¿Qué es un Autómata Programable?

ARQUITECTURA INTERNA DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE O PLC

ARQUITECTURA INTERNA DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE O PLC

Carlos CantoFacultad de Ciencias

UASLPUASLP

¿Qué es un Autómata Programable?Un autómata programable industrial (API) o Programable logiccontroller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales.

Un PLC trabaja en base a la información recibida por los sensores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.


UASLPUASLP

¿Dónde se usa un Autómata Programable?


UASLPUASLP

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. Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso. Aplicaciones generales: Maniobra de máquinas. Maniobra de instalaciones. Señalización y control.


UASLPUASLP

Entre la 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 PLC. 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.

Ventajas e inconvenientes de los PLC's

Adiestramiento de técnicos. Costo.

Y entre los inconvenientes:


UASLPUASLP

Fuente de alimentación

CPU

Módulo de entrada

Módulo de salida

Terminal de programación

Periféricos.

PARTES DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLEPARTES DE UN AUTPARTES DE UN AUTÓÓMATA PROGRAMABLEMATA PROGRAMABLE


UASLPUASLP



UASLPUASLP



UASLPUASLP

Programador de manoProgramador profesional tipo PC

TERMINALES DE PROGRAMACIÓNTERMINALES DE PROGRAMACITERMINALES DE PROGRAMACIÓÓNN


UASLPUASLP

Tipos de PLC´s

De gama baja:con E/S<256

De gama media:con 256<=E/S <=1024

De gama alta:

con E/S>1024

De acuerdo al número de Entradas y Salidas

Autómatas programablesAutómatas programables


UASLPUASLP

Tipos de PLC´s

De acuerdo a su conformación

Compactos:

tienen todas sus componentes electrónicas en un solo compartimiento

Modulares:

Las E/S son módulos o tarjetas independientes con varias E/S ,que se acoplan al bus con conectores .


UASLPUASLP

Ejemplo de PLC’s Compactos


UASLPUASLP

Algunos PLC’s ModularesEjemplo de tarjeta

o módulo de e/S FESTO

SIEMENS

Componentes de un PLC

MicroprocesadorMicroprocesador

Imagende

entradas

Imagende

entradas

Imagende

salidas

Imagende

salidas

Módulosde

salida

Módulosde

salida

Módulosde

entrada

Módulosde

entrada

El microprocesador no actúa en forma directa con las entradas y salidas del PLC.Para ello se usa la imagen de entradas y la imagen de salidas

Carlos CantoFacultad de Ciencias Carlos Canto Q.Facultad de Ciencias

UASLPAutómatas programablesAutómatas programables

Memoria de

programa

Memoria de

programa

Componentes de un PLC



Memoria imagen de E/S

Memoria imagen de E/S

MemoriaDe

datos

MemoriaDe

datos

temporizadorestemporizadores

contadorescontadores

Fuentede

alimentación

Fuentede

alimentación BateríaBatería

Bus internoBus interno

Interfases de

entrada

Interfases de

entradaUnidadcentral

Unidadcentral

InterfasesDe

salida

InterfasesDe

salida

Diagrama de bloques de la arquitectura de un PLC

EL CPU EL CPU



La unidad central de procesamiento es un sistema microprocesadorque es la unidad de toma de decisiones en el PLC. También contiene el sistema de memoria. El CPU monitorea las entradas toma decisiones basadas en las instrucciones sostenidas en su memoria de programa, realiza conmutación, conteo, temporización comparación de datos y operaciones secuenciales.


UASLPUASLP

La CPU es el corazón del autómata programable. Es la encargada de ejecutar el programa de usuario mediante el programa del sistema (es decir, el programa de usuario es interpretado por el programa del sistema). Sus funciones son:

Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no excede un determinado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A esta función se le suele denominar Watchdog (perro guardián).

Ejecutar el programa de usuario.

Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no debe acceder directamente a dichas entradas.

Renovar el estado de las salidas en función de la imagen de las mismas obtenida al final del ciclo de ejecución del programa de usuario.

Chequeo del sistema.

EL CPU EL CPU

Memorias de un PLC



Programas ejecutivosFirmware, del sistema

ROM EPROM


ROM EPROM

Memorias temporalesRAM o EPROM


Memoria Imagen o tablade estados de

entrada-salida (RAM)

Memoria Imagen o tablade estados de

entrada-salida (RAM)

Memoria de datosNuméricos y variables

Internas (RAM)

Memoria de datosNuméricos y variables

Internas (RAM)

Memoria del programasde usuario (RAM)

Memoria del programasde usuario (RAM)

Programa y memoria del sistema o firmware

Memoria de la tabla de datos

Memoria del programa del usuario

Memoria de usuario

Memorias de un PLC

Memoria ROM , no accesible desde el exterior, en la que el fabricante graba el programa monitor, sistema ejecutivo o firmware para realizar las siguientes tareas:Inicializa el PLC al energizar o restablecer (reset), inicia el ciclo de exploración de programa.Realiza autotest en la conexión y durante la ejecución del programa Comunicación con periféricos y unidad de programaciónLectura y escritura en las interfases de E/S.Contiene el interprete del programa del usuario, si existe.




ROM EPROM


ROM EPROM



Programa y memoria del sistema o firmware

Memorias de un PLC

La memoria de imagen de entradas y salidas:

Almacena las últimas señales tanto las leidas en la entrada como las enviadas a la salida actualizándose tras cada ejecución completa del programa

Las señales de entrada consideradas para el cálculo no son las actuales de la planta , sino las presentes en la memoria imagen leidos en el ciclo anterior.

Y los resultados obtenidos no van directamente a la interfaz desalida sino a la memoria imagen de salidas cuando finaliza cada ejecución del programa.





Memoria imagen de entradas y salidas

Las imágenes de entradas y salidas del proceso existen por tres razones:

El sistema verifica todas las entradas al comenzar el ciclo. De este modo se sincronizan y ”congelan” los valores de estas entradas durante la ejecución del programa. La imagen del proceso actualiza las salidas cuando termina de ejecutarse el programa. Ello tiene un efecto estabilizador en el sistema.

El programa de usuario puede acceder a la imagen del proceso mucho más rápido de lo que podría acceder directamente a las entradas y salidas físicas, con lo cual se acelera su tiempo de ejecución.

Las entradas y salidas son unidades de bit a las que se debe acceder en formato de bit. No obstante, la imagen del proceso permite acceder a ellas en formato de bits, bytes, palabras y palabras dobles, lo que ofrece flexibilidad adicional.

Acceso a la memoria imagen de Entrada y Salida



Interfaz de entradas


Imagen deentradas

Imagen deentradas

Memoriade

datos

Memoriade

datos

CPUCPU

Interfaz desalidas

Interfaz desalidas

Imagen desalida

Imagen desalida

Memoria deprograma

Memoria deprograma

a) consulta de entradas y carga en memoria imagen




a) consulta de entradas y carga en memoria imagen






Memoriade

datos

Memoriade

datos

CPUCPU

Interfaz desalidas

Interfaz desalidas

Imagen desalida

Imagen desalida

Memoria deprograma

Memoria deprograma

Imagen deentradas

Imagen deentradas

b) Ejecución del programa cargando resultados en memoria imagen de salida






Imagen deentradas

Imagen deentradas

Memoriade

datos

Memoriade

datos

CPUCPU

Interfaz desalidas

Interfaz desalidas

Imagen desalida

Imagen desalida

Memoria deprograma

Memoria deprograma

c) Transferencia de resultados a interfaz de salida

Interfases de entrada y salidaInterfases de entrada y salidaInterfases de entrada y salida



• Establecen la comunicación entre la unidad central y el proceso.

• Filtran• Adaptan• Codifican

Clasificación de las entrada y salida



POR EL TIPO DE SEÑALES:Digitales de 1 bitDigitales de varios bitsAnalógicas

POR LA TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN:De corriente continua ( estáticas de 24/110 Vcc)De CD a colector abierto (PNP o NPN)De CA (60/110/220 Vca)Salidas por relevador ( libres de tensión)

Interfaces de entrada y salida

misión : establecer un puente de comunicación entre el autómata y el proceso

Las interfaces de entrada filtran, adaptan y codifican de forma comprensible para la CPU, las señales procedentes de los elementos de entrada.

Las interfaces de salida son las encargadas de decodificar, y amplificar las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida.

Interfaces de entrada y salidaEn los autómatas pequeños, el tipo de interfaces disponibles suele ser limitado, siendo las más frecuentes, clasificadas por entradas y salidas:

– Entradas

Corriente continua a 24 ó 48 Vcc.

Corriente alterna a 110 o 220 Vca.

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.

Clasificación de las entrada y salida



POR EL AISLAMIENTO:Con separación Galvánica (optoacopladores)Con acoplamiento directo

POR LA FORMA DE COMUNICACIÓN CON LA UNIDAD CENTRAL:

Comunicación serieComunicación paralelo

POR LA UBICACIÓN:Localesremotos

Ciclo de operación del PLC (SCAN)



Ciclo de operación del PLC (SCAN)



Leer status de las

entradas

Leer status de las

entradas

Ejecutar programade control

y accionar/ apagarbobinas internas

Ejecutar programade control

y accionar/ apagarbobinas internas

Actualizar salidasActualizar salidas

arranque

Ejecución del programa

¿Qué es un Autómata Programable?

Documents

Transcript of ¿Qué es un Autómata Programable?