Control Por Plc
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Supervisión y Automatización Industrial
Control por PLC Instructor: Ing. Enrique A. León Turrubiates Generación 35 MÉXICO Julio de 2013
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Contenido Fundamentación ................................................................................................................................. 3 1. El Programador Lógico Programable (PLC) ..................................................................................... 4 1.1. Introducción. ............................................................................................................................ 4 1.2. El Controlador Lógico Programable. ........................................................................................ 6 1.2.1. Estructura básica de un PLC. ............................................................................................. 7 1.2.2. El PLC CPM1 y CPM2A de Omron. ................................................................................... 10 1.2.3. Instalación y conexiones generales (CPM1/CPM2A). ..................................................... 15 1.2.4. Mapa de Memoria del PLC CPM1 y CPM2A. ................................................................... 18 1.3. Operación. .............................................................................................................................. 24 1.3.2. Consola de Programación. .............................................................................................. 24 1.3.1. Modos de operación. ...................................................................................................... 26 1.3.3. Inicialización. ................................................................................................................... 26 1.3.4. Lectura y Captura de un programa. ................................................................................ 28 2. Programación. ............................................................................................................................... 31 2.1. Introducción. .......................................................................................................................... 31 2.2. Procedimiento de Programación. .......................................................................................... 31 2.3. Instrucciones de Programación. ............................................................................................. 32 2.3.1. Instrucciones básicas de diagrama de relés y control de bit........................................... 34 2.3.2. Instrucciones de Temporizador y Contador. ................................................................... 40 2.3.3. Instrucciones de Transferencia de Datos. ....................................................................... 41 2.3.4. Instrucciones de Comparación. ....................................................................................... 42 2.3.5. Instrucciones de INC/DEC................................................................................................ 43 2.4. Prácticas introductorias de control con PLC. ......................................................................... 44 2.4.1. Circuitos de control combinados serie-paralelo. ............................................................ 45 2.4.2. Circuitos con autoenergización. ...................................................................................... 48 2.4.3. Circuitos con autoenclavamiento (interlock). ................................................................. 50 2.4.4. Circuitos con temporizador. ............................................................................................ 53 2.4.5. Circuitos con contador. ................................................................................................... 55 2.5. Proyectos de aplicación.......................................................................................................... 57 Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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2.5.1. Control del taladrado de piezas. ..................................................................................... 57 2.5.2. Control de un mezclador de pintura. .............................................................................. 58 2.5.3. Control de un brazo ensamblador. ................................................................................. 59 2.5.4. Sistema de control para una grúa para transporte. ........................................................ 60 2.5.5. Control para un proceso de cerrado de botellas. ........................................................... 61 2.5.6. Proceso de electrólisis. .................................................................................................... 62 Bibliografía. ....................................................................................................................................... 64 Anexos ............................................................................................................................................... 65 Anexo A. Simbología Europea (DIN ó IEC). .................................................................................... 65 Anexo B. Simbología Americana (ASA ó JIC). ................................................................................ 66 Anexo C. Anexo C1.
Instrucciones de programación. ................................................................................ 67 Códigos de función del CPM1 y CPM1A. ............................................................... 68
Anexo D.
Estructura del área de memoria. .............................................................................. 69
Anexo E.
Área SR. ..................................................................................................................... 70
Anexo F.
Especificaciones del CPM1 y CPM2A......................................................................... 71
Anexo G.
Direccionamiento de Entradas/Salidas. .................................................................... 72
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Fundamentación Actualmente todo lo que nos rodea tiende a automatizarse, empleando para ello sistemas de control secuencial basados en relevadores electromagnéticos, relevadores de estado sólido, temporizadores, contadores, circuitos lógicos (CI), controladores lógicos programables (PLC), computadoras personales (PC), etc. El análisis y diseño de circuitos secuenciales se encuentra estrechamente relacionado con el control secuencial, denominado también control lógico o control binario (ON/OFF). En los sistemas de control secuencial las entradas y las salidas son de tipo binario y determinan una serie de pasos para la operación de un proceso. Las entradas por lo general son: pulsadores, interruptores, microinterruptores, fines de carrera o detectores de proximidad. Las salidas pueden ser: Válvulas solenoides, cilindros neumáticos, contactores para arranque y parada de motores, pilotos de señalización, alarmas, etc. Cuando el sistema de control secuencial es pequeño se realiza con circuitos digitales combinatorios y secuenciales. Cuando es grande se realiza con PLC´s (Controladores Lógicos Programables), microcomputadores, microprocesadores especiales para control secuencial y por software en computadoras personales (PC). En la presente antología, el autor incluye los conocimientos básicos necesarios para iniciar a los educandos en el mundo del control secuencial por basado en el control por contactos (Diagramas de contactos) empleados comúnmente en los controladores lógicos programables (PLC’s), que constituyen la base de la automatización tan necesaria actualmente para gobernar los Sistemas Mecatrónicos.
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1. El Programador Lógico Programable (PLC) 1.1. Introducción. El PLC (Programmable Logic Controller) es un equipo electrónico programable diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente industrial un proceso secuencial. Se produce una reacción a la información recibida por los sensores del sistema automatizado ( finales de carrera, células fotoeléctricas, sensores, encoders, teclados, etc. ) y se actúa sobre los accionadores de la instalación ( motores, electroválvulas, indicadores luminosos, etc. ). En definitiva, se trata de un lazo cerrado entre un dispositivo que controla (PLC) y la instalación en general. Los antecesores del PLC fueron los sistemas de control basados en relevadores (1960). Una aplicación típica de estos sistemas utilizaba un panel de 300 a 500 relés y miles de conexiones por medio de alambres, lo que implicaba un costo muy elevado en la instalación y el mantenimiento del sistema, estimado en US $30 a $50 por relevador.
Figura 1.1. Panel de relevadores electromagnéticos.
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Posteriormente surgieron los sistemas lógicos digitales construidos mediante circuitos integrados (1970), sin embargo eran productos diseñados para una aplicación específica y no eran controladores de propósitos generales. Muchos de ellos empleaban microprocesadores, pero su programación en un lenguaje poco familiar para los ingenieros de control (Assembler), hacía que el mantenimiento fuese inapropiado. Los primeros controladores completamente programables fueron desarrollados en 1968 por la empresa de consultores en ingeniería Bedford y Asociados, que posteriormente pasó a llamarse MODICOM. El primer Controlador Lógico Programable fue construido especialmente para la General Motors Hydramatic Division y se diseñó como un sistema de control con un computador dedicado. Este primer modelo MODICOM, el 084, tuvo una gran cantidad de modificaciones, obteniéndose como resultado los modelos 184 y 384 desarrollados a principios de la década de los '70. Con estos controladores de primera generación era posible:
Realizar aplicaciones en ambientes industriales. Cambiar la lógica de control sin tener que cambiar la conexión de cables. Diagnosticar y reparar fácilmente los problemas ocurridos.
Los primeros PLC, que sólo incorporaban un procesador para programas sencillos y dispositivos de entrada/salida, evolucionaron hasta los equipos actuales, que integran:
Módulos multiprocesadores. Entradas y salidas digitales de contacto seco, de relé o TTL. Entradas y salidas analógicas para corriente o voltaje. Puertas de comunicación serial o de red. Multiplexores análogos, Controladores PID. Interfaces con CTR, impresoras, teclados, medios de almacenamiento magnético.
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1.2. El Controlador Lógico Programable. Como se ha mencionado, hasta hace poco tiempo, el control de procesos industriales se venía haciendo de forma cableada por medio de contactores y relés, hasta que se hicieron populares los PLC’s. El PLC es un dispositivo electrónico digital que tiene una memoria para almacenar programas. Un PLC nos permite utilizar funciones especificas (lógicas, de temporización, de conteo y aritméticas) para implementar un circuito de control. Con la aplicación de esta técnica, la lógica del circuito de control es determinada por el programa introducido al PLC. En el gráfico de la figura 1.2, se muestra el esquema general de un proceso secuencial controlado por un PLC, donde se aprecian algunos de los principales bloques funcionales que lo integran.
Figura 1.2. Proceso secuencial controlado por PLC.
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1.2.1. Estructura básica de un PLC. Un controlador lógico programable está constituido por un conjunto de tarjetas o circuitos impresos, sobre los cuales están ubicados los componentes electrónicos.
Figura 1.3. Estructura interna de un PLC. La estructura básica del hardware de un PLC, propiamente dicho, está constituido por: • • • • •
Fuente de alimentación Unidad de procesamiento central (CPU) Módulos de interfaz de entradas/salidas (E/S) Modulo de memorias (RAM /ROM) Unidad de programación (teclado display ó PC)
En algunos casos cuando el trabajo que debe realizar el controlador es más exigente, se incluyen Módulos Inteligentes
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Figura 1.4. Estructura externa de un PLC Omron. Fuente de Poder: Se requiere de una fuente de voltaje para la operación de todos los componentes mencionados anteriormente. Y ésta, puede ser externa en los sistemas de PLC modulares, o interna en los PLC compactos. Además, en el caso de una interrupción del suministro eléctrico, para mantener la información en la memoria borrable de tipo RAM, como es la hora y fecha, los registros de contadores, etc., se requiere de una fuente auxiliar. En los PLC compactos un "supercapacitor" ya integrado en el sistema es suficiente, pero en los modulares, es preciso adicionar una batería externa. Unidad Lógica Aritmética (CPU): El corazón de un PLC es la Unidad Lógica Aritmética, basada en un microprocesador. Ejecuta las instrucciones programadas en memoria, para desarrollar los esquemas de control lógico que se especifican. Algunos equipos antiguos implementan la unidad lógica en base a elementos discretos: compuertas NAND, NOR, FLIP-FLOP, CONTADORES como máquinas de estado. Este tipo de controladores son HARDWIRE, versus aquellos que utilizan memorias, denominados SOFTWIRE. Unidad de Memoria: La memoria almacena el código de mensajes o instrucciones que ejecuta la Unidad Lógica. La memoria se divide en PROM o ROM y RAM. ROM: Memoria de sólo lectura (Read Only Memory). Memoria no volátil que puede ser leída pero no escrita. Es utilizada para almacenar programas y datos necesarios para la operación de un sistema basado en microprocesadores. RAM: Memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Memoria volátil que puede ser leída y escrita según sea la aplicación. Cualquier posición de memoria puede ser accesada en cualquier momento. Por medio de ellas, se puede utilizar un PLC en procesos diferentes sin necesidad de readecuar o transformar el equipo; sólo se debe modificar el programa. Para el control de Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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un proceso BATCH, se pueden almacenar varias recetas en la memoria y acceder a aquella que interesa. Las PROM o ROM almacenan los programas permanentes que coordinan y administran los recursos del equipo. La RAM guarda los programas de aplicación que pueden sufrir modificaciones. Esta memoria es respaldada con baterías, con el propósito de no perder la información al existir cortes de fluido eléctrico. El sistema opera a través de la interacción con el procesador (Unidad Lógica) y la Memoria.
Figura 1.5. Diagrama a bloques de un PLC CPM2A Omron. Cuando se enciende el equipo, el procesador lee la primera palabra de código (instrucción) almacenada en memoria y la ejecuta. Una vez que termina de ejecutar la instrucción leída, busca en memoria la siguiente instrucción y así sucesivamente hasta que se completa la tarea. Esta operación se llama ciclo de búsqueda-ejecución (FETCH-EXECUTE CYCLE). Módulos de Entradas: Proporciona el aislamiento eléctrico necesario y realiza el acondicionamiento de las señales eléctricas de voltaje, provenientes de los switches de contactos ON-OFF de terreno. Las señales se adecúan a los niveles lógicos de voltaje de la Unidad Lógica. Módulos de Salidas: Acepta las señales lógicas provenientes de la Unidad Lógica, en los rangos de voltaje que le son propios y proporciona el aislamiento eléctrico a los dispositivos que se conectan con el exterior. Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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Figura 1.6. Arquitectura general de un PLC.
1.2.2. El PLC CPM1 y CPM2A de Omron. Características principales del CPM1. Es importante conocer las características técnicas de los Controladores Lógicos Programables que publica el fabricante, pues de ello depende hacer una buena elección para una correcta aplicación, buscando siempre abatir costos.
Figura 1.7. Aspecto físico del PLC CPM1. Descripción de los componentes de la CPU.
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1. Terminales de entrada de fuente de alimentación. Se conectan a la fuente de alimentación (100 a 240 Vca). 2. Terminal de tierra funcional. Se conecta esta terminal a tierra (sólo PLCs tipo de c.a.) para mejorar la inmunidad al ruido y reducir el riesgo de descarga eléctrica. 3. Terminal de tierra de protección. Conectar este terminal a tierra para reducir el riesgo de descarga eléctrica. 4. Terminales de salida de fuente de alimentación. Terminales de salida de 24Vcd., para alimentar los dispositivos de entrada.
Figura 1.8. Aspecto físico del PLC SYSMAC CPM1. 5. Terminales de entrada. Se conectan aquí las terminales de los dispositivos (interruptores o sensores) de entrada. 6. Terminales de salidas. Se conectan los dispositivos de salida a controlar (Actuadores eléctricos, electroneumáticos o electrohidráulicos). 7. Indicadores de estado del PLC. Estos indicadores muestran el estado de operación del PLC, tal y como se muestra en la tabla 1.
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Tabla 1. Indicadores de estado. 8. Indicadores de entrada. Estos indicadores se encienden cuando está en ON el correspondiente terminal de entrada. 9. Indicadores de salida. Estos indicadores se encienden cuando está en ON el correspondiente terminal de salida. 10. Controles de potenciómetro analógico. Mediante ellos se seleccionan los contenidos de IR 250 y IR 251 a un valor entre 0 y 200. 11. Puerto de periféricos. Conecta el PLC a un periférico, adaptador de RS-232C o adaptador de RS-422. 12. Conector de unidad de E/S de expansión. Conecta la CPU del PLC a una unidad de expansión de E/S para añadir 12 puntos de entrada y 8 puntos de salida. Características principales del CPM2A. En la figura 1.9, se localizan las partes principales que integran el PLC CPM2A de la marca Omron.
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Figura 1.9. Partes principales del PLC Omron CPM2A. Además de las características descritas anteriormente para el CPM1, el CPM2A tiene adicionales las siguientes:
Figura 1.10. PLC CPM2A y consola de programación. 12. Puerto RS-232C. Conecta el PLC a un Dispositivo de Programación (excluidas las consolas de programación), ordenador, Terminal Programable, o dispositivo estándar externo. Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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Figura 1.11. Configuración del puerto RS232C. 13. Interruptor de comunicaciones. Este interruptor selecciona si el puerto de periféricos y el puerto RS-232C utilizarán las selecciones de comunicaciones del Setup del PLC o las selecciones estándar.
Figura 1.12. Selector de puertos. 14. Batería. Esta batería protege la memoria de la CPU y la Unidad se suministra con ella conectada. 15. Conector de expansión. Conecta la CPU de la unidad a una unidad de Expansión (unidad de Expansión de E/S, unidad de E/S analógica, o unidad I/O Link de CompoBus/S). Hasta 3 unidades de Expansión se pueden conectar a una CPU. Nota Si hay conectado un NT-AL001 al puerto RS-232C del CPM2A, sólo se puede conectar a la CPU una unidad de expansión dado que el NT-AL001 ser alimenta de la fuente de 5Vcd. de la CPU.
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1.2.3. Instalación y conexiones generales (CPM1/CPM2A). El juego de instrucciones de CPM1 y CPM1A coincide, por lo tanto las instrucciones son aplicables a los dos modelos. El CPM1 y CPM2A deben instalarse en la posición correcta indicada en la figura 1.13 para garantizar una refrigeración y operación adecuada.
Figura 1.13. Instalación y orientación correcta e incorrecta de los PLC’s. Actividades prácticas: Realizar la instalación y el cableado del PLC en los entrenadores, de acuerdo a las indicaciones siguientes y acatando las sugerencias del instructor. Instalación. Enganchar el CPM1A en la parte superior del carril o riel y presionar contra él hasta que quede fijo. Para la desinstalación. Desplazar hacia abajo la palanca de bloqueo con un desarmador y jalar el PLC.
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Figura 1.14 Colocación y remoción del PLC. Cablear las entradas y salidas a laCPUCPM1/CPM2A como se muestra en las figuras 1.15 y 1.16.
Figura 1.15 Conexión de la alimentación de c.a. Cablear un circuito separado para el circuito de fuente de alimentación del CPM, para que no haya una caída de tensión como consecuencia del pico de corriente provocado al conectar otro equipo. Cuando se utilicen varios PLC’s CPM, cablear circuitos separados para prevenir una caída de tensión debido al pico de corriente o a un funcionamiento incorrecto del disyuntor. Utilizar cables trenzados para prevenir ruido de las líneas de alimentación. El ruido eléctrico se reduce más todavía conectando un transformador de aislamiento 1:1.
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Utilizar la sección adecuada en los cables de alimentación considerando la posibilidad de caídas de tensión y la corriente permisible.
Figura 1.16 Conexión de las entradas y salidas al PLC.
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Figura 1.17 Aspecto final del alambrado en el PLC.
1.2.4. Mapa de Memoria del PLC CPM1 y CPM2A. Módulos de Entrada. El módulo de entrada es una interfaz, la cual recupera información del mundo real a través de los dispositivos de entrada y la convierte en datos para la CPU. Para convertir estos datos a los niveles de voltaje requeridos por la CPU se utiliza acopladores ópticos.
Figura 1.18. Conexión de un interruptor al módulo de entrada. Los módulos de entrada estándar pueden ser divididos en tres tipos generales: Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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1. ID- Entradas DC 2. IA- Entradas AC 3. IM- Entradas AC/DC, 24V solamente Existe una amplia variedad de módulos de entrada DC disponibles según el número de puntos de entrada, requerimientos de voltaje y tipo de conexiones. Las siguientes características de las entradas DC las convierte en la mejor elección para muchas aplicaciones:
Se trabajan en niveles de voltaje y corriente relativamente seguros (5-24Vdc típicamente). Ofrece tiempos de respuesta más rápidos (1.5 ms típicamente). Los requerimientos del cableado de campo son más flexibles y menos estrictos que en sistemas de 120 Vac. Se conectan fácilmente a dispositivos electrónicos como sensores fotoeléctricos, de proximidad y de fibra óptica. Los módulos de entrada DC se ofrecen en altas densidades, llegando a 32 y 64 puntos en algunos estilos de PLC’s.
Módulos de Salida. Una vez que el programa del usuario ha procesado todos los datos de entrada, la CPU envía datos a los dispositivos de salida a través de los módulos de salida (Para más información refiérase al anexo C).
Figura 1.19. Conexión de una carga al módulo de salida. Los módulos de salida convierten las señales de la CPU a los niveles de voltaje que pueden ser usados por los dispositivos de salida (lámparas, solenoides, relés, etc.). Los módulos de salida están disponibles en tres versiones: 1. OC Relé de contacto AC (DC) Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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2. OD Transistor DC 3. OA Triac (relé de estado sólido) AC Salidas a relé. Están disponibles en versiones de 16 y 32 puntos. En algunos PLCs el módulo está construido de tal manera que los relés sean reemplazables, si alguno llegara a fallar. Las salidas a relé son la mejor opción cuando: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Se requieren corrientes de 2 Amps. No se tolera ninguna corriente de pérdida. La salida cambia con baja frecuencia. Se deben controlar tensiones AC/DC no estándares. Se acepta un tiempo de respuesta de 15 ms. La tensión de AC tiene picos y transitorios.
Direccionamientos de las E/S. Todos los PLC’s usan un número para identificar un punto de E/S (Entrada/Salida) y es denominado dirección. Cada dispositivo del mundo real es reconocido en el programa del PLC por su dirección. Las direcciones referencian a dos partes: el canal y el bit. El canal es una celda o grupo de bits que pueden ser manipulados como una unidad. En los PLC’s OMRON un canal es una palabra (en inglés Word), es decir, un grupo de 16 bits de longitud. La dirección de un punto E/S es un número de 5 dígitos. Los tres primeros dígitos identifican el canal, y los dos siguientes identifican el bit. Así por ejemplo un punto de entrada con la dirección 00001 está asignado al canal 000 y bit 01. Un punto de salida con la dirección 01011 está asignado al canal 010 y bit 11 (Para más detalles, ver Anexo G).
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Figura 1.20. Direccionamiento de las E/S. La CPU requiere instrucciones para procesar todos los datos que están siendo introducidos, y requiere, además, un área para almacenar estos datos. La MEMORIA proporciona esta área y es en ella donde el programa del usuario es almacenado. Áreas de la memoria. La memoria de los PLC’s está organizada por áreas de funciones diferenciadas y claramente definidas. La estructura de la memoria de los PLC’s es conocida como matriz de memoria, mapa de memoria o mapa E/S. La matriz se divide en secciones o áreas con el fin de que sea más manejable para el usuario. La mayoría de las áreas tienen un prefijo tal como HR, T, DM y un número de 3 o 4 dígitos para definir su localización específica en la memoria. Por ejemplo, el temporizador 0 (Timer 0) será referenciado como T000, el relé de mantenimiento 0 (Holding Relay 0) como HR0000 y la memoria de datos 0 (Data Memory 0) como DM0000 (Para más detalles, ver el Anexo D). Todos los PLC’s OMRON tienen las siguientes áreas dentro de su matriz de memoria: Área IR (relés internos). Las funciones de los bits de ésta área son: Área de entradas y salidas: Son bits del área IR designados a los módulos de entradas y salida conectados al PLC. Ellos reflejan el estado ON/OFF de las señales de entrada y salida del mundo real. Área de trabajo: Son bits que pueden ser usados libremente en el programa del PLC para almacenar un estado. Los bits de trabajo son reseteados (es decir, llevados a OFF) cuando Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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la fuente de poder del PLC es apagada, o cuando la operación del PLC comienza o se detiene. Los bits restantes del área IR tienen funciones específicas. La mayoría de éstos, pero no todos, pueden ser usados como bits de trabajo cuando la función específica no está siendo usada. Los bits del área IR tienen direcciones con prefijo IR seguido de un número de 5 dígitos; los tres primeros dígitos indican el canal y los dos siguientes el bit, así, la dirección IR00205 referencia al bit 5 del canal 2 (direccionamiento por bit). Si la dirección se señala con sólo tres dígitos, se estará haciendo referencia a un canal completo, por ejemplo, IR300 referencia a todos los bits del canal 300 (direccionamiento por canal). Área SR (relés especiales). Los bits de esta área funcionan esencialmente como banderas (en inglés “flags”) relacionadas con la operación del PLC, algunas de ellas son: • • • •
Pulsos de reloj. Bandera de acarreo. Bandera de error. Bandera alarma de batería.
Esta área de memoria es direccionada en forma similar al área IR. Área TR (relés temporales). Estos bits son usados para almacenar temporalmente condiciones ON/OFF de ejecución en las ramificaciones de un diagrama en escalera complejo. Son útiles sólo cuando se requiere programar un diagrama de escalera en código mnemónico. Todos los PLC’s tienen 8 relés temporales identificados TR0 hasta TR7 (TR es el prefijo para accesar al área). Área HR (relés de mantenimiento). El área HR es usada para almacenamiento y manipulación de datos internos. Esta área de memoria es retentiva, es decir, retiene el estado ON/OFF de los bits aún luego de que la fuente de poder del PLC se haya apagado o cuando la operación del mismo comienza o se detiene. Ella es usada en la misma forma que el área de trabajo. El área de memoria HR puede ser accesada por canal (HR00) o por bit (HR0012). Área AR (relés auxiliares). Similarmente al área SR, los bits del área AR funcionan principalmente como banderas relacionadas con la operación del PLC, algunas de ellas son: Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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Tiempo de ciclo largo Contador de potencia-off Banderas de diagnósticos
Con pocas excepciones, el estado de los bits y words AR son refrescados cada ciclo. Esta área de memoria es retentiva. El área AR puede ser accesada por canal (AR11) o por bit (AR1100). Área LR (relés de enlace). El área LR es usada para almacenamiento interno de datos enlazados o compartidos entre dos o más PLC’s. Los bits LR pueden ser usados como bits de trabajo cuando no están siendo usados para enlaces de datos. Esta área de memoria no es retentiva, al igual que el área HR y AR puede ser direccionada por canal (LR00) o por bit (LR0010). Área TC (temporizadores/contadores). Esta área está dedicada para uso de temporizadores (TIM), temporizadores de alta velocidad (TIMH), contadores (CNT) y contadores reversibles (CNTR). Ya que temporizadores y contadores ocupan la misma área, un contador no puede ser especificado con el mismo número que un temporizador. Por ejemplo: CNT 010 y TIM 010 no pueden ser usados a la vez. Los registros de temporizadores/contadores son memoria de tipo retentiva. Los valores fijados SV (descrito con detalle más adelante) para temporizadores y contadores son retenidos aún si la potencia falla. El valor presente PV de los contadores es conservado en caso de que la potencia falle, no así para los temporizadores. Área DM (memoria de datos). Es usada para manipulación y almacenamiento de datos. Esta área no puede ser accesada por bit, sino en unidades de palabra. Cierta zona del área DM es destinada a la configuración del PLC. El área de memoria DM es retentiva.
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1.3. Operación. 1.3.2. Consola de Programación. El PLC puede servir en todo tipo de ambientes automatizados, y aunque hoy en día se puede realizar la programación por medio de la computadora, muchas veces no es conveniente o posible tenerlos conectados, por lo que los operadores cuentan con consolas de programación (también llamados Teaching Box) que nos permiten revisar el programa, el estado de entrada y salidas e incluso hacer modificaciones. La consola de programación que se utiliza con el CQM1 es la PRO01, en la cual usted debe mantener pulsada la tecla Shift para escribir la letra impresa en la esquina superior izquierda de una tecla o para escribir la función superior de las teclas con dos funciones.
Figura 1.21. Consola de programación PRO01.
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Figura 1.22. Teclas del programador.
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1.3.1. Modos de operación. Los PLC’s OMRON tienen 3 modos de operación: PROGRAM, MONITOR y RUN. La consola de programación le permite seleccionar el modo de operación y efectuar las operaciones permisibles en él. Modo PROGRAM. En modo PROGRAM la CPU está parada. Use este modo para: • • • • • •
Introducir el programa Verificar el programa Insertar una instrucción en el programa Borrar una instrucción del programa Borrar la memoria Registrar la tabla de E/S
Modo MONITOR. En modo MONITOR la CPU está corriendo. Use este modo para: • • • • •
Cambiar valores de temporizadores/contadores Monitorear el estado de E/S Monitorear canales, temporizadores y contadores Forzar contactos a ON/OFF Cambiar datos en áreas DM’s, AR’s, TC’s, SR’s e IR’s
Modo RUN. En modo RUN la CPU está corriendo. Use este modo para monitorear el estado de E/S, canales, temporizadores, contadores, etc. No está permitido cambiar valores en modo RUN.
1.3.3. Inicialización. 1. Antes de conectar la fuente de alimentación. Coloque el selector de modo de la consola de Programación en la posición PROGRAM.
Figura 1.23 Selector de modo de operación. Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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2. Incorpore el password pulsando las teclas CLR y MONTR. En este punto, pulsar la tecla SHIFT y después el #1 para activar o desactivar el buzzer. 3. Borrar la memoria pulsando CLR, SET, NOT, RESET y finalmente MONTR. 4. Visualizar y borrar los mensajes de error pulsando CLR, FUN y luego MONTR, seguir pulsando esta tecla hasta borrar todos los mensajes de error. Pulsar la tecla CLR para obtener el primer display de programación (dirección 00000).
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1.3.4. Lectura y Captura de un programa. 1. Coloque el selector de modo en la posición PROGRAM 2. Escritura del programa. A continuación se muestra el Listado de mnemónicos (u Hoja de código).
Figura 1.24. Hoja de código.
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3. Captura del programa.
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4. Inserción de una instrucción. Coloque el selector de modo en la posición PROGRAM, busque la instrucción del lugar de inserción (paso Nº 00009). Inserte el programa:
El procedimiento se repite para insertar las instrucciones siguientes:
5. Borrado de una instrucción. Ubíquese en la instrucción que desea borrar, presione la tecla DEL y luego la tecla FLECHA-ARRIBA. Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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2. Programación. 2.1. Introducción. El sistema de programación permite, mediante las instrucciones del PLC, confeccionar el programa de usuario. Posteriormente el programa realizado, se trasfiere a la memoria de programa de usuario. Una memoria típica permite almacenar como mínimo hasta mil instrucciones con datos de bit, y es del tipo lectura/escritura, permitiendo la modificación del programa cuantas veces sea necesario. Tiene una batería tampón para mantener el programa si falla la tensión de alimentación. La programación del autómata consiste en el establecimiento de una sucesión ordenada de instrucciones, escritas en un lenguaje de programación concreto. Estas instrucciones están disponibles en el sistema de programación y resuelven el control de un proceso determinado.
2.2. Procedimiento de Programación. El desarrollo de un programa envuelve la realización de algunos pasos básicos, ello son: 1. Determinar los objetivos del sistema de control: El paso más importante en el desarrollo de un programa es determinar qué debe hacer el sistema de control y en qué orden las tareas deseadas deben ser cumplidas. 2. Asignar los dispositivos de entrada/salida: Una vez que las tareas han sido definidas y se han determinado los dispositivos de entrada/salida necesarios para realizarlas, deben asignarse estos dispositivos a puntos de entrada/salida del PLC, esto es, asignar una dirección particular a cada entrada y salida en la forma de un número de 5 dígitos. 3. Crear el diagrama de escalera: Un diagrama de escalera es una representación gráfica de un programa de PLC. Consiste de dos líneas verticales espaciadas simbolizando los soportes de una escalera y representan cables de potencia o BUSES.
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Todos los circuitos conmutadores (contactos de relés) con los que se construyen condiciones de ejecución parten del bus izquierdo que es la línea viva de potencia. Todas las instrucciones a ejecutar se encuentran del lado derecho que es la línea de tierra o neutro. Los peldaños de la escalera son circuitos horizontales llamados líneas de instrucción (en inglés rungs) que se inician desde el bus izquierdo con contactos de relés pasando a través de varios de éstos y finalizando en el bus derecho con la instrucción. El diagrama de escalera es preparado secuencialmente en el orden que la acción debe ocurrir. 4. Introducir el programa en la CPU: Después que se ha creado el diagrama de escalera, el mismo debe ser convertido a un lenguaje que el PLC pueda usar. Este lenguaje consiste de instrucciones y operandos, estos últimos se refieren a direcciones y datos. La introducción del programa en la CPU se puede hacer vía consola de programación o vía Software gráfico (LSS/SSS, CPT o SISWIN). Cuando se introduce el programa vía consola se hace necesario convertir el diagrama de escaleras al lenguaje o código de mnemónicos, en los otros casos el software se encarga de la conversión, pero indistintamente de la vía, el programa es siempre almacenado en memoria en forma de mnemónicos. 5. Verificar el programa: Revisar el programa para corregir, si existen, errores de sintaxis. 6. Ejecutar el programa: Poner a prueba el programa para corregir, si existen, errores de ejecución. 7. Instalar el sistema: Instalar el sistema de control completo, ejecutar el programa y realizar el ajuste fino si lo requiere.
2.3. Instrucciones de Programación. Existen básicamente dos tipos de instrucciones utilizadas en programación de diagrama de relés: instrucciones de relés que corresponden a las condiciones del diagrama de relés y las de la parte derecha del diagrama de relés, controladas por las anteriores. Las primeras se utilizan en forma de instrucción sólo cuando se convierten a código nemónico.
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La mayoría de las instrucciones tienen uno o varios operandos asociados. Los operandos indican o suministran los datos sobre los que se ejecutará la instrucción. En ciertas ocasiones éstos se especifican como valores numéricos, pero lo normal es que sean direcciones de canales o bits que contienen los datos a utilizar. Por ejemplo, una instrucción MOVE que tiene asignado como primer operando el canal 00, moverá el contenido de dicho canal a otro lugar. Este otro lugar se designará como un operando. Un bit cuya dirección se asigna a un operando se denomina bit operando; un canal cuya dirección se asigna a un operando se denomina canal operando. Cuando se asigna una constante como operando, se ha de escribir delante el caracter # para indicar que no es una dirección. En la figura 2.1 siguiente se muestra una tabla del listado de instrucciones y los diferentes tipos en que se clasifican.
Figura 2.1. Tipos de instrucciones del PLC CPM1 y CPM2A de Omron.
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2.3.1. Instrucciones básicas de diagrama de relés y control de bit. Hay siete instrucciones que se pueden utilizar generalmente para controlar estados individuales de bits. Son OUT, OUT NOT, DIFU(13), DIFD(14), SET, RSET y KEEP(11). Estas instrucciones se utilizan para poner los bits a ON y OFF de diferentes formas. LOAD y LOAD NOT; OUT y OUT NOT: La primera condición que inicia una línea de instrucción (rung) en un diagrama de escalera corresponde a una instrucción LOAD o LOAD NOT. Cada una de estas instrucciones requiere una línea de código mnemónico.
Figura 2.2. Instrucciones LD/AND/OUT AND: Para conexión de contactos en serie.
Figura 2.3. Instrucción AND OR: Para conexión de contactos en paralelo.
Figura 2.4 Instrucción OR.
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AND LD: Realiza la operación lógica AND de las condiciones producidas por dos bloques lógicos.
Figura 2.5. Instrucción AND LD. OR LD: Realiza la operación lógica OR de las condiciones producidas por dos bloques lógicos.
Figura 2.6. Codificación de múltiples instrucciones.
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DIFU(13) y DIFD(14): Se utilizan para poner a ON el bit designado durante sólo un ciclo de scan.
Figura 2.10. Flanco de subida y bajada. Cuando se ejecuta, DIFU(13) compara su ejecución actual con la condición de ejecución previa. Si ésta era OFF y la actual es ON, DIFU(13) pondrá a ON el bit designado. Si la condición de ejecución previa era ON y cualquiera que sea la actual, DIFU(13) pondrá el bit designado a OFF o lo dejará en OFF (si ya estaba en OFF). Por lo tanto, el bit designado nunca estará en ON durante más de un ciclo de scan, suponiendo que se ejecuta en cada scan. Cuando se ejecuta, DIFD(14) compara su ejecución actual con la condición de ejecución previa. Si ésta era ON y la actual OFF, DIFD(14) pondrá a ON el bit designado. Si la condición de ejecución previa era OFF y cualquiera que sea la actual, DIFD(14) pondrá a OFF el bit designado o lo dejará en OFF.
SET (FUN (SET)) y RESET (FUN (RESET)). SET pone el bit operando a ON cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del operando cuando la condición es OFF. RSET pone a OFF el bit operando cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit operando cuando la condición de ejecución es OFF.
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Figura 2.11. Activar-Desactivar Los estados de los bits de operando para SET y RESET programadas entre IL(002) e ILC(003) o JMP(004) y JME(005) no cambiará cuando se cumpla la condición del enclavamiento o salto (es decir cuando IL(002) o JMP(004) se ejecute con una condición de ejecución OFF). Las instrucciones SET RESET son muy parecidas a OUTPUT y OUTPUT NOT, excepto que solo cambian el estado de sus bits operandos para condiciones de ejecución ON. Ninguna instrucción afectará el estado de su bit operando cuando la condición de ejecución es OFF. SET pondrá en ON el bit especificado cuando la condición de ejecución sea ON, pero a diferencia de OUTPUT, SET no pondrá el bit a OFF, cuando la condición sea OFF. RESET pondrá en OFF el bit especificado cuando la condición de ejecución sea ON, pero a diferencia del OUTPUT NOT, RESET no pondrá el bit a ON cuando la condición sea OFF.
KEEP (FUN (11)). Báscula donde se da preferencia al RESET sobre el SET. KEEP(11) se utiliza para mantener el estado del bit designado basado en dos condiciones de ejecución. Estas condiciones de ejecución se denominan S y R. S es la entrada de set; R, la entrada de reset. KEEP(11) opera de forma similar a un relé de enclavamiento que se pone a 1 con S y a 0 con R. Cuando S se pone en ON, el bit designado se pondrá en ON permaneciendo en ON hasta el reset, independientemente de si S está en ON o pasa a OFF. La relación entre condiciones de ejecución y estado de bit de KEEP(11) se muestra a continuación:
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Figura 2.11. Mantenimiento del estado del bit. IL (FUN (02)). Interlock. ILC (FUN (03)). Interlock clear. IL(02) se utiliza siempre junto con ILC(03) para crear enclavamientos. Estas instrucciones se utilizan para realizar bifurcaciones similares a las obtenidas con bits TR, pero el tratamiento de las instrucciones entre IL(02) y ILC(03) difiere del tratamiento con bits TR cuando la condición de ejecución para IL(02) es OFF. Si la condición de ejecución de IL(02) es ON, el programa se ejecutará como está escrito, con una condición de ejecución ON utilizada para iniciar cada línea de instrucción desde el punto en que se encuentra IL(02) hasta la siguiente ILC(03). El problema de almacenar condiciones de ejecución en puntos de bifurcaciones, también se puede resolver utilizando estas instrucciones que eliminan los puntos de bifurcación completamente, cuando se coloca una instrucción INTERLOCK delante de una sección de un programa de relés, la condición de ejecución para la instrucción INTERLOCK, controlará la ejecución de todas las instrucciones hasta la siguiente instrucción INTERLOCK CLEAR. Dentro de un bloque de instrucciones, se pueden utilizar más de una instrucción de INTERLOCK y cada una es afectada por la instrucción INTERLOCK CLEAR.
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Figura 2.12. Interlock eléctrico. JMP (FUN (04)) y JMP (FUN(05)). Saltos JMP(04) se utiliza siempre junto con JME(05) para crear saltos, es decir para saltar de un punto a otro del diagrama de relés. JMP(04) define el punto desde el que se salta; JME(05) define el punto destino del salto. Cuando la condición de ejecución para JMP(04) es OFF, no se ejecuta ningún salto. Cuando la condición de ejecución para JMP(04) es ON, se realiza un salto a la JME(05) con el mismo número de salto, no ejecutándose las instrucciones entre ambas JMP y JME y se ejecuta la instrucción que sigue a JME(05). No cambiará el estado de temporizadores, contadores, bits utilizados en OUT, bits utilizados en OUT NOT y del resto de bits controlados por las instrucciones comprendidas entre JMP(04) y JMP(05). Cada uno de estos números de salto se puede utilizar para definir sólo un salto. Dado que todas las instrucciones entre JMP(04) y JME(05) se saltan, los números de salto de 01 a 99 (de 01 a 49 en PLCs CPM1/CPM1A/SRM1) se pueden utilizar para reducir el tiempo de scan. Salto número 00. Si el número de salto para JMP(04) es 00, la CPU buscará la siguiente JME(05) con un número de salto de 00. Para ello, debe buscar en el programa, Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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provocando un tiempo de scan más largo (cuando la condición de ejecución es OFF) que para otros saltos. No cambiará el estado de temporizadores, contadores, bits utilizados en OUT, bits utilizados en OUT NOT y del resto de bits controlados por las instrucciones comprendidas entre JMP(04) 00 y JMP(05) 00. El número de salto 00 se puede utilizar tantas veces como se desee. Un salto de JMP(04) 00 irá siempre a la siguiente JME(05) 00 en el programa. Por lo tanto es posible utilizar JMP(04) 00 consecutivamente y concluir todas ellas en la misma JME(05) 00.
Figura 2.13. Saltos de escalones.
2.3.2. Instrucciones de Temporizador y Contador. TIM. Temporizador
Figura 2.14. Temporizador. Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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CNT. Contador
Figura 2.15. Contador ascendente. CNTR (FUN (12)). Contador Reversible.
Figura 2.16. Contador ascendente - descendente.
2.3.3. Instrucciones de Transferencia de Datos. SFT (FUN (10)). Registro de desplazamiento.
Figura 2.17. Desplazamiento de datos.
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MOV (FUN(21)). Mover
Figura 2.18. Mover datos.
2.3.4. Instrucciones de Comparación.
Figura 2.19. Comparación.
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2.3.5. Instrucciones de INC/DEC.
Figura 2.20. Incrementar – Decrementar.
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2.4. Prácticas introductorias de control con PLC.
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2.4.1. Circuitos de control combinados serie-paralelo. I.
Objetivo
Que el participante se familiarice con el diseño y la aplicación de los circuitos combinados serie-paralelo empleados comúnmente en los circuitos básicos de control y representados en los diagramas de escalera. II.
Material y Equipo
III.
Entrenador de PLC. Programador manual del PLC. Software de simulación. Planteamiento del problema
Control de taladrado. En primera instancia se requiere controlar el arranque, paro y operación de una máquina hidráulica perforadora de láminas mediante un PLC. El control de la máquina contará con un interruptor de palanca (1 polo 1 tiro), para el arranque y paro general del sistema hidráulico. La operación del taladrado se realizará con dos botones pulsadores que serán accionados simultáneamente para que el taladro gire, baje y perfore el material, de esta manera se podrá evitar que el operador se accidente manteniendo ambas manos ocupadas. Al soltar ambos botones el taladro retornará a su posición inicial (arriba) y justo en ese momento el motor dejará de girar. El sistema deberá contar con un botón de paro de emergencia y además estará protegido contra corto circuitos y sobrecarga.
Figura 2.21 Control de taladrado.
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Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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2.4.2. Circuitos con autoenergización. I.
Objetivo
Que el participante practique los conceptos de los circuitos dominante ON y dominante OFF en un circuito autoenergizado como una aplicación práctica de uno de los circuitos más importantes en el control secuencial automático por sus características de funcionamiento. II.
Material y Equipo
III.
Entrenador de PLC. Programador manual del PLC. Software de simulación. Planteamiento del problema
Control de prioridad. Se requiere diseñar y construir un control por PLC que permita dar prioridad a la persona que pulse primero el botón de su estación dentro de un concurso, accionando un indicador audible y luminoso e inhibiendo en consecuencia los indicadores de sus oponentes. Mediante otro botón de restablecimiento el sistema volverá a sus condiciones iniciales. El sistema deberá estar protegido con un botón de emergencia.
Figura 2.22 Control de prioridad.
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Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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2.4.3. Circuitos con autoenclavamiento (interlock). I.
Objetivo
Que el participante se inicie en la programación del PLC y se familiarice con los dispositivos de Interlock eléctrico empleados comúnmente en los circuitos básicos de control y representados en los diagramas de escalera. II.
Material y Equipo
III.
Entrenador de PLC. Programador manual del PLC. Software de simulación. Planteamiento del problema I
Control de un limpiaparabrisas. El limpiaparabrisas de un automóvil en un día lluvioso puede funcionar por pausas al presionar el control y no se puede detener de inmediato en medio del cristal estorbando la visión, hay que esperar a que acabe su recorrido y se sitúe en la posición horizontal de reposo. Considérese el siguiente montaje: Un interruptor PB1 (NA) conectado a la entrada de un PLC activa el motor conectado a la salida (M) que mueve la pluma del limpiaparabrisas hacia la izquierda (para simplificar se supondrá que el motor gira en un solo sentido y un mecanismo hace regresar la pluma hacia la derecha), otro interruptor final de carrera (LS1) detecta la llegada a la posición horizontal. Se desea diseñar un circuito de control que al liberar el interruptor (PB1) no detenga el limpiaparabrisas hasta que llegue a la posición horizontal derecha. De aquí en adelante, salvo que se indica lo contrario, se supondrá que los pulsadores son normalmente abiertos (NA). El cuadro resumen de las entradas y salidas a utilizar y de los dispositivos conectados a ellas es el siguiente:
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Figura 2.23. Control de limpiaparabrisas. IV.
Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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Planteamiento del problema II
Arranque y paro de un motor trifásico. Se requiere controlar el arranque, paro e inversión de giro de un motor trifásico de corriente alterna mediante una estación de botones y un PLC. El sistema deberá estar protegido con un botón de paro de emergencia, contra corto circuitos y sobrecarga.
Figura 2.24. Control de un motor trifásico. IV.
Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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2.4.4. Circuitos con temporizador. I.
Objetivo
Que el participante se familiarice con el diseño y la aplicación de los circuitos donde se requiere considerar el tiempo como elemento de control en los circuitos automáticos de control de procesos. II.
Material y Equipo
III.
Entrenador de PLC. Programador manual del PLC. Software de simulación. Planteamiento del problema
Diseñar e implementar un circuito de control mediante un PLC para un sistema de control de tráfico para un paso peatonal que responda a las condiciones mostradas en el diagrama de tiempos de la figura siguiente:
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Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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2.4.5. Circuitos con contador. I.
Objetivo
Que el participante diseñe y la aplique las características de los circuitos con dispositivos contadores donde se requiere considerar el conteo como elemento de control en los circuitos automáticos de control de procesos. II.
Material y Equipo
III.
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Se debe realizar una automatización del control de acceso a un garaje. El garaje dispone de una entrada con barrera, semáforo (rojo / verde) y detector de llegada de coche; y de una salida sin barrera y en la que únicamente hay un detector de salida de coches. El funcionamiento debe ser el siguiente:
Se supone que en el garaje no hay coches inicialmente y se cuenta el número de coches que entran y salen para controlar el total de coches en el garaje en cada momento. Si llega un coche y quedan plazas libres, se debe abrir la barrera (se ignora el cierre para simplificar). Si llega un coche y no quedan plazas libres, no se abre la barrera. El semáforo estará verde cuando queden plazas libres y rojo cuando el garaje esté completo. Se supone que el garaje tiene 10 plazas.
Existe también un botón para resetear el contador a cero manualmente.
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Instrucciones
1. Analice detalladamente el planteamiento del problema. 2. Elabore una propuesta de solución. 3. Realice el diagrama de escalera de acuerdo a su propuesta. 4. Simule el correcto funcionamiento del circuito. 5. Proceda a trasladar su respuesta a la solución por PLC.
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2.5. Proyectos de aplicación 2.5.1. Control del taladrado de piezas. Un PLC ha de controlar el mecanizado de piezas en un puesto formado por una mesa giratoria con tres sectores (ver figura). 1. El primer sector recibe las piezas desde un alimentador vertical cuando es accionado desde el PLC, colocando una pieza en la mesa giratoria. 2. En el segundo sector se realizará un taladrado en la parte superior de la pieza cuando reciba la señal de descenso del taladro. Al llegar el taladro a la posición inferior, nuevamente subirá el taladro con la señal hasta llegar a la posición superior. Se supone que continuamente todas las brocas están en funcionamiento sin tener ninguna salida asociada. 3. En el último sector, el taladrado se practica en una de las paredes laterales de la pieza cuando se reciba la señal correspondiente que empuja un cilindro de simple efecto para hacer el orificio. Al llegar al otro lado, se deja de accionar el cilindro de simple efecto. Al retroceder el vástago a la posición inicial, un cilindro de simple efecto situado bajo la mesa hará avanzar su correspondiente vástago hasta la posición extrema. Con esto, se conseguirá desalojar la pieza de la mesa dejándola caer sobre una banda en movimiento. 4. La tarea concluye cuando el vástago retrocede a la posición inicial. 5. Para pasar de un sector a otro, la mesa girará 120º en un sentido, lo que se consigue con activar el correspondiente motor de la mesa durante 3 segundos. No se tendrá en cuenta el mecanismo de fijación de las piezas al hacer el taladrado.
Mesa giratoria con un proceso de tres etapas.
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2.5.2. Control de un mezclador de pintura. La figura muestra un mezclador de pintura. En la parte superior del mezclador hay dos tuberías por donde se suministran dos componentes diferentes. En la parte inferior se aprecia una sola tubería que transporta la mezcla de pintura preparada. Por una tubería en la parte inferior del tanque se conduce la mezcla ya lista. Se requiere diseñar un programa de control mediante un PLC para la operación de llenado, supervisión del nivel del tanque y un ciclo de mezcla y calefacción, tal como se describe a continuación: Paso 1: Presionar el botón de arranque para iniciar el ciclo del proceso. Paso 2: Estando la mezcla en el nivel inferior del tanque, aplicar al mezclador el componente 1 (Bomba 1), durante 6 segundos. Paso 3: Posteriormente, aplicar al mezclador el componente 2 (Bomba 2), durante otros 4 segundos o hasta que llegue al nivel superior. Paso 5: Arrancar el ciclo de mezcla y calefacción (Poner en marcha el motor del mezclador y la electroválvula 2 de vapor durante 6 segundos). Paso 6: Vaciar el mezclador (Bomba de vaciado y electroválvula 1 de vaciado) hasta que se detecte nivel inferior, donde concluye el ciclo. Paso 7: El ciclo deberá reiniciarse automáticamente. Paso 8: Al término de 3 ciclos, el sistema se desactiva totalmente, hasta volver a presionar el botón de arranque. Paso 9: Mantener el estado del proceso hasta el final de los 3 ciclos aunque se active el interruptor de paro en cualquier momento. Cada actuador será monitoreado con indicadores luminosos.
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2.5.3. Control de un brazo ensamblador. La figura siguiente representa una máquina que tiene un brazo motorizado empleado para el ensamble de piezas. Cuando se pulsa el botón de arranque con el brazo situado siempre en la posición 1, el brazo gira en sentido antihorario y detiene su rotación una vez que ha llegado a la posición 2. Transcurridos 5 segundos, el brazo gira en sentido horario hasta la posición 1 y se detiene. Cada ciclo se repetirá en tres ocasiones antes de detenerse finalmente y solo se podrá reiniciar nuevamente cuando vuelva a pulsarse el botón de arranque.
Se requieren los siguientes elementos para controlar el proceso correctamente:
Un botón pulsador para el arranque del proceso. Un interruptor de fin de carrera para controlar la posición 1 (LS1). Un interruptor de fin de carrera para controlar la posición 2 (LS2). Giro del motor (M1) en sentido horario. Giro del motor (M1) en sentido antihorario. Lámparas piloto (LP1 y LP2) que indiquen cuando el brazo está en cada posición. Considerar las medidas de seguridad necesarias para lograr que el ciclo se complete correctamente aún con ausencia momentánea de energía eléctrica.
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2.5.4. Sistema de control para una grúa para transporte. Se dispone de un puente grúa de dos movimientos, uno de la grúa ascendente y descendente, y otro de desplazamiento de izquierda a derecha, tal y como se ve en la figura. Así mismo tenemos los sensores necesarios para detectar la posición del puente grúa. En el estado inicial la grúa se encuentra abajo a la izquierda (LSB y LSI activados). Al pulsar el botón de marcha (M) se pondrá en marcha el puente grúa de manera que se subirá la grúa hasta alcanzar el límite superior (LSS). A continuación la grúa se desplaza hacia la derecha hasta alcanzar el límite derecho (LSD). Seguidamente se bajará la grúa hasta alcanzar el límite inferior (LSB) y se hará una pausa de unos 5 segundos para permitir la carga o descarga de la grúa. Después de esta pausa la grúa volverá a subir hasta alcanzar el límite superior (LSS) tras lo cual se dirigirá hacia la izquierda hasta alcanzar el límite izquierdo (LSI). Cuando esto ocurra la grúa descenderá hasta el límite inferior, completándose de esta manera el ciclo. Simplificando el ciclo a seguir es el siguiente: Subida hasta LSS -> Derecha hasta LSD -> Bajada hasta LSB -> Pausa 5 segundos -> Subida hasta LSS -> Izquierda hasta LSI -> Bajada hasta LSB.
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2.5.5. Control para un proceso de cerrado de botellas. Se dispone de una banda transportadora donde se realiza un proceso de colocación de tapas en botellas de cierto producto, mediante tres robots, para lo cual se requiere de las siguientes acciones: 1. Al pulsar el botón de set, el sistema se pone en marcha, cuando el botón de reset es presionado el sistema se desactiva después de que no queden botellas en la banda, es decir el ciclo debe concluir totalmente antes del paro general. 2. Cuando el sistema se acciona, el robot A se pone en marcha, toma una botella y la deposita en la banda. 3. Al detectar pieza el sensor PH1, la banda se activa y el robot A se va a la posición de espera. 4. Al detectar pieza el sensor PH3 la banda se detiene, activándose el robot B, permitiendo que se realice el tapado de la botella y asumir la posición de espera. 5. Cuando detecta pieza el sensor PH2, la banda para y se pone en movimiento el robot C para quitar el producto colocándolo en otro lugar y asumir la posición de espera. 6. Cada que algún robot ejecute su rutina, los robots restantes y la banda, permanecerán inmóviles. 7. Cuando se presione el botón de paro de emergencia, el sistema se desactiva completamente para permitir corregir la falla y limpiar la banda para reiniciar el proceso pulsando nuevamente el botón de set.
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2.5.6. Proceso de electrólisis. El proceso de electrólisis que se quiere automatizar, consiste en el procedimiento para el tratamiento de superficies, con el fin de hacerlas resistentes a la oxidación.
El sistema constará de tres baños:
Uno para el desengrasado de las piezas. Otro para el aclarado de las piezas. Un tercero donde se les dará el baño electrolítico.
La grúa introducirá la jaula portadora de las piezas que recibirán tratamiento en cada uno de los depósitos o baños, comenzando por el depósito de desengrasado, a continuación en el depósito de aclarado y por último se les dará el baño electrolítico. En este último depósito, la grúa deberá permanecer 5 segundos para conseguir una uniformidad de las piezas tratadas. El ciclo se inicia al presionar el pulsador de arranque o marcha. La primera acción a realizar es la elevación de la grúa, desplazándose hacia arriba, cuando toca el interruptor límite de final de carrera FC2, la grúa comenzará a avanzar, hasta llegar al FC4. Estando en el punto FC4, cuando la grúa empieza a descender y toca el interruptor de límite FC1, la grúa vuelve a ascender, hasta tocar de nuevo el interruptor de límite FC2, Profesor: Enrique A. León Turrubiates
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momento en el cual la grúa vuelve a avanzar, hasta alcanzar la posición de FC5. En este instante se repiten los movimientos de descenso y ascenso de la grúa. Cuando la grúa esté de nuevo en la posición superior, avanza hasta FC6; vuelve a bajar y cuando toca FC1, se conecta el proceso de electrólisis. Cuando ha pasado el tiempo fijado, se desconecta el proceso de electrólisis, y la grúa comienza a ascender hasta que toca FC2. Al llegar a este punto, la grúa inicia el movimiento de retroceso, hasta llegar al interruptor de límite FC3, momento en el cual volverá a descender hasta activar el FC1 (condiciones iniciales). Cuando se pulse el botón de paro, la grúa deberá regresar a sus condiciones iniciales de arranque, no importando la posición en que se haya interrumpido.
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Bibliografía.
CQM1 Programmable Controllers. Operation Manual . OMRON, 1993.
AUTÓMATAS PROGRAMABLES INDUSTRIALES SYSMAC CQM1H Guía de Instalación.
AUTÓMATAS PROGRAMABLES INDUSTRIALES SYSMAC CQM1/CPM1/CPM1A/SRM1. Manual de Programación. OMRON, 1993
BARQUISIMETO. PLC’s Omron PDF.
Maser Grupo Tecnológico. Autómatas Programables. http://www.grupo-maser.com
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Anexos Anexo A. Simbología Europea (DIN ó IEC).
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Anexo B. Simbología Americana (ASA ó JIC).
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Anexo C. Instrucciones de programación. Las instrucciones se pueden introducir bien pulsando las correspondientes teclas de la consola de programación (es decir, LD, AND, OR, NOT) o bien utilizando los códigos de función. Para introducir una instrucción con sus códigos de función, pulsar FUN, el código de función y luego WRITE.
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Anexo C1.Códigos de función del CPM1 y CPM1A.
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Anexo D. Estructura del área de memoria. Con el CPM1/CPM2A se pueden utilizar las siguientes áreas de memoria.
Nota: 1. Los bits IR y LR que no se utilicen para sus funciones específicas, se pueden utilizar como bits de trabajo. 2. Los contenidos de las áreas HR, LR, Contador y DM de lectura/escritura están protegidos por un condensador. A 25_C, el condensador protege los datos durante 20 días. 3. Cuando se accede a un PV, los números de TC se utilizan como datos de canal; cuando se accede a indicadores de finalización, se utilizan como datos de bit. 4. En los canales DM 6144 a DM 6655 no se pueden escribir datos desde el programa.
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Anexo E. Área SR. Estos bits sirven principalmente como indicadores relativos al funcionamiento del CPM1/CPM1A o para contener valores presentes o seleccionados para varias funciones. En la siguiente tabla se explican las funciones del área SR:
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Anexo F. Especificaciones del CPM1 y CPM2A. Especificaciones de la unidad de entrada
Especificaciones de la unidad de salida
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Anexo G. Direccionamiento de Entradas/Salidas.
CPM1 y CPM2A
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