciones generales: comandos de actuación BASIC sobre palabras, o textos, directos (SET, LET,...) o condicionados UF, FOR,...).

— Operaciones de conversión: Cambios de código, obtención de módulos, etc.

— Operaciones matemáticas: Opciones logarítmicas, trigonométricas, aritméticas, etc.

— Operaciones de control de programa: Saltos y subrutinas.

Como puede observarse, los comandos que aparecen son en mayoría los de uso normal del SIC.

Fig. 10.19 Programación estructurada.

La figura 10.19 muestra un ejemplo de programación con este lenguaje Como se observa, una ventaja adicional del programa en alto nivel es que se puede

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transcribir, casi literalmente el diagrama de flujos que constituye la primera aproximación a la representación del sistema de control. Esta ventaja, que evita pasar a algún otro o transcribir este inicial a otro lenguaje, supone sin duda un importe ahorro de tiempo en la puesta en marcha de la aplicación.

Debe indicarse que algunas de sentencias literales de alto nivel están disponibles en lenguaje de comandos como bloques de función extendida y viceversa: de esta forma, el fabricante asegura la compatibilidad entre lenguajes, y aprovecha mejor el software de máquina desarrollado (figura 10.20).

INSTRUCCIONES

GENERALES CONVERSIÓN MATEMÁTICAS CONTROL

BIT

DATA

DIM

END

FILE

GET

INP

IEFT$

LE

ODE

OPEN

PEEK

INT

JEAD

EADL

RESPS

ESTORE

SPC

flOP

THEN

CLOSE

DEF

ELSE

ENDEF

FOR

IF

INPUT

LEN

LOCK

NEXT

OUT

POKE

PTR

READ$

REM

RESF

RUN

STEP

TAB

TIMER

ABS

BYTE

CHR$

BID

DEB

INT

RND

STR$

UPC$

VAL

WORD

COS

PI

SIN

SGN

SQR

(,)

+

8

/

<

>

<=

CALL MOD

CALL FUN

CALL ASS

GOSUB

ON GOSUB

ON GOTO

RETURN

USR

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TO

VPD

PRJNT

SET

IJNLOCK

USING

RES

SWAP

Tabla 10.7 Lista de instrucciones.

• Diagrama de funciones secuencial (SFC).

Los bloques secuenciales son elementos preprogramados por el fabricante cuyas variables ocupan posiciones reservadas en la memoria interna del PLC (áreas), por lo que el número total disponible de ellos dentro de un programa es siempre limitado.

Los bloques secuenciales más frecuentes, incorporados en prácticamente todos los lenguajes de PLC, son:

— biestables,

— temporizadores,

— contadores,

— registros de desplazamiento, y

— secuenciadores paso a paso.

Los biestables, registros y secuencia dores modifican la información de sus salidas según la secuencia que se presente a sus entradas, mientras que los temporizadores y contadores llevan implícitamente asignadas dos informaciones numéricas distintas:

— los valores de preselección (tiempo y módulo de cuenta),

— los valores actuales, contenidos en cada momento del programa.

En las operaciones de lectura, estos elementos entregan el valor actual con tenido, mientras que en las de escritura modifican su preselección con el valor recibido.

La información contenida en los bloques secuenciales puede ser reinicializada al valor por defecto tras una pues ta en marcha o reset, o

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mantenida en sus valores actuales si se le ordena al PLC mediante sus funciones de parametrización (excepto los temporizadores, que pierden siempre la temporización en curso).

Un biestable es un dispositivo capaz de mantener indefinidamente su esta do a 0 o 1 mientras el PLC permanezca en RUN y no se ordene un pulso de mando que lo modifique.

Por esta definición, el biestable es el elemento secuencial más sencillo, capaz de mantener un mismo estado lógico para distintas combinaciones de sus entradas de mando: como este estado depende de la secuencia de valores de entrada, y no de su combinación actual, se dice que el elemento posee «memoria» y, en efecto, en muchos lenguajes de PLC se denomina a esta función célula o relé de memoria (<Keep Relay»).

La permanencia del biestable en un estado automantenido se debe a la presencia de una realimentación interna, definida por el usuario si construye la función a partir de

elementos combinacionales estándar, o transparente para él si utiliza el bloque funcional pro puesto por el fabricante.

Fig. 11.2 Construcción de un biestable.

La figura 11.2 muestra una estructura de biestable o memoria construida según la primera opción, compuertas lógicas y diagrama de contactos, junto con el listado de programa correspondiente.

Como se observa en la figura, cuan do ambas entradas Set y Reset (puesta a «1» y puesta a «O») permanecen inactivas (a cero), el elemento mantiene su valor anterior, mientras que la activación de una u otra lo hace cambiar al estado «1>) o «0».

La combinación S = R = 1, órdenes simultáneas de Set y Reset, es por definición contradictoria y no debería

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ser utilizada. Sin embargo, tal como sugieren los esquemas y el propio lisiado del programa, la ejecución del mismo en un PLC es secuencial y esto deshace la supuesta contradicción, puesto que las órdenes no son simultáneas sino sucesivas y por tanto el resultado final es como si se hubiera pro gramado la última (Set o Reset).

Si el usuario prefiere utilizar el bloque funcional definido por el fabrican te, tiene a su disposición las señales Set y Reset anteriores, bien sobre un bloque compacto, bien como sentencias separadas dentro del programa, como se ve en la figura 11.3. En el primer caso, la prioridad en las acciones puesta a uno y puesta a cero, viene dada por el fabricante (normalmente, Reset prioritario), mientras que en el segundo depende del orden de colocación de las sentencias.

El biestable se utiliza típicamente como unidad de memoria, capaz de recordar el estado de una señal aunque haya sido de muy corta duración (pulso).

El empleo de esta función compacta los programas y simplifica la programación, pero el usuario debe recordar una vez activado, y a diferencia de las salidas simples de asignación OUT, la única forma de desactivar un biestable es ordenándolo de forma explicita, con un Reset o por reinicialización total del PLC, lo que, en programas mas complejos de múltiples sentencias entrelazadas, puede dificultar la depuración de errores y puesta a punto final.

• Programación de PLC’s

− Aproximación sistemática para un programa en PLC.

− Diseño de software de aplicación.

En este punto se tomara como referencia el siguiente PLC S7-200 el cual ofrece numerosos tipos de operaciones que permiten solucionar una gran variedad de tareas de automatización. Disponen de dos juegos básicos de operaciones, a saber: SIMATIC e IEC 1131–3. El software de programación STEP 7-Micro/WIN 32; permite elegir entre

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diferentes editores para crear programas de control utilizando dichas operaciones. Por ejemplo, puede ser que Ud. prefiera crear programas en un entorno de programación gráfico, en tanto que otra persona que trabaje en su misma empresa opta por utilizar un editor textual, similar al lenguaje ensamblador.

Para crear sus programas debe hacer dos selecciones básicas:

El tipo de juego de operaciones a utilizar (SIMATIC o IEC 1131–3).

El tipo de editor a utilizar (Lista de instrucciones, Esquema de contactos o Diagrama de funciones).

La figura 4-1 muestra las combinaciones posibles de juegos de operaciones y de editores S7-200.

Juego de operaciones SIMATIC

Juegos de operaciones IEC 1131–3

Editor AWL (Lista No disponible

de instrucciones)

Editor KOP (Esquema de contactos)

Editor LD (Diagrama de escalera)

Editor FUP (Diagrama de funciones)

Editor FBD (Diagrama de bloques funcionales)

Editor AWL (Lista de instrucciones)

El editor AWL (Lista de instrucciones) de STEP 7-Micro/WIN 32 permite crear programas de control introduciendo la nemotécnica de las operaciones. Por lo general, el editor AWL se adecua especialmente para los programadores expertos ya familiarizados con los sistemas de automatización (PLC’s) y con la programación lógica. El editor AWL también sirve para crear ciertos programas que, de otra forma, no se podrían programar con los editores KOP ni FUP. Ello se debe a que AWL es el lenguaje nativo de la CPU, a diferencia de los editores gráficos en los que son aplicables ciertas

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restricciones para poder dibujar los diagramas correctamente.

La figura 4-3 muestra un ejemplo de un programa AWL.

Fig. 4.3 Ejemplo Programa AWL

Como muestra la figura 4-3, esta forma textual es muy similar a la programación en lenguaje ensamblador. La CPU ejecuta cada operación en el orden determinado por el programa, de arriba a abajo, reiniciando luego arriba nuevamente. AWL y el lenguaje ensamblador también son similares en otro sentido. Las CPUs S7-200 utilizan una pila lógica para resolver la lógica de control (v. fig. 4-4). Los editores KOP y FUP insertan automáticamente las operaciones necesarias para procesar la pila. En AWL, es el usuario quien debe insertar dichas operaciones.

Fig. 4.4 Pila lógica de la CPU

A continuación se indican los aspectos principales a considerar cuando se desee utilizar el editor AWL:

• El lenguaje AWL es más apropiado para los programadores expertos.

• En algunos casos, AWL permite solucionar problemas que no se podrían resolver muy fácilmente con los editores KOP o FUP.

• El editor AWL sólo se puede utilizar con el juego de operaciones SIMATIC.

• En tanto que el editor AWL se puede utilizar siempre para ver o editar un programa creado con los editores KOP o FUP SIMATIC, lo contrario no es posible en todos los casos.

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Los editores KOP o FUP SIMATIC no siempre se pueden utilizar para visualizar un programa que se haya creado en AWL.

Editor KOP (Esquema de contactos)

El editor KOP (Esquema de contactos) de STEP 7-Micro/WIN 32 permite crear programas con componentes similares a los elementos de un esquema de circuitos. KOP es probablemente el lenguaje predilecto de numerosos programadores y encargados del mantenimiento de sistemas de automatización. Básicamente, los programas KOP hacen que la CPU emule la circulación de corriente eléctrica desde una fuente de alimentación, a través de una serie de condiciones lógicas de entrada que, a su vez, habilitan condiciones lógicas de salida. Por lo general, la lógica se divide en unidades pequeñas y de fácil comprensión llamadas “segmentos” o “networks”. El programa se ejecuta segmento por segmento, de izquierda a derecha y luego de arriba a abajo. Tras alcanzar la CPU el final del

programa, comienza nueva-mente en la primera operación del mismo.

La figura 4-5 muestra un ejemplo de un programa KOP.

Fig.4.5 Ejemplo de Programa KOP.

Las operaciones se representan mediante símbolos gráficos que incluyen tres formas básicas.

Como muestra la figura 4-5, se pueden conectar en serie incluso varias operaciones de cuadros.

• Contactos representan condiciones lógicas de “entrada” tales como interruptores, botones, condiciones internas, etc.

• Bobinas - representan condiciones lógicas de “salida” tales como lámparas, arrancadores de motor, relés

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interpuestos, condiciones internas de salida, etc.

• Cuadros representan operaciones adicionales tales como temporizadores, contadores u operaciones aritméticas.

A continuación se indican los aspectos principales a considerar cuando se desee utilizar el editor KOP:

• El lenguaje KOP les facilita el trabajo a los programadores principiantes.

• La representación gráfica es a menudo fácil de comprender, siendo popular en el mundo entero.

• El editor KOP se puede utilizar con los juegos de operaciones SIMATIC e IEC 1131–3.

• El editor AWL siempre se puede utilizar para visualizar un programa creado en SIMATIC

KOP: Editor FUP (Diagrama de funciones)

El editor FUP (Diagrama de funciones) de STEP 7-Micro/WIN 32 permite

visualizar las operaciones en forma de cuadros lógicos similares a los circuitos de puertas lógicas. En FUP no existen contactos ni bobinas como en el editor KOP, pero sí hay operaciones equivalentes que se representan en forma de cuadros. La lógica del programa se deriva de las conexiones entre las operaciones de cuadro. Ello significa que la salida de una operación (p.ej. un cuadro AND) se puede utilizar para habilitar otra operación (p.ej. un temporizador), con objeto de crear la lógica de control necesaria. Dichas conexiones permiten solucionar numerosos problemas lógicos.

La figura 4-6 muestra un ejemplo de un programa creado con el editor FUP.

Fig. 4.6 Ejemplo de un programa en FUP

A continuación se indican los aspectos principales a considerar cuando se desee utilizar el editor FUP:

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• El estilo de representación en forma de puertas gráficas se adecua especialmente para observar el flujo del programa.

• El editor FUP se puede utilizar con los juegos de operaciones SIMATIC e IEC 1131–3.

• El editor AWL siempre se puede utilizar para visualizar un programa creado en SIMATIC

FUP.

• Valoración de flacos.

− Valoración de flancos de subida.

− Valoración de flancos de caída.

En ocasiones, el PLC debe ser capaz de leer señales de entrada de muy corta duración, mucho menores que su tiempo de ciclo.

Si se dispone de contador rápido, pueden leerse estas señales cortas preseleccionando el valor de cuenta a la unidad: cuando se reciba la señal, el contador alcanzará el final de cuenta y podrá leerse la conmutación de su

salida desde el programa de ejecución normal, por consulta o interrupción.

Si el PLC puede ejecutar rutinas rápidas controladas por entradas de interrupción, puede utilizarse la señal a leer como disparo de un programa rápido, el cual conmutará cualquier relé interno para que el programa base pueda leer sobre él la existencia o no de la señal.

Los PLC’s compactos de pequeño tamaño y aplicaciones restringidas no poseen posibilidad de conteo ni tratamiento rápido de señales, pero pueden incluir una función especial para la lectura de señales de corta duración.

Si la función existe, el flanco de señal de entrada, la cual debe mantenerse en ON durante un tiempo mínimo, activará un relé interno que mantiene su estado hasta el final del siguiente «scan» (figura 5.9). Este relé interno puede, por supuesto, ser consultado desde el programa de usuario, que obtiene una lectura indirecta de la señal exterior.

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Un ejemplo de PLC compacto con entrada captadora de señales cortas se encuentra en el MICRO-1 de Izumi: en este PLC, la entrada número O tiene, además de su función ordinaria, otra adicional como entrada captadora de pulsos cortos de hasta 0,5 ms, como mínimo.

Cuando aparece un pulso sobre esta entrada fuera del período de lectura en la interfaz, se activa un relé interno que puede ser consultado por el programa de ejecución normal (figura 5.15).

Si el pulso externo se repite más de una vez en el mismo «scan», sólo es reconocido el primero de ellos, ya que los demás no tendrán ningún efecto sobre el relé ya activo.

Además, es necesario un «scan» intermedio sin pulso exterior para poner en 0FF este relé interno, por lo que, en una aplicación de esta función como entrada de contador rápido, la frecuencia máxima de operación será inversamente proporcional al doble del tiempo de ciclo,

Con tiempos de ciclo del orden de 10 ms, la frecuencia de operación será de 50 Hz, demasiado baja para un «encoder» normal, por lo que la aplicación fundamental de esta entrada no es el conteo rápido, sino la detección de impulsos cortos no repetitivos.

• Verificación del funcionamiento del PLC.

− Puesta a punto.

− Localización de averías.

Ahora se cargara un programa en la CPU del PLC y se cambiara la CPU a modo RUN(Se tomara como base el PLC S7-200 de Siemens). De este modo puede observar o comprobar el programa.

Cargar el proyecto en la CPU

Antes de cargar el programa en la CPU, asegúrese de que ésta se encuentre en

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modo STOP. Para cargar el programa en la CPU:

1. Coloque el selector de modos de operación de la CPU (ubicado bajo la tapa de acceso de la misma) en la posición TERM o STOP.

2. Elija el comando de menú CPU STOP o haga clic en el botón correspondiente en la ventana principal.

3. Elija ”Sí” para confirmar esta acción.

4. Elija el comando de menú Proyecto Cargar en CPU... o haga clic en el botón ”Cargar en CPU” en la ventana principal:

5. El cuadro de diálogo ”Cargar en CPU” permite indicar los componentes del proyecto que desee cargar. Pulse la tecla ENTER o haga clic en “Aceptar.”

Un mensaje le informa si la operación de carga se realizó satisfactoriamente.

Cambiar la CPU a modo RUN

Si la operación de carga se efectuó con éxito, podrá cambiar la CPU a modo RUN:

1. Elija el comando de menú CPU RUN o haga clic en el botón correspondiente en la ventana principal.

2. Elija ”Sí” para confirmar esta acción.

Observar el estado KOP

Si ha activado el estado KOP, se visualizará el estado actual de los eventos en su programa. Abra la ventana del editor KOP y elija el comando de menú Test Activar estado KOP.

Si tiene un simulador de entradas conectado a los terminales de su CPU puede colocar los interruptores en posición ”ON” para observar la circulación de la corriente y la ejecución de la lógica. Por ejemplo, si activa los interruptores I0.0 y I0.2, estando desactivado el interruptor de I0.4 (”Nivel_Superior”), se completará el flujo de corriente del segmento 1. El aspecto del segmento será como el que muestra la figura 4-14.

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Figura 4-14 Observar el estado del primer segmento

Si el programa de STEP 7-Micro/WIN no es igual al de la CPU, aparecerá el mensaje de advertencia que muestra la figura 4-15. Allí tiene la opción de comparar el programa con la CPU o bien, continuar la acción o cancelar.

Figura 4-15 Advertencia ”No concuerda la indicación de hora y fecha”

Ver el estado actual de los elementos del programa

La tabla de estado se puede utilizar para observar o modificar los valores actuales de las entradas y salidas, así

como de las direcciones de la memoria. Abra nuevamente la tabla de estado y elija el comando de menú Test Lectura permanente como muestra la figura 4-16. Al activar o desactivar los interruptores estando la CPU en modo RUN, la tabla indica el estado actual de cada elemento.

_ Para visualizar el valor actual de los elementos del programa, haga clic en el botón ”Lectura sencilla” o en el botón ”Lectura permanente” en la ventana de la tabla de estado.

_ Para detener la lectura del estado, haga clic en el botón”Lectura permanente” en la ventana de la tabla de estado.

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Figura 4-16 Observar el estado del programa de ejemplo


• Competencia científico-teórica.

Identificar las características de la memoria RAM y ROM.

− Identifica las características que se deben de considerar en los diferentes tipos de memorias y su

importancia y aplicación.

• Competencia analítica.

Realizar el análisis de fichas técnicas de para evaluar la capacidad de la memoria de los PLC’s.

− Realizará el análisis de tablas que relacionen las características de un PLC su memoria.


Analizar estructuras de memoria representadas en diagramas de estado.

− Realizará la revisión operativa de memorias representadas en diagramas de estado identificando las relaciones de causa efecto entre las diferentes

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partes del PLC.

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RESULTADO DE APRENDIZAJE:


3.2.1 DIAGRAMAS DE INSTALACIÓN.

• Diagramas de bloques.

• Diagramas de flujo.

Debe escogerse la ubicación más conveniente del armario de control y en función de ella su tipo y grado de protección. Asimismo, debe elegirse la ubicación del PLC dentro de dicho armario, tanto a efectos de ventilación como a efectos de separación de cables de señal y potencia con vistas a evitar las interferencias electromagnéticas.

Fig. Diagrama a bloques de la instalación de un PLC en un armario de

control.

La figura 18.16 da una idea es quemática de la situación de los dis tintos elementos dentro de un armario de control que contenga un PLC de gama alta con distintos elementos auxiliares y muestra la distribución in terna de cableado, separando clara mente los distintos tipos de señales y cables de potencia.

En muchos casos, sobre todo con PLC’s de gama baja, éstos deben situarse en el interior de armarios con juntamente con equipos de electrónica de potencia.

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En tal caso, el equipo de electrónica de potencia debe elegirse con caja metálica y conectar ésta a tierra. Los cables de potencia que provienen de convertidores de frecuencia o equipos de tiristores, es recomen dable aislarlos en el interior de una canalización metálica blindada para evitar que perturben las señales del PLC, sobre todo si hay señales analógicas. El diagrama de la figura 18.17 muestra un ejemplo de disposición de los distintos componentes dentro del armario de control y su cableado interno para estos casos.

Conviene remarcar además algunas reglas respecto al armario de control:

a) El armario debe ir conectado a la tierra de la instalación a través de un conductor de cobre desnudo.

b) Asegurar que las puertas y distintas partes del armario tienen una buena conexión a tierra y que ésta no resulta impedida por contacto entre partes pintadas, bisagras, tapas atornilladas, juntas de goma, etc. Concretamente las puertas deben unirse a tierra a través de

trenzas conductoras (prácticamente una por bisagra).

c) Si en el armario existen tomas de corriente o fluorescentes para alumbrado, deben separarse con rejillas metálicas unidas a la tierra de protección.

Diagramas del fabricante.

El cableado interno de los armarios de control ha sido tratado en el apartado anterior, pero el mayor peligro de interferencias y/o posibles perturbaciones destructivas proviene del cableado exterior. La problemática es la misma en ambos casos, pero el agravante para el cableado exterior es que suele tener longitudes mucho más considerables y, por tanto, la posibilidad de acopla miento y captación de radiaciones es muchísimo mayor.

A continuación se da una lista de reglas concretas, pero conviene tener una idea clara del porqué de las mis mas, puesto que entender los motivos nos permitirá decidir en casos que no estén explícitamente contemplados. Los

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criterios básicos que debe seguir todo sistema de cableado son los siguientes:

a) Agrupación por clases. El conjunto de cables que salen del armario de control debería agruparse por clases, según el criterio dado en el apartado 18.9.7. Concretamente, en instalaciones de PLC’s las clases que podemos encontrar son:

al) Cables de red y salidas de potencia.

a2) Cables de E/S a baja tensión (24 y c.c.)

a3) Cables de E/S analógicas y contadores rápidos.

a4) Cables de comunicaciones.

b) Separación de canalizaciones. Los cables de cada una de las clases deberán distribuirse por canalizaciones independientes. En concreto, la canalización para los cables de potencia debería ser metálica (tubo o bandeja con agujeros de ventilación). La canalización para cables de señal puede ser metálica o no, pero por lo menos, los cables de señales analógicas y los

de comunicaciones deberán ser apantallados.

Fig. 18.18 Cableado de distintos grupos de señales

c) Área mínima entre conductores de ida y retorno. Cualquier cable deberá ir durante todo su recorrido lo más próximo posible al cable o cables de retomo correspondiente. Esta regla es válida tanto para cables de señal como para los de potencia. En caso de señales de continua o mandos monofásicos, esto implica que cada uno vaya trenzado con su correspondiente retorno y, en caso de mandos trifásicos, deben ir juntas las tres fases y el neutro, si se usa.

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Si se trata de cables de potencia, el motivo es que la suma de campos creados por las corrientes sea nula, causando la mínima emisión. En el caso de cables de señal, el motivo es que la superficie de la espira que forman la ida y el retomo (S1) sea mínima y, por tanto, exista la mínima captación de interferencia en modo diferencial.

d) Área mínima en modo común. La regla anterior es válida también para cada grupo de cables con respecto al conductor de tierra. Es decir, según muestra la propia figura 18.19, los cables deben distribuirse lo más próximos posible al conductor de tierra, en todo su recorrido con objeto de minimizar el área S

En el caso de cables de señal débil (E/S analógicas y contadores rápidos), esto se concreta en un apantallamiento individual de cables. En el caso de cables de E/S, deben disponerse sobre una bandeja metálica o tubo metálico cerrado y en el caso de cables de potencia

sobre una bandeja metálica abierta para facilitar su ventilación.

e) Respetar las reglas anteriores en las bifurcaciones. Para cables de potencia podrá utilizarse un solo cable para retorno común entre equipo y planta, pero en las bifurcaciones deben mantenerse los criterios anteriores (figura 18.20).

Fig. Cableado: bifurcación de señales.

f) Conexión de pantallas a tierra en un solo punto y configuración estrella.

La conexión de pantallas a la tierra de protección debe hacerse por uno solo de los extremos si es posible. En muchos casos esto resulta imposible por exigencias del reglamento electrotécnico o porque alguno de los sensores va conectado a la carcasa; en tal caso, la conexión por el extremo de planta se hará a través de una inductancia o de un filtro de modo común. En las figuras

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18.18 a 18.20 se ha representado simbólicamente este tipo de conexión, cuyo objetivo es permitir una buena conexión a tierra a efectos de protección, pero impedir la circulación de corrientes de alta frecuencia por las pantallas y evitar interferencias de modo común, debidas a la diferencia de potencial entre distintas tomas de tierra.

La ejecución práctica de tales inductancias o de los filtros de modo común es la que muestra la figura 18.2 1.

g) Integridad de pantallas. Los cables apantallados es mejor no cortarlos para pasar por bornes, pero si esto resulta imprescindible o más práctico para facilitar las conexiones, debe procurarse que los tramos sin apantallar sean lo más cortos posible. Una buena solución puede consistir en utilizar cajas de conexión metálicas.



Interpretar simbología y diagramas unifilares.

− Investiga en grupo los símbolos y diagramas unifilares, describiendo sus características generales en un reporte escrito.

• Competencia de calidad.

Describir la utilidad de los diagramas de instalación de PLC’s.

− Explica las principales necesidades que satisfacen los diagramas en la instalación de PLC’s.

− Elabora un resumen de la utilidad de los diagramas de instalación dentro de los procesos con los que comúnmente interactúa

3.2.2 COMPONENTES DEL PLC.

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• El procesador.

− Parametrización.

− Características.

− Tipos.

La unidad central de proceso (CPU) es la encargada de ejecutar el programa de usuario y de ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas/salidas.

Para la ejecución del programa, la CPU adquiere sucesivamente las instrucciones una a una desde memoria, y realiza las operaciones especificadas en las mismas.

El funcionamiento es, de tipo interpretado con decodificación de las instrucciones cada vez que son ejecutadas. La decodificación puede realizarse mediante un sistema de lógica estándar con microprocesador más memoria o puede estar microprogramada con hardware (cableada) en el propio procesador, según diseño del fabricante.

En algunos casos, la decodificación se realiza con la ayuda de una memoria exterior (intérprete), de la que pueden existir distintas versiones, las cuales pueden tener una gama de posibilidades como:

Modificación de lenguaje de programación.

Tratamiento de señales analógicas.

Manipulación de textos.

Algoritmos de control en lazo cerrado.

Los bloques fundamentales de una CPU son:

ALU (Aritmetic Logic Unit), encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas (combinaciones Y,O, sumas, comparaciones, etc.).

Acumulador, almacena el resultado de la última operación realizada por la ALU.

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Flags, indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo, negativo, resultado cero, etc.).

Contador de programa, encargado de la lectura de las instrucciones de usuario y de la secuencia de ejecución. Esta secuencia puede ser modificada con el juego de instrucciones de salto.

Decodificador de instrucciones y secuenciador, cableado y/o programado, donde se decodifican las instrucciones leídas en la memoria y se generan las señales de control.

Programa ROM monitor del sistema, donde se almacena la secuencia de puesta en marcha, las rutinas de test y de error en la ejecución, etc.

La combinación de la CPU con la memoria interna, imagen de entradas/salidas y de programa de usuario, es conocida también con el nombre de unidad de proceso o tarjeta central.

En el control distribuido con módulos inteligentes se conectan la bus procesadores específicos

especializados en tareas como la medida y regulación de temperatura, control de posición, conexión con otros procesadores dentro de una red local; lo que permite traspasar ciertas funciones, normalmente criticas en el tiempo, a estos periféricos inteligentes(incluyen sus propios procesadores y memorias), descargando al procesador central de unos procesos a los que no podría atender con la necesaria rapidez.

• Memoria.

− Estructura de memoria

La memoria trabajo es el almacén donde el PLC guarda todo cuanto necesita para ejecutar la tarea de control:

Datos del proceso

o Señales de planta, entradas y salidas

o Variables internas de bit y de palabra.

o Datos alfanuméricos y constantes.

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Datos del control

o Instrucciones de usuario (programa).

o Configuración del PLC (modo de funcionamiento, número de entradas/salidas conectadas, etc.)

Todo esto esta contenido en una memoria de tipo semiconductor, la cual es un dispositivo electrónico capaz de almacenar datos binarios, que pueden ser leídos posición a posición o por bloques.

Una clasificación de memorias, atendiendo a sus características de lectura y escritura, es la siguiente:

Memorias de lectura /escritura, RAM

Memorias de sólo lectura no reprogramables, ROM.

Memorias de sólo lectura, reprogramables, con borrado por ultravioleta, EPROM.

Memorias de solamente lectura, alterables por medios eléctricos EEPROM.

Las memorias de lectura/escritura, RAM, pueden ser leídas y modificadas cuantas veces sea necesario, a través de los buses internos, y de forma rápida. Se utilizan principalmente como memorias de datos internos, y únicamente como memorias de programa en el caso de que pueda asegurarse el mantenimiento de los datos con una batería exterior.

Las memorias de sólo lectura no pueden ser modificadas en ninguna, forma. Dentro del PLC las memorias ROM se utilizan para almacenar el programa monitor, que contiene las siguientes rutinas:

Inicialización tras puesta en tensión o reset.

Rutinas de test y de respuesta a error de funcionamiento.

Intercambio de información con unidades exteriores.

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Lectura y escritura en las interfaces de E/S.

El contenido de esta memoria no es accesible desde el exterior.

Las memorias reprogramables EPROM, son memorias de solo lectura que pueden programarse con un circuito especial, después de borrar su contenido. Las células de memoria son borradas con luz ultravioleta que penetra en el chip a través de una ventana de cuarzo en su cara superior. Normalmente, estas memorias se utilizan para almacenar el programa del usuario, una vez que ha sido convenientemente depurado.

Las EEPROM o memorias reprogramables son memorias de sólo lectura alterables por medios eléctricos, es decir reprogramables sobre el propio circuito, sin necesidad de extracción y borrado exterior. Los procesos específicos de almacenamiento y borrado de las memorias EEPROM hacen que los tiempos de acceso para lectura y especialmente para escritura, sean

largos en comparación con los correspondientes a las memorias RAM/EPROM. Sin embargo, en este tipo de memorias el numero de operaciones de borrado/escritura esta limitado a algunos cientos de miles, por lo que estas memorias son las que con mayor frecuencia tienden a reemplazarse.

Fig.2 Tipos de memorias

Las memorias internas son aquellas que almacenan el estado de las variables que maneja el PLC: entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado, entre otros.

La memoria interna, de longitud invariable para cada modelo de PLC, fija sus características funcionales en cuanto a capacidad de direccionamiento E/S, y número y tipo de variables internas manipuladas. Esta es la razón por la que la clasificación

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de la memoria interna no se realiza, atendiendo sus características de lectura y escritura, si no por el tipo de variables que almacena y el número de bits que ocupa la variable. Así, la memoria interna del PLC queda clasificada en las siguientes áreas:

Posiciones de 1 bit (bits internos)

Memoria imagen de entradas/salidas.

Relés internos.

Relés especiales /auxiliares.

Posiciones de 8, 16 ó más bits (registros internos)

Temporizadores.

Contadores.

Otros registros de uso general.

Las variables contenidas en la memoria interna pueden ser consultadas y modificadas continuamente por el programa cualquier numero de veces.

Después de ejecutar el programa, la CPU ordena el intercambio de señales

entre las interfaces E/S y la memoria imagen (almacena las ultimas señales), de manera que mientras dura la ejecución, los estados de las señales de entrada considerados para el cálculo en memoria.

El tratamiento de las señales de entrada/salida a través de las memorias imagen se presentan de la siguiente forma:

Antes de comenzar la ejecución, la CPU consulta los estados de la señales en la interfaz de entradas y carga con ellos la memoria imagen de entradas.

Durante la ejecución, la CPU, y bajo control del programa del usuario, realiza los cálculos a partir de los datos en la memoria imagen y del estado de los temporizadores, contadores y relés internos.

Finalizada la ejecución, la CPU transfiere a las interfaces de salida los estados de las señales contenidos en la memoria imagen de salidas, quedando el

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sistema preparado para comenzar un nuevo ciclo.

Las posiciones de la memoria imagen son denominadas puntos E/S, y su número es variable dependiendo del modelo del PLC y de la configuración del sistema. De esta forma una clasificación de PLC hace referencia al número de puntos E/S que la CPU puede manejar.

La memoria del programa, normalmente externa y enchufable a la CPU, almacena el programa escrito por el usuario para su aplicación. Adicionalmente puede contener datos alfanuméricos y textos variables, y también información parametrizada sobre el sistema, por ejemplo nombre o identificador del programa escrito, indicaciones sobre la configuración de E/S o sobre la red de PLC, si existe.

Cada instrucción del usuario ocupa un paso o dirección del programa y necesita, para ser almacenada dos posiciones de memoria de semiconductor.

La ejecución del programa en el módulo es siempre prioritaria, de forma que si se da tensión al PLC con un módulo conectado, la CPU ejecuta su programa y no el contenido en memoria RAM interna.

• Fuentes de poder.

Separadas, procurando independizar las siguientes partes del circuito:

— Unidad central e interfaces E/S (alimentación PLC).

— Alimentación de entradas.

— Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético.

Esta división, salvo en pequeños compactos, suele mantenerse en todos los PLC’s, que necesitan al menos de dos fuentes de alimentación independientes:

— Alimentación del PLC (CPU, memorias e interfaces).

— Alimentación de los emisores de señal y de los actuadores de salida.

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La alimentación a la CPU puede ser de continua a 24 tensión muy frecuente en cuadros de distribución, o en alterna a 110/220 VCA. En cualquier caso, la propia CPU alimenta las interfaces conectadas a través del bus in terno.

La alimentación a los circuitos E/S puede realizarse, según tipos, en alterna a 48/110/220 CA, o en continua a 12/24/48 Vc

La fuente de alimentación del PLC puede incorporar una batería tampón, que se utiliza para el mantenimiento de algunas posiciones internas (relés o registros) y del programa de usuario en memoria RAM, cuando falla la alimentación o se desconecta el PLC. La capacidad de esta batería, normalmente a 3,5 V, oscila entre los 1500 mAh y 1 año de vida para las más pequeñas utilizadas en los PLC’s compactos, y los 5000 mAh y 10 años de vida en las necesarias en PLC’s modulares de gama alta.

El estado de la batería está monitorizado sobre un diodo LED en la fuente de alimentación, que parpadea o

se apaga en caso de defecto o ausencia de la misma.

Los PLC’s compactos suelen disponer de una salida de tensión a 24 de baja potencia, para alimentación di recta de sensores y actuadores, aunque la carga que puede soportar es muy reducida, del orden de décimas de amperio.

Fig. Conexiones de alimentación.

La figura 4.8 muestra dos alternativas extremas de alimentación a un sistema de PLC y unidad de expansión de entradas/salidas locales (unidas por el bus interno), con sus emisores y ac tuadores:

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— En el primer caso, una única fuente (figura 4.8a) incorporada en el PLC alimenta a la CPU con sus interfaces de entrada y salida y a los sensores y actuadores del sistema. La tensión de alimentación a los circuitos internos de la unidad de expansión llega a ella a través del bus interno.

— En el segundo ejemplo (fig. 4.8b), el sistema utiliza varias fuentes de alimentación diferentes:

— la propia del PLC, in terna o externa a él.

— la auxiliar para alimentación de la unidad E/S.

— fuente de alimentación CC para actuadores de salida.

— fuente de alimentación CA para actuadores de salida.

Es frecuente, en sistemas modulares como el que se presenta en la figura 4.81’, que la propia fuente de alimentación de la CPU o del bastidor de expansión proporcione directamente una salida auxiliar a 24 V con nivel de

potencia suficiente para alimentación de sensores: en el ejemplo, se utiliza esta fuente auxiliar para alimentación de los interruptores de entrada.

En ambos casos, y así ocurre en general, la alimentación a la CPU proporciona además la tensión de funcionamiento de la unidad portátil de programación, conectada a ella directa mente sobre un zócalo o a través de un cable.

La elección de uno u otro esquema de alimentación para un sistema de PLC depende fundamentalmente de

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Emplear instrumentos de medición para verificar parámetros de operación de PLC’s.

− Describe en un informe las características básicas de los PLC’s mediante el uso de instrumentos de medición.

− Identifica el tipo de instrumentos de medición empleados para evaluar PLC’s.

− Realiza la medición de las principales variables que determinan el funcionamiento del PLC


Identificar la secuencia del proceso de prueba del PLC.

− Deduce la respuesta generada por los diferentes componentes del PLC, a partir del análisis del análisis de pruebas aplicadas al PLC.


Desarrollar criterios de selección de pruebas de funcionamiento de PLC’s.

− Define los criterios para la selección de pruebas de la instalación de PLC’s antes de su implementación en sistemas industriales, de acuerdo a sus

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necesidades.

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Unidad de aprendizaje:

Práctica número:

Nombre de la práctica:

Programación de luces de aviso intermitentes.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica, el alumno programara secuencias de control de elementos de visualización para la utilización en la solución de problemas de automatización que involucren elementos de visualización e indicación luminosa.

Escenario: Taller o laboratorio de control automático.

Duración: 10 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Hojas de papel • Lápiz • Goma • Manuales del fabricante de las

diferentes partes de un PLC. • Alambre de conexión.

• PLC’s de diferentes

marcas y configuraciones • Lámparas indicadores. • Contactos NA o módulos

simuladores para PLC. • Ventiladores caseros a

120 volts

• Maletín Kit de

herramientas de instalación.

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NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

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Procedimiento

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Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio:

• Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún



Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad).

Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases.

Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para


Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se

aprenderán. El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la

práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada

actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta

ejecución. Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica: • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos



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Procedimiento

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1. Descripción del problema:

Se pretende utilizar una luz de aviso para indicar el estado operativo de tres ventiladores de extracción en una planta de pintura. La lámpara de indicaciones debe activarse permanentemente cuando el estado de los ventiladores sea de al menos dos en estado operativo correcto. La lámpara deberá activarse con intermitencia de 0.5 Hz. cuando sólo un ventilador esté en estado operativo correcto; y con una intermitencia de 2 Hz. cuando no funcione ninguno de los ventiladores. Se emplea una segunda lámpara de indicadora para visualizar el estado “servicio” y “fuera de servicio”. Se emplea un contacto NA para activar y poner en servicio o para desactivar o poner fuera de servicio al sistema de ventiladores.

3. Simular el estado operativo de los ventiladores mediante un contacto NA. o en su defecto, utilizar un sensor de corriente para cada ventilador físico.

4. Definir las direcciones a usar en el PLC de acuerdo a los siguientes parámetros:

Entradas:

Ventilador 1 I 0.0

Ventilador 2 I 0.1

Ventilador 3 I 0.2

Contacto de puesta en servicio I 0.7

Ventiladores

Contacto de

arranque

Lámpara indicadora de

“servicio”

Lámpara indicadora de

estado

Lámparas indicadoras

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Procedimiento

Salidas:

Lámpara indicadora de estado Q 2.0

Lámpara indicadora de servicio Q 2.7

5. Especificar de acuerdo al problema planteado el tipo de tarjetas de entrada/salida que se debe emplear en el PLC:

6. Alambrar el PLC de acuerdo a las direcciones especificadas en el punto 3. 7. Elaborar el diagrama de mando. 8. Elaborar el programa utilizando el lenguaje que prefiera. 9. Transcribir el programa a los dos tipos de lenguaje restante. 10. Probar la funcionalidad del programa. 11. Elaborar un reporte de práctica que contenga:

Descripción del problema. Diagrama de mando Método general de solución empleado. Descripción de problemas encontrados al efectuar la programación y las soluciones

propuestas. Conclusiones generales.

12. Comentar grupalmente las conclusiones de cada equipo para obtener consenso en el análisis

y completar los reportes correspondientes. 13. Realizar la desconexión de los equipos e instrumentos empleados. 14. Guardar los instrumentos, materiales y herramientas utilizados en la práctica. 15. Limpiar el área de trabajo. 16. Elaborar un informe individual del análisis de los procesos efectuados, empleando los

reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

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Lista de cotejo de la práctica número:

Programación de luces de aviso intermitentes.

Nombre del alumno:

Instrucciones:

A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo.

De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Si No No

Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la

práctica.




2. Efectuó correctamente el alambrado de los elementos indicadores.

3. Efectuó la programación con el mínimo de fallas.

4. Definió el direccionamiento de las entradas y salidas físicas con respecto al software empleado.

5. Resolvió las tablas de verdad para cada uno de los procedimientos.

6. Comprobó sus resultados teóricos con respecto a la respuesta del PLC-

7. Empleo correctamente los emisores de señal NA y NC.

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8. Elaboró algunas propuestas de mejora para el proceso de trabajo analizado.





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Desarrollo Si NoNo

Aplica13. Elaboró el informe individual del análisis de los procesos efectuados,

empleando los reportes generados a lo largo de la práctica, incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.

Participó de manera activa en las estrategias de construcción del aprendizaje recomendadas.

Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

Observaciones:

PSP:

Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación

:

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RESUMEN DEL CAPÍTULO III

Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venia haciendo de forma cableada por medio de contactores y relés. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizarlas y posteriormente mantenerlas. Además cualquier variación en el proceso suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran esfuerzo técnico y un mayor desembolso económico.

En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas. El ordenador y los PLC’s programables ha intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas de forma programada.

El PLC Programable Industrial (API) nació como solución al control de

circuitos complejos de automatización. Por lo tanto se puede decir que un API no es más que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc...) por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, peque os receptores, etc...) por otra.

Campos de aplicación

Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades:

• Espacio reducido. • Procesos de producción

periódicamente cambiantes. • Procesos secuenciales. • Maquinaria de procesos

variables. • Instalaciones de procesos

complejos y amplios.

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• Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Aplicaciones generales:

• Maniobra de máquinas. • Maniobra de instalaciones. • Señalización y control.

Tal y como digimos anteriormente, esto se refiere a los PLC’s programables industriales, dejando de lado los pequeños autómatas para uso más personal (que se pueden emplear, incluso, para automatizar procesos en el hogar, como la puerta de un cochera o las luces de la casa).

Ventajas e inconvenientes de los PLC's

Entre las ventajas tenemos:

• Menor tiempo de elaboración de proyectos.

• Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes.

• Mínimo espacio de ocupación. • Menor costo de mano de obra. • Mantenimiento económico.

• Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo autómata.

• Menor tiempo de puesta en funcionamiento.

• Si el PLC queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras máquinas o sistemas de producción.

Y entre los inconvenientes:

• Adiestramiento de técnicos. • Costo.

Al día de hoy los inconvenientes se han hecho nulos, ya que todas las carreras de ingeniería incluyen la automatización como una de sus asignaturas. En cuanto al costo tampoco hay problema, ya que hay autómatas para todas las necesidades y a precios ajustados.

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AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPITULO 3

1. Qué es la lógica programable?

2. ¿Qué medios se emplean para realizar la programación del PLC?

3. ¿Qué ventajas se obtienen al emplear software de simulación, para probar la configuración de los PLC’s antes de su instalación?

4. Mencione el procedimiento para la instalación del programa en un PLC.

5. ¿Qué ventajas ofrece el diagrama de escalera sobre las demás técnicas de programación de PLC’s?

6. ¿Cómo se debe realizar el alambrado lógico del programa en diagramas de escalera durante la configuración de un PLC?

7. Cómo se realiza la configuración lógica del PLC?

8. ¿Para qué sirven las configuraciones de escalones?

9. ¿Cómo se conoce normalmente en el medio industrial la instrucción examinar – encendido?

10. ¿Qué tipo de esquemas del manual del fabricante de PLC’s nos indican la configuración de arranque del PLC?

11. Mencione las partes que conforman el ciclo completo de barrido del PLC.

12. ¿De que depende el tiempo de ejecución del programa?

13. Mencione las cuatro capacidades que posee un PLC estándar.

14. ¿Cuáles son los tipos de datos numéricos que pueden estar presentes en la memoria de datos variables?

15. ¿Cuál es la función del programa DEVICE?

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16. ¿Cuál es el siguiente paso a seguir, después de ingresar el programa de usuario, para configurar adecuadamente el PLC?

17. ¿Cómo se llaman las instrucciones que nos permiten simular las señales de entrada del PLC y asegurarnos de la respuesta a la salida, antes de ponerlo en operación con el equipo industrial?

18. Mencione con sus propias palabras que es un PLC y cuales son sus partes básicas

19. Explique como se clasifican los PLC’s.

20. Mencione cuales son los medios de programación de un PLC

21. Haga un cuadro comparativo de los sistemas con lógica cableada y los sistemas con PLC’s

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RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. La lógica programable, es una familia de componentes que contienen

conjuntos de elementos lógicos (AND, OR, NOT, LATCH, FLIP-FLOP, etc.) que pueden configurar-se para que cumplan cualquier función lógica que el usuario desee y que el componente soporte. Podríamos decir que los DLP son la antesala de los PLC (controladores lógicos programables.)

2. La programación del PLC puede ser hecha por una unidad de programación que suele ser en forma de calculadora. Es la forma más simple de programar el equipo, y se suele reservar para pequeñas modificaciones del programa o la lectura de datos en el lugar de colocación del equipo.

También se puede usar una consola de programación. Es un terminal a modo de ordenador que proporciona una forma más cómoda de realizar el programa de usuario y observar parámetros internos del PLC. Desfasado actualmente. El modo más empleado para programar un PLC es mediante una computadora tipo PC. Permite programar desde un ordenador personal estándar, con todo lo que ello supone: herramientas más potentes, posibilidad de almacenamiento en soporte magnético, impresión, transferencia de datos, monitorización mediante software SCADA, etc.

3. SIMAUT permite crear programas para los PLC´s de la gama SIMATIC ® de SIEMENS. La principal ventaja que aporta SIMAUT reside en la posibilidad de probar el programa en el propio PC dónde se realiza el desarrollo del programa sin necesidad de disponer del PLC ni de equipamiento adicional.

4. .

a.- Enunciar claramente el problema, b.- Planear por escrito el algoritmo de solución c.- Dibujar un diagrama de flujo (opcional) d.- Codificar a diagrama de escalera, e.- Convertir y Cargar el programa,

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f.- Correr y verificar el programa, g.- Documentar el programa

5. El diagrama de escalera le facilita al programador entender, el funciona del programa, pero no son instrucciones que el PLC directamente ejecute para el caso de Micro-1, por lo cual es necesario codificar, el diagrama de escalera se convierte a lista de mnemónicos la cual el PLC si ejecuta en particular modelo y marca, en el caso del PLC de Allen-Bradley llamado (PICO) si se introduce directamente el diagrama de escalera sin convertir a lista de mnemónicos, esta tarea de conversión es propia del programador, para lo cual deberá dedicar tiempo para estudiar la parte técnica y características del PLC a usar.

6. Siempre se debe alambrar de izquierda a derecha (entradas elementos y salidas) y además de arriba para abajo, el orden si importa.

7. Mediante su programación la cual consiste en ingresar las instrucciones codificadas que constituyen el programa de usuario.

8. Para organizar o editar programas, ya que estos se estructuran por grupos de instrucciones llamados escalones de instrucciones.

9. Se conocen como instrucciones normalmente abiertas.

10. El esquema de direccionamiento.

11. Barrido de entrada, ejecución del programa y barrido de salida.

12. De la longitud del programa; de la complejidad de los escalones de instrucciones y de las especificaciones técnicas de la CPU.

13. Puede introducir un retardo en un esquema de control. Puede contar eventos. Puede ejecutar operaciones lógicas con los datos residentes en su memoria. Puede ejecutar comparaciones numéricas.

14. El valor predeterminado de un temporizador; El valor acumulado de un temporizador; El valor predeterminado de un contador; El valor acumulado de

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un contador; El valor de una variable física en el proceso controlado; El valor de una señal de salida enviada a un controlador en el proceso controlado.

15. Configurar el modo de operación, localizar fallas y editar o cambiar el programa de usuario.

16. Se sugiere que una vez ingresado y probado completamente, se ejecute la operación del PLC en el modo de prueba para identificar si todas las salidas operan según lo planeado.

17. Instrucciones de funciones de forzamiento.

18. Un PLC es un consolador Lógico Programable, que como su nombre lo indica es un sistema que sirve para gobernar un proceso, se puede realizar control mediante la implantación de sistemas combinacionales, secuenciales, control analógico, digital, lógica difusa, etc., y es programable, es decir, que se puede cambiar el comportamiento del sistema mediante software evitando de esta manera la complejidad de manipulación de hardware. Sus partes principales son las entradas, CPU y las salidas. Las entradas pueden ser digitales y analógicas al igual que las salidas, el CPU contiene un microcontrolador, memorias de diferentes tipos buses de comunicación pilas reloj, y todo lo necesario para la operación del sistema.

19. Los PLC’s se clasifican de acuerdo a su tamaño como: micro mini y macroPLC’s, de acuerdo a su tipo de construcción como modulares compactos y/o de Rack

20. Los PLC’ss se pueden programar con : Consolas, PC’s, Memorias, Medios de almacenamiento como CD’s

21.

Característica Sistema cableado

Sistema con PLC

Flexibilidad para adaptarse al proceso

Baja Alta

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Hardware estándar para distintas aplicaciones

No Si

Posibilidades de ampliación Bajas Altas Interconexiones y cableado exterior

Mucho Poco

Tiempo de desarrollo del proyecto

Largo Corto

Posibilidades de modificaciones Difícil Fácil Mantenimiento No Fácil Herramientas de prueba Medios Si Modificaciones sin parar el proceso

No Si

Costo para series pequeñas Alto Bajo Estructuración en bloques independientes

Difícil Fácil

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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC

Campo de aplicación Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales posibles en las que una persona debe ser capaz de demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral donde el individuo aplica el elemento de competencia y ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del desempeño son suficientes para validarlo.

Competencia laboral Aptitud de un individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer.

Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán presentar tanto los resultados obtenidos, como el desempeño mismo de un elemento de competencia; es decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los criterios de desempeño se asocian a los elementos de competencia. Son una descripción de los requisitos de calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral; permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito en el elemento de competencia.

Elemento de Es la descripción de la realización que debe ser lograda por

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competencia una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una acción, un comportamiento o un resultado que se debe demostrar por lo tanto es una función realizada por un individuo. La desagregación de funciones realizada a lo largo del proceso de análisis funcional usualmente no sobrepasa de cuatro a cinco niveles. Estas diferentes funciones, cuando ya pueden ser ejecutadas por personas y describen acciones que se pueden lograr y resumir, reciben el nombre de elementos de competencia.

Evidencia de Parte constitutiva de una Norma Técnica de

Competencia conocimiento Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión

necesarios para lograr el desempeño competente.

Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios de base científica que el alumno y el trabajador deben dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación con el elemento de competencia al que pertenecen.

Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma Técnica de Competencia Laboral. Las evidencias por producto son pruebas reales, observables y tangibles de las consecuencias del desempeño.

Evidencia por Parte constitutiva de una Norma Técnica de

desempeño Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de resultados y/o productos, requeridos por el criterio de desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que permite probar y evaluar la competencia del trabajador.

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Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las manifestaciones que correspondan a las denominadas habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio de una competencia y se verifican mediante la observación. La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple con los requerimientos de la Norma Técnicas de Competencia Laboral.

Evidencia de actitud Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen también la referencia a las actitudes subyacentes en el desempeño evaluado.

Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo individual referido a un grupo común de competencias para el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el medio laboral.

Módulo ocupacional Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje con la finalidad de combinar diversos propósitos y experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr el dominio y desarrollo de una función productiva.

Norma Técnica de Documento en el que se registran las

especificaciones Competencia Laboral con base en las cuales se espera sea desempeñada una

función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia Laboral esta constituida por unidades y elementos de

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competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y evidencias de desempeño y conocimiento.

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GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC

Competencias contextualizadas

Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.

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Competencias Laborales

Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber estar.

Competencias básicas Son las que identifican el saber y el saber hacer en los contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.

Competencias Analíticas

Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes, conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados.

Competencias Científico – Teóricas

Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la conceptualización de principios, leyes y teorías, para la comprensión y aplicación a procesos productivos; y propician la transferencia del conocimiento.

Competencias Lógicas Se refieren a las habilidades de razonamiento que le permiten analizar la validez de teorías, principios y argumentos, así mismo, le facilitan la comunicación oral y escrita. Estas habilidades del pensamiento le permiten pasar del sentido común a la lógica propia de las ciencias. En estas competencias se encuentra también el manejo de los idiomas.

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Competencias Tecnológicas

Hacen referencia a las habilidades, destrezas y conocimientos para la comprensión de las tecnologías en un sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de adaptación en un mundo de continuos cambios tecnológicos.

Competencias clave Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber hacer; en los contextos de información, ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida.

Competencias para la sustentabilidad

Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el desarrollo autosustentable.

Competencias de Calidad

Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de las teorías de calidad total y de aseguramiento de la calidad, y su relación con el ser humano.

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Competencias Emprendedoras

Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad, fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad de autogestoría.

Competencias de información

Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización de diversas fuentes de información, y capacidad de uso de la informática y las telecomunicaciones.

Competencias para la vida

Competencias referidas al desarrollo de habilidades y actitudes sustentadas en los valores éticos y sociales. Permiten fomentar la responsabilidad individual, la colaboración, el pensamiento crítico y propositito y la convivencia armónica en sociedad.

Contextualización Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta contextualización de las competencias le permite al educando establecer una relación entre lo que aprende y su realidad, reconstruyéndola.

Matriz de competencias Describe las competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.

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Matriz de contextualización

Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas a realizar a lo largo del módulo para la contextualización de las competencias básicas y claves con lo cual, al desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el sujeto establezca una relación activa del conocimiento sobre el objeto desde situaciones científicas, tecnológicas, laborales, culturales, políticas, sociales y económicas.

Módulo autocontenido Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción del alumno con el objeto de conocimiento.

Módulos autocontenidos transversales

Están diseñados para atender la formación vocacional genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.

Módulos autocontenidos específicos

Están diseñados para atender la formación vocacional y disciplinaria en una carrera específica.

Módulos autocontenidos optativos

Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades regionales de la formación vocacional.

A través de ellos también es posible que el alumno tenga la posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le

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sea compatible y acreditarlo como un módulo optativo.

Módulos integradores Conforman una estructura ecléctica que proporciona los conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y sociales orientados a alcanzar las competencias de formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de la formación vocacional u ocupacional, proporcionando a los alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y sociales de carácter básico y propedéutico, que los formen para la vida en el nivel de educación media superior, y los preparen para tener la opción de cursar estudios en el nivel de educación superior. Con ello, se avala la formación de bachiller, de naturaleza especializada y relacionada con su formación profesional.

Unidades de aprendizaje

Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias tanto para la enseñanza como para el aprendizaje y la contextualización, así como los recursos necesarios para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el tiempo requerido para su desarrollo.

GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS

Fuente de alimentación

Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220v c.a., a baja tensión de c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el PLC.

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CPU La Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las ordenes, del operario por medio de la consola de programación y el modulo de entradas.

Modulo de entradas A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores,...).

Captadores Pasivos Son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no activado, por medio de una acción mecánica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.

Captadores Activos Son dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados por una tensión para que varíen su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos).

Modulo de salidas El modulo de salidas del autómata es el encargado de activar y desactivar los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, motores peque os, etc).

Módulos de salidas a relés

Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Están basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto.

Módulos de salidas a Triacs

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de conmutación muy rápidas.

Módulos de salidas a Transistores a colector abierto.

El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c.

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Terminal de programación

El terminal o consola de programación es el que permite comunicar al operario con el sistema

Periféricos Los periféricos no intervienen directamente en el funcionamiento del autómata, pero sin embargo facilitan la labor del operario.

Lenguaje a contactos. (LD)

Es el que más similitudes tiene con el utilizado por un electricista al elaborar cuadros de automatismos.

Lenguaje por Lista de Instrucciones. (IL)

En los autómatas de gama baja, es el único modo de programación. Consiste en elaborar una lista de instrucciones o nemónicos que se asocian a los símbolos y su combinación en un circuito eléctrico a contactos.

Grafcet. (SFC) Es el llamado Gráfico de Orden Etapa Transición. Ha sido especialmente diseñado para resolver problemas de automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas a las etapas y las condiciones a cumplir a las transiciones.

Plano de funciones. (FBD

El plano de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente

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REFERENCIAS DOCUMENTALES • Balcells, J y Romeral J. Autómatas Programables, España, Alfaomega-

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• Grob, Bernard. Electrónica Básica, México, Mc. Graw-Hill, 1989.

• Hubsche, Klave, Pfluger y Appelt. Electrotecnia. Curso Elemental, México,

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• Kibett, Harry. Electrónica, México, Limusa, 2000.

• Maloney, Timothy J. Electrónica industria Moderna, Tercera edición, México,

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• Nelson, P. Victor y etal. Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales,

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• Piedrahita,R. Ingeniería De La Automatización Industrial, Madrid España,

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• Manuales del Fabricante:

Allen Bradley- Fabricante MicroLogix, SLC 5. General Electric- Equipo GE-FANUC Mitsubishi Electric- Fabricante equipo MELSEC Modicon- Fabricante equipo MODICON. Omron.- Fabricante. Siemens- Fabricante equipo SIMATIC.

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