PLC : Programer logic Controler

Automatización : PLCs y electroneumática
Lunes 22 de febrero de 1999
PLC : Programer logic Controler
E
l PLC como lo conocemos aparece en 1970, como una aplicación del microprocesador, su función
principal o primaria fue la ayudar a las General Motors a cambiar sus sistema de control. Inclusive este
surge por una invitación de dicha compañía hacia el publico en general en búsqueda de sustituir su control
basándose en relevadores.
∆ EVOLUCION DEL PLC
1.- PLC constitución clásica de los primeros modelos el sistema contenía todas sus partes integradas en un
solo sistema, contenía el CPU, la fuente de alimentación, los módulos de entradas y los módulos de salida, los
módulos de salida poseían salida a relevado.
2.- PLC modular: El sistema usado hoy en día, fue definido por las exigencias del mercado en cuanto a precio,
capacidad y servicio, este sistema permite tener el número de salidas o entradas que se necesiten evitando
perdida de recursos por sistemas caros y que no se usan. El sistema modular permite además el remplazo de
un módulo que resulte dañado sin necesidad de llevar este a servicio o desmontarlo por completo.
Actualmente la evolución de estos módulos ofrece entradas analógicas y digitales sobre casi cualquier rango
de tensión, módulos de comunicación entre varios PLC y módulos para comunicación con computadoras sus
módulos de salida han evolucionando ofreciendo actualmente salidas de diferentes tipos:
a) Salida a relevado: permite un aislamiento total a maneja cualquier tipo de cargas.
b) Salida a triac: permite altas velocidades de conmutación y un tiempo de vida útil mayor, sin embargo solo
se puede usar para cargas de AC.
c) Salidas a transistor: usadas para manejar corriente directa.
∆ Familias de PLC:
El PLC suele ser clasificado en familias, estas se separan de acuerdo a su tamaño o capacidad:
∆Pequeño:
Incorpora todos sus módulos de forma integral su tamaño es de centímetro y suele programarse desde la
misma unidad, son los de menor costo y capacidad.
∆Medianos:
Puede ser integrado y/o modular, se dice que un sistema es mediano cuando tiene hasta 40,000 E/S.
Su forma modular ahora costos en mantenimiento y diseño.
∆ Grande:
Incorpora la característica de ser un sistema redundante por su tamaño suele manejar plantas completas y de
ahí su importancia de poseer un sistema redundante.
∆ CONFIGURACIÓN DEL PLC
Los PLC que se usan en estas practicas son modulares, por lo cual es necesario indicar al sistema que es lo
que posee, que módulos están conectados a el. Primero es necesario saber y reconocer el tipo de módulos de
entrada y salida que se tengan, para el laboratorio de PLC, se tienen módulos de entrada de 16 bits y módulos
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de salida de 16 con salida a relevado. El módulo de entrada es conectado en la ranura de expansión 1 mientras
que la salida es conectada en la ranura 2.
Una vez encendido el sistema se espera a que este realice su función de prueba en las memorias del sistema y
de programa, el Hand-help muestra un reporte de la revisión de memoria.
El programa así como la configuración se guardan en una memoria volátil,
cuyos datos son retenidos gracias a una batería interna. Los programas
además pueden ser almacenados en tarjetas de memoria, memorias no
volátiles o discos magnéticos.
Para Realizar la configuración y la programación durante esta primera parte se utilizara el Hand-help
Programer, dispositivo portátil que permite la introducción de programas pequeños, así como la corrección de
los mismos, no se usa su uso extensivo.
Este dispositivo posee un Display de cristal liquido, un teclado, una ranura lateral para la inserción de tarjetas
de memoria y un cable que se utilizara para conectarse al CPU.
Una vez que el PLC ha arrancado, muestra el siguiente menú:
1. - PROGRAM
2. - DATA
3. - PROTECTION
4. - CONFIG
A través de la flecha hacia abajo se desplaza el cursor a la opción 4 y se presiona ENTER o se presiona el
número 4 y después ENTER se obtiene el siguiente esquema
Aquí se configuran cada módulo, en el siguiente diagrama se muestra la pantalla de configuración la
indicación de cada campo.
Número de rack
Tipo de modulo
R0:01 I < S
I16: I0001-I0016
Estado del programa
Tamaño del modulo
Dirección asignada
‣ El número de rack identifica la ranura o conector sobre el cual se instaló el módulo.
‣ El tipo de módulo puede ser: de entrada digital I, entrada analógica IA, salida digital Q salida analógica
QA.
‣ Tamaño del módulo, en este caso se configura como un módulo de 16 entradas.
‣ Dirección del módulo; establece el número de asignación para cada entrada o salida
‣ < R/ S: Establece si el PLC se encuentra ejecutando el programa (RUN) o detenido (STOP)
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Así pues este módulo se configura como rack 1 de entrada digital de 16 bits, el rack 2 es un módulo de salida
digital de 16 bits. Considere sin embargo que esta configuración puede variar dependiendo del PLC que se
use.
Si se cometió un error al ingresar los datos en la configuración se presiona la tecla de borrado seguida de
ENTER.
1. - - Esn este mmento el programa se con toda la direccion, borar pantalla y progrma.
2. - La la instrucción es aceptada por el Had-Help
∆ TECLAS DE EDICION
Utilizadas para facilitar la operación de programación así como para seleccionar el modo de uso del Handhelp
q
q
q
q
q
Selecciona el modo de visualización para el PLC, PROGRAM, DATA,
PROTECTION, CONFIG.
Intercambia entre el modo de ejecución de programa "RUN" y detenido
"STOP"
Borra un paso de instrucción en el modo PROGRAM
Borra la configuración de I/O en el modo de configuración
Busca una cadena o dirección especifica en el modo PROGRAM
q
Comienza un paso de instrucción en el modo PROGRAM
q
q
q
Se mueve entre líneas de programa en el modo PROGRAM
Cambia el elemento a visualizar en el modo DATA
Selecciona un rack diferente en el modo CONFIG
q
q
q
q
Se mueve entre parámetros dentro del modo PROGRAM
Utilizada para cambiar el contenido en el modo DATA
Muestra un parámetro diferente para configuración de un módulo I/O en el
modo CONFIG
Termina una operación o entrada del operador
q
Cancela la operación actual ingresada por el operador
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∆ CONEXIÓN DE LOS MÓDULOS DE ENTRADA Y SALIDA
Los módulos de entrada y salida es una parte vital del PLC pues gracias a su uso permite que este actúe con el
mundo real. Los módulos pueden ser de entradas o salidas, según la aplicación de sus conexiones con repecto
al PLC, digitales o analógicos, los digitales proporcionan varias salidas o entradas con determinados valores,
si son entradas se requiere que la tensión aplicada se encuentre entre un margen delimitando su estado como
señal presente o ausente. Si es salida digital, son varios conectores determinados en forma independiente para
su funcionamiento. Los módulos
analógicos aceptan y proporcionan
salidas dentro de un rango establecido por
el fabricante.
Los valores de operación pueden ser 5v,
12, 24, 48, 120, o 240v de corriente
alterna o de corriente directa, a escoger
según la aplicación, existen ciertas
marcas que se comprometen a
proporcionar cualquier valor o rango
especificado sobre pedido. En esta caso
se identificaran dos tipos de módulos, un
módulo de 8 entradas, y un módulo de 8
salidas a relevador.
El módulo consiste en dos partes, la
tarjeta de circuito que posee los
componentes que hacen de interfase
entre el mundo exterior y el PLC y el
bloque de conexiones que permite hacer
conexiones rápidas, ordenadas y seguras.
Ambos módulos se pueden separar en
A 12345678
B 12345678
Imput
24 VDC
POS LOGIC
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
7.5 mA/Pt
A 12345678
B 12345678
Relay N.O.
24 VDC
120/240 VAC
50/60HZ
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
Entrada
Salida
caso de que alguno de ellos se dañe. Si se daña el módulo de tarjeta, se desmonta el módulo de conexiones se
cambia el módulo de tarjeta después el módulo de
conexiones se monta sobre el nuevo componente.
Esta división evita que se vuelvan a realizar las
A 12345678
B 12345678
Esquema de
conexión
Panel
indicador
Características
del módulo
Registro de
conexiones
Potencia
del módulo
2 A Pilot Duty
4 A Max/Common
conexiones en los bornes, tarea tardada y donde el
error en una conexión puede resultar peligroso para
el operador o la maquina que este dispositivo
controle.
Bornes de
conexión
Los módulos poseen un pequeño panel indicador
para mostrará que conexión esta activa. (Ya sea de
entrada o salida).
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Módulo de entrada
De entrada digital con lógica positiva, proporcionan grupos de cuatro entradas además de una fuente de
alimentación así pues al momento de conectar aquí una entrada de tipo de conmutación (interruptor de nivel,
de fin de carrera, pulsador, etc.) Cuando una
-V
entrada ha sido activada, el led correspondiente a
+V
dicha entrada en el pequeño panel frontal se
enciende permitiéndonos conocer el estado lógico
Ls1
de esta sin necesidad de hacer pruebas con un
voltímetro para saber si existe tensión.
Ls2
Ls3
Ls4
Abajo se muestra el estado que debe presentar el
panel del módulo cuando se cierren todos los
interruptores conectados al módulo. Compare las
conexiones de este módulo con las de salida.
A 2 4 6
B 2
Módulo de salida
Con 16 bornes de lógica positiva, se encuentran internamente conectados entre si formando un común, se
recomienda esta común sea la fase y que se cierre circuito (con los relevadores de salida) entre conectando la
borne ala carga y esta al neutro. Además se proporciona en forma independiente 24v y 0v para los fines que
sean necesarios, la conexión de dispositivos de salida debe conectarse entre cualquier de los bornes 2-17 y la
fase al común en el número 1. Como en el módulo de entrada, la activación de una salida puede ser
observada a través del panel frontal del módulo.
F
Ev1
N
A 1 5
B
Ev2
El diagrama de
conexión para el PLC debe
seguir el esquema
especificado por el fabricante,
arriba se muestra la salida
esperada para el panel cuando ambas
salidas se encuentra
activadas (bobinas de salida
energizadas).
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PROGRAMACIÓN
Ejemplo 1:
Como inicio a la programación se inicia con un programa simple derivado de un ejercicio en el cual
se debe encender una lampara al presionar un pulsador.
F
A
1 3
2
L1
N
I 7
Q1
Es importante recalcar el hecho de que no se usen los símbolos que el enunciado propone, este diagrama
quiere así solamente mostrar el programa del PLC, como es su lógica y como funciona, el remplazo de A, por
I 7 y del de F1 por Q1 identificando una bobina de control de módulo de salida debe interpretarse como un
cambio en los módulos de I/O. Las señales de sensores, interruptores y otros elementos de control se
consideran ahora una forma de entrada y/o salida lógica de un programa. A continuación se muestra el
programa y la forma en que este debe ser ingresado.
, ,
Se detiene el PLC si estaba corriendo un
programa. (presione (-/+ hasta que este se
detenga, y luego presione ENTER)
Se cambia al modo de PROGRAM.
, ,
Se configura para insertar la primer línea de
programa
LD I7
Se programa el botón.
, , ,
OUT Q1
Se programa la salida por Q1
, , ,
Se presiona ENTER, para dar por finalizado el
programa
, ,
Se ejecuta pasando el PLC a modo de
ejecución. (recuerde presionar la tecla -/+ hasta
cambiar al modo RUN)
Ahora mande una señal a I 7, y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q1
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Ejemplo 2:
Este ejemplo muestra el uso de dos botones en serie o correspondiendo a la función AND.
F
A
B
1 3 4
F1
2
N
I5
I6
Q1
El programa y las indicaciones para ingresarlo se muestran a continuación.
, ,
Se detiene el PLC si estaba corriendo un
programa. (presione (-/+ hasta que este se
detenga, y luego presione ENTER)
Se cambia al modo de PROGRAM.
, ,
Se configura para insertar la primer línea de
programa
LD I5
Se programa el primer botón "A".
, , ,
AND I6
Se programa el primer botón "A".
, , ,
OUT Q1
Se programa la salida por Q1
, , ,
Se presiona ENTER, para dar por finalizado el
programa
, ,
Se ejecuta pasando el PLC a modo de
ejecución. (recuerde presionar la tecla -/+ hasta
cambiar al modo RUN)
Ahora mande una señal a I 6, junto con I 5 , y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q1
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Ejemplo 3:
Ahora se muestra una serie de 6 interruptores, se han omitido la secuencia de teclas para programar y
preparar al PLC, solo se muestran las del programa propiamente dicho, si surge alguna duda consulte los dos
ejemplos anteriores.
I1 I2 I3 I4 I5 I6
Q12
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
LD I1 Se programa el primer botón I1.
AND I2 Se programa el segundo botón I2.
AND I3 Se programa el segundo botón I3.
AND I4 Se programa el segundo botón I4.
, , ,
, , ,
, , , ,
AND I5
AND I6
OUT Q12
Se programa el segundo botón I5
Se programa el segundo botón I6
Se programa la salida por Q12
Ahora mande una señal a I 6, junto con I 5 , y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q12
Ejemplo 4:
Se pretende a través de este ejemplo usar un par de contactos en paralelo utilizando la función OR.
F
1
A
B
3
F1
2
N
I5
I6
Q10
42

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, , ,
, , ,
LD I5 Se programa el primer botón I15.
OR I6 Se programa el segundo botón I6.
, , , ,
OUT Q10
Se programa la salida por Q10
Ahora mande una señal a I 6, o I 5 , y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q10
Ejemplo 5:
Ahora se agrega un tercer elemento al paralelo.
F
1
A
B
3
F1
2
N
I5
I6
Q1
C
I7
, , ,
, , ,
, , ,
LD I5 Se programa el primer botón I15.
OR I6 Se programa el segundo botón I6.
OR I7 Se programa el segundo botón I7.
, , , OUT Q1 Se programa la salida por Q1
Ahora mande una señal a I 5, I 6 o I 7, y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q1
Ejemplo 6:
Este ejemplo muestra la forma en que se combinan ambas funciones, AND y OR. En este ejemplo ya
se omitió el diagrama eléctrico de control clásico electromecánico por el diagrama de control programable.
I 1
I 2
Q1
I 3
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, , ,
, , ,
, , ,
LD I1 Se programa el primer botón I1.
OR I2 Se programa el segundo botón I2.
AND I3 Se programa el segundo botón I3.
, , , OUT Q1 Se programa la salida por Q1
Ahora mande una señal a I 5, I 6 o I 7, y vera como el PLC muestra una salida 1 lógico para Q1
Ejemplo 7:
Este circuito es solamente una practica donde se usan múltiples funciones AND y OR, es decir varios
interruptores en serie con varios en paralelo. Nótese que no se ha seguido una secuencia en especial para la
numeración de las entradas, dando con esto una aproximación más cercana a circuitos reales.
I 1
I 2
I 3
I 4
I 5
I 6
Q1
, , ,
LD I1 Se programa la primera entrada I1.
, , ,
OR I3
Se programa la segunda entrada I3
, , ,
OR I7 Se programa la tercer entrada I7.
, , , AND I2 Se programa la cuarta entrada I2.
, , ,
, , ,
AND I4 Se programa la cuarta entrada I4.
AND I5 Se programa la cuarta entrada I5.
, , , AND I6 Se programa la cuarta entrada I6.
, , ,
OUT Q1
Se programa la salida por Q1
Para que la salida sea uno, debe estar presente I 1, I 3 o I 7, y estar presentes las entradas I 2, I 4 , I 5, y I 6.
Ejemplo 8:
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En este caso se invierte el orden de las compuertas o funciones lógicas.
I 1 I 2
Q1
I 3
, , , LD I1 Se programa la primera entrada I1.
, , ,
AND I2 Se programa la segunda entrada I2.
, , ,
, , ,
OR I3
OUT Q1
Se programa la tercer entrada I3
Se programa la salida por Q1
Ejemplo 9:
Este ejemplo introduce la función BLK que sirve para unir funciones, en este caso une las funciones
AND.
I 1
I 2
Q1
I 3
I 4
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
LD I1 Se programa la primera entrada I1.
AND I2 Se programa la segunda entrada I2.
LD I3 Se programa la tercer entrada I3.
AND I4 Se programa la cuarta entrada I4.
, ,
OR BLK
Se unen las salidas de las funciones AND
anteriores en una función OR
, , , OUT Q1 Se programa la salida por Q1
Ejemplo 10:
Ejemplo para mostrar la función BLK junto con la función AND.
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I 1
I 2
I 3
I 4
Q1
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
LD I1 Se programa la primera entrada I1.
OR I3 Se programa la segunda entrada I3.
LD I2 Se programa la tercer entrada I2.
OR I4 Se programa la cuarta entrada I4.
, ,
AND BLK
Se unen las salidas de las funciones OR
anteriores en una función AND
, , , OUT Q1 Se programa la salida por Q1
Para que al salida Q 1 este presente, debe estar presente I 1 o I 3 y además debe estar presente I 2 o I 4 .
Ejemplo 11:
Este ejemplo de circuito combinacional, muestra el uso de la función BLK.
I 1
I 2
Q1
I 3
I 4
I 5
I 6
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
LD I1 Se programa la primera entrada I1.
OR I3 Se programa la segunda entrada I3.
OR I5 Se programa la tercer entrada I5.
LD I2 Se programa la cuarta entrada I2.
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, , ,
, , ,
OR I4 Se programa la quinta entrada I4.
OR I6 Se programa la sexta entrada I6.
, ,
AND BLK
Se unen las salidas de las funciones OR
anteriores en una función AND
, , , OUT Q1 Se programa la salida por Q1
La ultima función lógica necesaria para elaborar un circuito combinacional es la inversión, esta se hace
pulsando la tecla NOT, el ultimo ejemplo es un circuito sencillo pero que utiliza esta función.
Ejemplo 12:
La función NOT ultima necesaria para la realización de cualquier circuito combinacional es
ejemplificada en este pequeño ejercicio.
I5
I6
Q1
, , ,
LD I1 Se programa el primer botón I1.
, , , ,
, , ,
AND NOT I2
OUT Q1
Se programa el segundo botón I2, en este caso
es una entrada invertida.
Se programa la salida por Q1
En este circuito, la salida Q 1 se hará presente cuando este presente I 1 y no este presente I 2 .
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