Actividad 3 Curso PLC SENA

Actividad 3, Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales. 13 de Mayo de 2013

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales Automatización de un Semáforo Est. Gonzalo Alberto Franklin González CC 1095911903. 

Resumen—El siguiente es un informe de la actividad 3 de la semana 3 del curso virtual del SENA (Servicio Nacional de Aprendizaje) aplicación de los PLC en la automatización de procesos industriales. Palabras Clave— Temporizadores, Lenguajes, Programación, semáforo. I. INTRODUCCIÓN

A La hora de programar un PLC son amplias las opciones que tiene el programador hoy en día dependiendo de la aplicación y su rama de desempeño. Los lenguajes de programación utilizados primeramente eran lenguajes gráficos que iban muy de acuerdo con los esquemas y las lógicas de la industria más específicamente de la lógica cableada de sistemas eléctricos (LADDER) esto con el fin de facilitar la comprensión de los programas por parte de los operarios, con el tiempo a través del surgimiento de nuevas estrategias digitales/análogas de control (PMW, PID) se fueron perfeccionando estos lenguajes gráficos pasando a esquemas lógicos (BLOQUES) que aunque se mantenían esquemas cableados estos últimos permitían entender mejor la lógica del proceso a programar. Después de estos lenguajes cableados aparecerían lenguajes secuenciales como una opción para programar directamente de acuerdo al

algoritmo lógico del proceso (GRAFCET). Sin embargo el auge del micro controlador y su programación también introduciría nuevos lenguajes para la programación de PLCs útiles a la hora de trabajar con ambas herramientas de control. Estos lenguajes deberían ser similares a los usados en la programación de micro controladores y es de allí donde surgen los lenguajes escritos (TEXTO ESTRUCTURADO, LISTA DE INSTRUCCIONES) como una alternativa muy usada para aplicaciones no industriales y más de tipo electrónico todo esto con el fin de facilitar una mejor interconexión entre en el uso de PLC y micro controladores. A continuación se enumeran los distintos lenguajes anteriormente descritos. 1) Esquema de contactos o escalera (LD). 2) Esquema básico de bloques (FBD). 3) Esquema secuencial de funciones (SFC). 4) Lista de instrucciones (IL). 5) Texto estructurado (ST). II. OBJETIVOS --Primero, Brindar soluciones a la automatización de sistemas de control secuenciales. --Segundo, Aplicar diferentes lenguajes para la programación de un PLC. --Tercero, Mejorar el funcionamiento de máquinas y procesos buscando su eficiencia y productividad.

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III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

IV. SOLUCIÓN AL PROBLEMA

Se tiene un semáforo con las 3 luces: Verde, Amarillo y Rojo. Para controlar el semáforo se dispone de dos pulsadores de mando: Un pulsador marcha y un pulsador de paro.

Para poder dar solución a este problema de automatización lo primero que debemos hacer es identificar muy bien las entradas y salidas del mismo además de revisarlo detenidamente para asegurarnos de tener en cuenta todas las variables del proceso. Primero que todo de acuerdo al planteamiento se tienen dos entradas que son los pulsadores tanto de marcha como de paro y 3 salidas que son las 3 luces verde, amarillo y rojo. Sin embargo la complejidad del problema radica en el manejo de los tiempos de activación de las salidas para lo cual se usaran temporizadores de retardo ya sea a la conexión o desconexión de acuerdo a la aplicación y debido a la necesidad de que el ciclo sea repetitivo y que el reinicio debe ser automático y no manual se podría usar un contador para reiniciar el proceso.

Con el pulsador de marcha (I0.1) debe comenzar el ciclo. El ciclo de funcionamiento es el siguiente: 1. Verde durante 5 segundos. 2. Verde - Amarillo durante 2 segundos 3. Rojo durante 6 segundos. El ciclo es repetitivo hasta que se pulse el pulsador de paro (I0.2). En este momento debe apagarse todo.

TABLA 1 ENTRADAS Y SALIDAS DEL PROCESO

Simulación

Figura 1. Semáforo y pulsadores.

En este problema se depende mucho de la secuencia de los tiempos de activación de las entradas y hay que resaltar que como dice el planteamiento el ciclo es repetitivo y que durante cierto tiempo dos salidas deben estar activas simultáneamente.

Entrada/Salida

%I0.1

Inicio

%I0.2

Parada

%Q0.2

Luz Verde

%Q0.3

Luz Amarillo

%Q0.4

Luz Roja

V. SIMULACIÓN Al igual que para el caso del encendido de luces para comprobar el funcionamiento del proceso se procederá a simularlo mediante el lenguaje de contactos (Ladder). Y el software que se utilizará para programar el proceso en el PLC es el TwidoSuite 2.2 de los fabricantes Schneider Electric y Telemecanique. El proceso consiste en los siguientes pasos:

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1) Selección del PLC a programar. Para este ejercicio se utilizará el PLC de referencia TWDLCAA40DRF con 40 puertos 24 entradas de 24 V, 16 salidas 14 salidas a relé de 2 A y 2 a transistor de 1 A. Figura 5. Primer renglón Ladder.

En esta primera parte lo que se hará es dar la señal de inicio (I0.1) a través del pulsador la cual ira unida a la señal de parada (I0.2) mediante una compuerta AND y unida también a una señal de reinicio (%M2) mediante una compuerta OR.

Figura 2. PLC TWDLCAA40DRF Gama Schneider Electric.

2) Asignaciones entradas y salidas. Este paso se realizara de acuerdo a la tabla 1.

Figura 6. Segundo Renglón Ladder.

a) Entradas del Proceso.

En esta parte se temporizara la primera salida verde (%Q0.2) tomando como entrada la señal de inicio (%I0.1) usando un temporizador llamado lverde (%TM0) off delay o con retardo a la desconexión con una preselección de 7 segundos como se muestra en la figura 4 y cuyo diagrama de tiempo se muestra en el anexo. Esto con el fin de mantener activa la señal activa 7 segundos después de iniciar el proceso.

b) Salidas del proceso. Figura 3. Entradas y salidas del proceso.

3) Montaje Lenguaje de contactos.

Figura 7. Tercer renglón Ladder. Figura 4. Tabla de Temporizadores.

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En este renglón se usa la señal activa verde (%Q0.2) como entrada al temporizador lverde_amarillo (%TM1) on delay o con retardo a la conexión que activara la salida amarillo (%Q0.3) 5 segundos después de activarse la entrada del temporizador. Con esto aseguramos que las dos salidas estén activas simultáneamente durante 2 segundos. El diagrama de tiempos de este temporizador también se muestra en el anexo.

4) Simulación

a)

Figura 8. Cuarto renglón Ladder.

En el momento en que las dos señales se desactiven a su vez se activara la salida rojo (%Q0.4).

b) Figura 7. Simulación primer renglón Ladder.

a)

Figura 9. Quinto renglón Ladder.

En la última parte del programa una vez se active la salida rojo (%Q0.4) se activara el tercer temporizador lrojo (%TM2) on delay o con retardo a la conexión el cual después de pasados 6 segundos durante los cuales permanecerá activa la salida rojo (%Q0.4) reiniciara el proceso a través de la señal reinicio (%M2). Este proceso continuara indefinidamente hasta que se pulse la entrada parada (%I0.2) la cual detendrá al proceso al terminar.

b) Figura 8. Simulación segundo renglón Ladder.

a)

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a)

b) Figura 9. Simulación tercer renglón Ladder.

a)

b) Figura 12. Simulación parada del proceso.

VI. CONCLUSIONES

b) Figura 10. Simulación cuarto renglón Ladder.

a)

A partir de lo observado en la simulación se puede deducir que el funcionamiento del programa corresponde a la solución del problema planteado haciendo uso de tres temporizadores uno con retardo a la desconexión y dos con retardo a la conexión. Cabe resaltar que la parada de este proceso no es una parada instantánea sino una parada de ciclo puesto que si fuera instantánea se trataría de una parada de emergencia la cual no corresponde en el planteamiento del problema. Esto quiere decir que una vez pulsada parada el proceso parará una vez terminado el ciclo en el cual se pulso la entrada. Otra alternativa para reiniciar el ciclo pudo haber sido haciendo uso de un contador sin embargo el objetivo era el uso de temporizadores además que esto agregaría más complejidad al programa. VII. ANEXOS

b) Figura 11. Simulación reinicio del proceso.

En esta parte se adjuntan las evidencias de los ejercicios interactivos de la unidad y los diagramas de tiempos de los temporizadores para entender mejor el funcionamiento del programa.

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[3] Controladores Programables Twido, Guía de referencia de software versión 1.0, Scheneider Electric 2002.

Figura 13. Evidencia primer ejercicio.

Figura 14. Diagrama de tiempo del funcionamiento del temporizador off delay.

Figura 15. Diagrama de tiempo del funcionamiento del temporizador on delay.

REFERENCIAS [1] Guía de aprendizaje SENA. [2] Material Unidad 3 plataforma Blackboard SENA.

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