2.5-el Plc.pdf

Profesor: M.I. Carlos E. Canto Quintal

CONSTRUCCIÓN

- COMPACTO - MODULAR - COMPACTO / MODULAR

CANTIDAD DE ENTRADAS Y SALIDAS

- NANO PLC - MICRO PLC - PLC MODULARES

CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO

- FUNCIONES BÁSICAS - FUNCIONES MATEMÁTICAS - LAZOS - CONTADORES RÁPIDOS - COMUNICACIONES

PLC´s Compactos: tienen todas sus componentes electrónicas en un solo compartimiento

Ejemplo de PLC’s Compactos

Las E/S son módulos o tarjetas independientes con varias E/S, que se acoplan al bus con conectores .  Cada módulo debe ser adquirido por separado .  Permite tener un PLC mucho más adaptado a las necesidades reales, pero por lo general suele ser una solución más cara.  Se suele emplear en modelos de PLC de gama alta donde el precio no es el inconveniente mayor. 

Existen dos estructuras de PLC modulares:  Estructura Americana.-En la cual se separan los módulos de entrada/salida del resto del PLC es decir del CPU y la fuente.  Estructura Europea.-Cada módulo realiza una función específica; es decir, un módulo es el CPU, otro la fuente de alimentación, etc. Rieles Normalizados  Tanto los PLC de estructura modular como los de estructura compacta, nos dan la posibilidad de fijar sus distintos módulos en rieles normalizados.

1.Rack 2.Barra de compensación de potencial 3.Tarjetas de entradas y salidas 4.Tarjetas de comunicación 5.C.P.U. 6.Tarjeta de memoria 7.Tarjeta de fuente de alimentación

Keyence, Japan

Schneider, Germany

Mitsubishi, Japan

Omron, Japan

Siemens AG, Germany Allen Bradley, USA

De gama baja  con E/S<256

- NANO PLC - MICRO PLC - PLC MODULARES

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

con E/S>1024

El mercado de los PLC´s puede ser segmentado en cinco grupos  1. micro PLCs  2. PLCs pequeños  3. PLCs medios  4. PLCs grandes  5. PLCs muy Grandes

COMPONENTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

COMPONENTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

La unidad central de procesamiento (CPU) gobierna todas las actividades del PLC. La CPU está formada por las siguientes componentes: • El procesador • el sistema de memoria • alimentación de potencia del sistema

COMPONENTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

COMPONENTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

COMPONENTES DE UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

Fuente de Poder del PLC

 Es

la encargada de suministrar la tensión y corriente necesarias tanto a la CPU como a las tarjetas (según fabricante).

 La

tensión de entrada es normalmente de 110/220VAC de entrada y 24 DCV de salida que es con la que se alimenta a la CPU.

Un S7-200 dependiendo de la CPU, puede ser conectado y sea a fuentes de poder de 24 VDC o a Fuentes de 120/230

Un S7-200 DC/DC/DC deberá conectarse a una fuente de poder de 24 VDC

Un S7-200 AC/DC/Relay deberá conectarse a una fuente de poder de 120 o 230 VAC.

Conectividad PLC CONECTIVIDAD El PLC de tipo modular se comunica internamente a través de buses ubicados en el fondo del dispositivo o “rack“ donde se ensambla la arquitectura deseada.

Si el PLC es compacto, los buses están presentes internamente, pero no admiten conexión de otros dispositivos externos. La figura muestra utilizada para la mediante buses.

la estructura comunicación

Conectividad PLC Conectividad con un Computador Personal Programación Automática PUERTO RS-232C

PUERTO PERIFERICO COM 1

Conectividad PLC Conectividad con una consola de programación manual

Se requiere un cable especial cuando se usa una PC para programar al PLC. Este cable llamado PC/PPI, permite que la interfase serie del PLC se comunique con el puerto serie de la PC. Los DIP switchs del cable son usados para seleccionar la velocidad apropiada (baud rate) para pasar la información entre el PLC y la computadora.

El puerto de programación del S7-200 puede ser usado para comunicarlo con una variedad de dispositivos externos. Uno de ellos es la unidad de display de texto TD200 (Text Dispaly Unit). La TD200 despliega mensajes leidos del S7-200, permite ajuste de variables, proporciona la habilidad de forzar y permite seleccionar la hora y la fecha.

Puede ser conectada a una fuente externa de poder o recibir la energía del S7-200

Modo Freeport El puerto de programación se puede usar en un modo con el cual se puede conectar varios dispositivos sensores inteligentes, tal como un lector de código de barra, llamado modo Freeport,

El modo Freeport también sirve para conectar una impresora

El flujo de información entre dispositivos inteligentes tales como PLC´s, computadoras, variadores de velocidad, actuadores y sensores frecuentemente es realizado a través de redes de área locales (LAN).

En el pasado estas redes eran frecuentemente diseñadas con los estándares de sistemas propietarios de algún vendedor específico. Siemens ha sido un líder en promover el uso de sistemas abiertos basado en estándares internacionales desarrollados por Asociaciones de Industrias. El PROFIBUS-DP y el AS-i (Actuator Sensor Interface) son algunos ejemplos de estas redes abiertas. El módulo PROFIBUS-DP EM277 le permite al CPU S7-200 conectarse con una red PROFIBUS-DP como un esclavo.El procesador de comunicación CP243-2 permite comunicación entre dispositivos AS-i y PLC´s s7-200

Fuente de alimentación

Batería

Memoria de programa

Bus interno

Interfases de entrada

Memoria De datos temporizadores

Memoria imagen de E/S

Unidad central

Interfases De salida

contadores

Diagrama de bloques de la arquitectura de un PLC

Microprocesador

Módulos de entrada

Imagen de entradas

Imagen de salidas

Módulos de salida

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

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 “Watch dog” (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. 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.



La memoria es un espacio físico dentro de la CPU donde los archivos de programa e información de datos son almacenados y manipulados.



Las memoria son de dos tipos- Volátiles y No volátiles



la memoria volatil puede ser fácilmente alterada y borrada, puede ser escritas y leidas. Sin respaldo, el contenido programado se perderá, en ausencia de la potencia. Son mejor conocidas como RAM . típicamente respaldadas con batería o capacitor.



La memorias No volátiles retienen su contenido programado sin un respaldo.las EEPCROM ofreccen la mism a flexibilidad que la RAM.

(MEMORIAS) PROM: Es clasificada como tipo no-volátil, una vez programada no puede ser borrada o alterada. Cualquier cambio en el programa requiere de una nueva memoria PROM. EAROM: Es similar a la EPROM. Para su borrado requiere solamente de un voltaje eléctrico; No volátil.

EPROM: Puede ser programada después de ser enteramente borrada mediante el uso de una luz ultravioleta, se clasifica como no volátil. EEPROM: (Memoria Eléctricamente Borrable Únicamente Programable). Es no-volátil, provee almacenamiento permanente para los programas, que pueden ser fácilmente cambiados con el uso de una consola de programación.

BATERIA La batería sirve para mantener el programa en la memoria RAM del PLC. Sin embargo, existen CPU de diferentes modelos y marcas que requieren de una batería para que el programa almacenado no se pierda al desenergizar el equipo. El CPU indica con un led de color rojo que la batería se ha agotado. Cuando esto ocurre, hay que reemplazarla caso contrario perderemos el programa que controla a esa máquina o proceso. Importante recordar que la memoria RAM de un PLC es una memoria volátil, es decir que al quedar desenergizada, pierde toda la información almacenada.

Programas ejecutivos Firmware, del sistema ROM EPROM Memorias temporales RAM o EPROM

Memoria Imagen o tabla de estados de entrada-salida (RAM)

Programa y memoria del sistema o firmware

Memoria de la tabla de datos

Memoria de datos Numéricos y variables Internas (RAM) Memoria del programas de usuario (RAM)

Memoria de usuario Memoria del programa del usuario

Programas ejecutivos Firmware, del sistema ROM EPROM Memorias temporales RAM o EPROM

Programa y memoria del sistema o firmware

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 programación  Lectura y escritura en las interfases de E/S.  Contiene el interprete del programa del usuario, si existe.



Almacena las últimas señales tanto las leídas 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 leídos en el ciclo anterior.



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

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.

Memoria de programa

CPU Imagen de entradas

Interfaz de entradas

Imagen de salida Memoria de datos

Interfaz de salidas

a) consulta de entradas y carga en memoria imagen

Memoria de programa

CPU Imagen de entradas

Interfaz de entradas

Imagen de salida

Memoria de datos

Interfaz de salidas

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

Memoria de programa

CPU Imagen de entradas

Interfaz de entradas

Imagen de salida

Memoria de datos

Interfaz de salidas

c) Transferencia de resultados a interfaz de salida

b15 b14 b13 b12 b11 b10

b9

b8

b7

b6 b5

b4

b3 b2

b1 b0

a) consulta de entradas y carga en memoria imagen

Misión: Establecer la comunicación entre la unidad central y el proceso. Las interfaces de entrada  Filtran  Adaptan  Codifican  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. 



POR EL TIPO DE SEÑALES:   



Digitales de 1 bit Digitales de varios bits Analógicas

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)

 POR EL AISLAMIENTO:  Con separación Galvánica (optoacopladores)  Con acoplamiento directo  POR LA FORMA DE COMUNICACIÓN CON LA

UNIDAD CENTRAL:  

Comunicación serie Comunicación paralelo

 POR LA UBICACIÓN:  Locales  remotos

En 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.

• Pushbuttons

• Switches Selectores • Sensores de Posición • Sensores de Nivel •Sensores Fotoeléctricos • Sensores de Proximidad

• 120 VAC

• 240 VAC • 12 VDC • 24 VAC/VDC • TTL

• Contactos auxiliares de

contactores • Contactos de Relé •Thumbwheel Switches •Limit Switches •Encoders/Tachos/Resolvers

Mecánicos (Limit switchs)

Inductivos Ultrasónicos

Foteléctricos Capacitivos

Fuente de poder, Entradas, Salidas y pórtico de comunicaciones están contenidos en un solo chasis. Los elementos de Entrada y Salida están cableados individualmente al controlador fijo.

PLC Fijos

Motor M1

O/3 OOOO OOOO OOOO

ENTRADAS

PARADA

ARRANQUE

I/Ø

I/1

SALIDAS

Barrera de aislamiento

Bornera de entrada

Elementos de Entrada

1 2 3

L1 L1

4 5 6 7 8

P L C

9

L2

10 COM 54

• • • • • • •

Válvulas Contactores Solenoides Relés de Control Alarmas Luces Sirenas

•Relés • 120 VAC/VDC • 240 VAC/VDC • 24 VAC/VDC • Triac • 120 VAC • MOSFET • 24 VDC

Barrera de Aislamiento

CR

P L C

Bornera de salida

OUT 1 OUT 1 OUT 2 OUT 2 OUT 3 OUT 3 OUT 4 OUT 4 OUT 5 OUT 5 OUT 6 OUT 6

Elementos de Salida L1 L2 L1 L2

TIPO TRANSISTOR

TIPO RELAY

Cantidad y tipo de salidas analógicas  4-20 mA, 0-10 V, etc.  Resolución en bits (8, 12, 16) con o sin signo Modularidad (2,4,8,16)  Con o sin protección

Cantidad y tipo de entradas analógicas 4-20 mA, 0-10 V, termocupla, etc. Resolución en bits (8, 12, 16) con o sin signo  Modularidad(1,2,4,8,16)  Con o sin multiplexado de conversor A/D Con indicación de alarma o nivel  Con tratamiento de señal

Capacidad de entradas y salidas Módulos funcionales (análogos, digitales, comunicación,..) Cantidad de programas que puede ejecutar al mismo tiempo (multitarea). Cantidad de contadores, temporizadores, banderas y registros. Lenguajes de programación. Capacidad de realizar conexión en red de varios PLC. Respaldo de la compañía fabricante del PLC, servicio y repuestos. Compatibilidad con equipos de otras gamas