Manual de Practicas de Control Logico Programable Para El PLc Micrologix 1000

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MORELOS

DESARROLLO DEL MANUAL DE PRACTICAS DE CONTROL LOGICO PROGRAMABLE PARA EL PLC MICROLOGIX 1000 DE ALLEN BRADLEY

Tesis de Licenciatura presentada a la Carrera de Ingeniería Eléctrica de acuerdo a los requerimientos de la Universidad para obtener el título de

INGENIERO ELÉCTRICO

Director de tesis: Dr. Mario Limón Mendoza

I

RESUMEN Esta tesis se realiza con el único fin de ser un apoyo didáctico para los alumnos de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Se desarrolló el manual de Practicas del PLC (Controlador Lógico Programable) Micrologix 1000 de Allen Bradley, el cual contiene la información necesaria para que los alumnos de dicho plantel realicen sus prácticas escolares y brinde un apoyo para resolver dudas referentes al PLC. En este trabajo se muestra de forma sencilla y rápida la creación, edición y programación del PLC Micrologix 1000 mediante el desarrollo de dinámicas en donde se utilizan distintos juegos de instrucciones para que los usuarios ejerciten sus conocimientos teóricos. El manual se compone de 6 prácticas en el simulador LogixPro y 8 prácticas en el programador de PLC RSLogix 500 de entradas y salidas digitales, desarrolladas con las instrucciones más utilizadas en la programación de PLC‘s. Además este trabajo muestra la creación de una práctica con el módulo de comunicación Ethernet. Con lo anterior se apoyará en gran medida el proceso de enseñanza-aprendizaje de los estudiantes que cursan la asignatura de Control Lógico Programable, ya que se aplica de forma dinámica los conceptos teóricos de la misma.

II

DEDICATORIAS A Mi Padre y A Mi Madre: Gracias al inmenso apoyo que me brindaron desde el inicio y final de mi carrera, a pesar de que no he sido el mejor hijo siempre estuvieron al lado mío dándome su apoyo y guiándome por el buen camino, han sacrificado mucho para que hoy esté terminando y siempre estaré en deuda con ustedes, no me alcanzarían las palabras para decirles todo lo que siento por ustedes, Gracias papás.

A Mis Hermanos: A pesar de que no hemos podido convivir mucho en estos últimos años gracias por todo el apoyo que me han brindado tanto en mi carrera profesional como moralmente.

A Mi Esposa e Hijo: Sé que estos años han sido difíciles ya que no les he podido dar todo lo que se merecen, y aun así han estado a mi lado apoyándome y dándome todo su amor y cariño gracias los amo y espero que a partir de ahora empecemos nuestra vida juntos y felices.

III

AGRADECIMIENTOS Agradezco la valiosa colaboración del Dr. Mario Limón Mendoza por sus amables y valiosas recomendaciones en el desarrollo del presente trabajo.

Mi innato agradecimiento al cuerpo académico de control por permitirnos el uso de su equipo especializado para la velicación de pruebas experimentales, así como la asesoría proporcionada.

Un especial agradecimiento a la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería por permitirme desarrollarme profesionalmente.

IV

CONTENIDO RESUMEN ......................................................................................................... I DEDICATORIAS ............................................................................................ II AGRADECIMIENTOS ................................................................................. III ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................ VII ÍNDICE DE TABLAS.................................................................................... XI CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN, JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS Y CONTENIDO .. 1 1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 2 1.2

JUSTIFICACIÓN..................................................................................... 3

1.3

OBJETIVOS............................................................................................ 3

1.4 CONTENIDO .............................................................................................. 4

CAPITULO 2 GENERALIDADES DE LOS PLC ..................................................... 5 2.1 Definición de un PLC .................................................................................. 6 2.2 Estructura interna de un PLC...................................................................... 7

CAPITULO 3 INSTALACIÓN DEL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN Y

SIMULACIÓN .................................................................................. 11 1.1

TIPOS DE SOFTWARE ........................................................................ 12

1.2

PASOS DE INSTALACIÓN DEL RSLOGIX 500: .................................. 12

1.3 PASOS DE INSTALACIÓN DEL RSLINX CLASSIC................................. 13 1.4 INSTALACIÓN DEL SIMULADOR LOGIXPRO ........................................ 15

V

CAPITULO 4 PRÁCTICAS EN EL SIMULADOR ........................................................... 16 4.1. PRACTICA #1. ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES “I/O” Y CONTADORES DIGITALES BINARIOS......................................................... 17 4.2 PRACTICA #2. PUERTA AUTOMÁTICA CON PLC ................................. 31 4.3 PRACTICA #3. DECODER CON SUBRUTINAS ...................................... 33 4.4 PRACTICA #4. COMPRESORES............................................................. 45 4.5 PRACTICA #5. BATCH CON CONTADORES ......................................... 48

CAPITULO 5 PRÁCTICAS EN EL PLC ............................................................................ 56 5.1 COMO CREAR Y GUARDAR UN PROYECTO........................................ 57 5.2 Juego de operaciones............................................................................... 59 5.3 PRACTICA #1. COMBINACIONES DE ENTRADAS DIGITALES ............ 61 5.4 PRACTICA #2. CONTADOR BINARIO DE 7 ESTADOS.......................... 63 5.3 PRACTICA #3. PUERTA AUTOMÁTICA .................................................. 67 5.4 PRACTICA #4. DECODER DE 15 ESTADOS .......................................... 69 5.5 PRACTICA #5. COMPRESOR ................................................................. 86 5.6 PRACTICA #6. BATCH............................................................................. 89 5.7. PRACTICA #7. COMUNICACIÓN VÍA ETHERNET ................................ 96

CAPITULO 6 CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES, TRABAJOS FUTUROS Y BENEFICIOS OBTENIDOS.................................................................. 105 6.1 CONCLUSIONES ................................................................................... 106 6.2 RECOMENDACIONES........................................................................... 106 6.3 TRABAJOS FUTUROS........................................................................... 107 6.4 BENEFICIOS OBTENIDOS .................................................................... 107

VI

APÉNDICES Apéndice A:................................................................................................. 109 Mapas de Karnaugh ..................................................................................... 109

Apéndice B:................................................................................................. 112 Módulo 1761-NET-ENI especificaciones. ..................................................... 112

REFERENCIAS .......................................................................................... 114

VII

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 2. 1. DIAGRAMA A BLOQUES DE LA ESTRUCTURA DE UN PLC. ................... 7 FIGURA 3. 1. PRIMER RECUADRO DE INSTALACIÒN................................................. 12 FIGURA 3. 2 REQUERIMIENTO DE SERIAL.................................................................. 13 FIGURA 3. 3. CUADRO DE SELECCIÓN DE CARPETA ................................................ 13 FIGURA 3. 4. CUADRO DE INSTALACIÓN. ................................................................... 13 FIGURA 3. 5. CUADRO DE INSTALACIÓN DEL LOGIXPRO. ........................................ 15 FIGURA 4. 1. EJEMPLO DE LA NOMENCLATURA DE UNA SALIDA. ........................... 17 FIGURA 4. 2. A) SALIDA DIGITAL CON TRANSISTOR NPN, B) SALIDA DIGITAL CON TRANSISTOR PNP .................................................................................................. 18 FIGURA 4. 3. A) SIMULADOR DE ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES, B) CONTADOR BINARIO................................................................................................................... 19 FIGURA 4. 4.SALIDA Y ENTRADA DIGITAL ACCIONADA............................................. 20 FIGURA 4. 5. SÍMBOLO DE UN SWITCH NORMALMENTE ABIERTO. ......................... 20 FIGURA 4. 6. SÍMBOLO DE UN SWITCH NORMALMENTE CERRADO ........................ 20 FIGURA 4. 7.SÍMBOLO DE UN SWITCH DE LÍMITE NORMALMENTE CERRADO ....... 21 FIGURA 4. 8.SÍMBOLO DE UN SWITCH DE LÍMITE NORMALMENTE ABIERTO. ........ 21 FIGURA 4. 9.SÍMBOLO DE UN SWITCH CON RETENCIÓN.......................................... 21 FIGURA 4. 10. BARRA DE HERRAMIENTAS DE ARCHIVOS DEL LOGIXPRO............. 22 FIGURA 4. 11. VENTANA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA .......................................... 22 FIGURA 4. 12. COMBINACIÓN EN SECUENCIA........................................................... 23 FIGURA 4. 13. HERRAMIENTAS DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. .............................. 23 FIGURA 4. 14.COMBINACIÓN 4 DE LA TABLA DE VERDAD, EN LA QUE SE ACTIVA LA ENTRADA I: 1/0 E I: 1/1 PARA OBTENER UN 1 EN LA SALIDA O: 2/0. ............ 23 FIGURA 4. 15.COMBINACIÓN DE ENCLAVE O PARALELO. ........................................ 24 FIGURA 4. 16COMBINACIÓN 4 DE LA TABLA DE VERDAD DE LA COMPUERTA OR, EN LA CUAL ENTRADA I: 1/0 O LA SALIDA I: 1/1 ACTIVA A LA SALIDA O: 2/0. ... 24 FIGURA 4. 17. ENCLAVE DE LA SALIDA O: 2/0 ............................................................ 25 FIGURA 4. 18.EJEMPLO DE TIMER CON CONTACTO NORMAL MENTE ABIERTO ... 25 FIGURA 4. 19. BARRA DE HERRAMIENTAS DEL DIAGRAMA DE ESCALERA, TIMERS. ................................................................................................................................. 26 FIGURA 4. 20.TIMER DEL SIMULADOR ........................................................................ 26 FIGURA 4. 21.SELECCIÓN DEL TIMER. ........................................................................ 26 FIGURA 4. 22. PRIMERAS 2 LÍNEAS DE LA SIMULACIÓN DEL CONTADOR .............. 27 FIGURA 4. 23.LÍNEA TRES Y CUATRO DE LA SIMULACIÓN DEL CONTADOR. ......... 28 FIGURA 4. 24. LÍNEA CINCO Y SEIS DE LA SIMULACIÓN DEL CONTADOR. ............ 29 FIGURA 4. 25. LÍNEA 7, 8 Y 9 DE LA SIMULACIÓN DEL CONTADOR.......................... 30 FIGURA 4. 26. SIMULACIÓN DOOR DE LOGIXPRO .................................................... 31 FIGURA 4. 27. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN 1 Y 2 DE LA PUERTA. ............................. 31 FIGURA 4. 28.LÍNEA DE PROGRAMACIÓN 3 Y 4 DE LA PUERTA. .............................. 32 FIGURA 4. 29.SÍMBOLOS DE LAS INSTRUCCIONES JSR, RET Y SBR....................... 34 FIGURA 4. 30. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “A” PARA EL DECODER................................................................................................................ 36

VIII FIGURA 4. 31. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “B” PARA EL DECODER................................................................................................................ 37 FIGURA 4. 32.LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “C” PARA EL DECODER. ................................................................................................................................. 37 FIGURA 4. 33. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “D” PARA EL DECODER................................................................................................................ 38 FIGURA 4. 34. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “E” PARA EL DECODER................................................................................................................ 38 FIGURA 4. 35. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “F” PARA EL DECODER................................................................................................................ 39 FIGURA 4. 36. LÍNEA DE PROGRAMACIÓN PARA LA BOBINA “G” PARA EL DECODER................................................................................................................ 39 FIGURA 4. 37. SUBRUTINAS DEL SIMULADOR............................................................ 40 FIGURA 4. 38. DIAGRAMA EN LA SUBRUTINA SBR3 PARA FORMAR EL NÚMERO 10. ................................................................................................................................. 40 FIGURA 4. 39. SUBRUTINAS DEL DIAGRAMA............................................................. 41 FIGURA 4. 40. DIAGRAMA PARA FORMAR EL NÚMERO 11 EN LA SUBRUTINA SBR 4. ................................................................................................................................. 41 FIGURA 4. 41. DIAGRAMA PARA FORMAR EL NÚMERO 12 EN LA SUBRUTINA SBR 5. .............................................................................................................................. 42 FIGURA 4. 42. DIAGRAMA PARA FORMAR EL NÚMERO 13 EN LA SUBRUTINA SBR 6. ................................................................................................................................. 42 FIGURA 4. 43. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA SBR 7 QUE FORMA EL NÚMERO 14. 43 FIGURA 4. 44. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA SBR 8 QUE FORMARA EL NÚMERO 15. ............................................................................................................................ 43 FIGURA 4. 45. DUAL COMPRESSOR SIMULATOR....................................................... 45 FIGURA 4. 46. PRIMERA LÍNEA DE PROGRAMACIÓN DEL PRIMER MOTOR. ........... 45 FIGURA 4. 47. SEGUNDA LÍNEA DE PROGRAMACIÓN DEL SEGUNDO MOTOR....... 46 FIGURA 4. 48. TERCERA LÍNEA DE PROGRAMACIÓN DEL SEGUNDO MOTOR. ...... 47 FIGURA 4. 49. FUNCIONAMIENTO DE LOS CONTADORES. ....................................... 48 FIGURA 4. 50. COMPORTAMIENTO DEL CONTADOR CTU......................................... 49 FIGURA 4. 51. COMPORTAMIENTO DEL CONTADOR CTD. ....................................... 49 FIGURA 4. 52. BARRA DE HERRAMIENTAS TIMER/COUNTER................................... 49 FIGURA 4. 53. BATCH SIMULATION............................................................................. 50 FIGURA 4. 54. PRIMERAS LÍNEAS DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. ......................... 50 FIGURA 4. 55. LÍNEA 3 Y 4 DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. ...................................... 52 FIGURA 4. 56. LÍNEA 5 Y 6 DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. ..................................... 53 FIGURA 4. 57. LÍNEA 7 DEL DIAGRAMA DE ESCALERA............................................. 54 FIGURA 4. 58. ÚLTIMAS LÍNEAS DE PROGRAMACIÓN DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. ............................................................................................................. 55 FIGURA 5. 1. ÚLTIMAS LÍNEAS DE PROGRAMACIÓN DEL DIAGRAMA DE ESCALERA. ................................................................................................................................. 57 FIGURA 5. 2. VENTANA DE SELECCIÓN DE PROYECTO DEL RSLOGIX 500. ........... 58 FIGURA 5. 3. VENTANA PARA CREAR LOS DIAGRAMAS DE ESCALERA DEL RSLOGIX 500........................................................................................................... 58 FIGURA 5. 4. RENGLÓN DE UNA NUEVA RUTINA. ...................................................... 59 FIGURA 5. 5. BARRA DE HERRAMIENTAS DEL PROGRAMADOR. ............................. 59

IX FIGURA 5. 6. MODO DE ARRASTRAR Y COLOCAR UN ELEMENTO A LA RUTINA.... 60 FIGURA 5. 7. FORMA DE DETERMINAR EL NOMBRE DE UN CONTACTO O BOBINA EN EL PLC. .............................................................................................................. 60 FIGURA 5. 8. COMBINACIÓN EN PARALELO. .............................................................. 61 FIGURA 5. 9. COMBINACIÓN PARA EL ENCLAVE DE UNA BOBINA. ......................... 62 FIGURA 5. 10. COMBINACIÓN EN SERIE DE CONTACTOS. ....................................... 62 FIGURA 5. 11. PRIMERA LÍNEA DEL DIAGRAMA DEL DECODER EN EL PLC............ 63 FIGURA 5. 12. LÍNEA 2 Y 3 DEL DIAGRAMA DEL DECODER EN EL PLC.................... 64 FIGURA 5. 13. LÍNEA 4 Y 5 DEL DIAGRAMA DEL DECODER EN EL PLC.................... 64 FIGURA 5. 14. LÍNEA 6 Y 7 DEL DIAGRAMA DEL DECODER EN EL PLC................... 65 FIGURA 5. 15. LÍNEA 8 Y 9 DEL DIAGRAMA DEL DECODER EN EL PLC.................... 66 FIGURA 5. 16. LÍNEA 1 Y 2 DEL DIAGRAMA DE LA PUERTA EN EL PLC.................... 67 FIGURA 5. 17. LÍNEA 3 Y 4 DEL DIAGRAMA DE LA PUERTA EN EL PLC................... 68 FIGURA 5. 18. KMAP12 APLICACIÓN PARA LA REDUCCIÓN DE LA TABLA DE VERDAD................................................................................................................... 69 FIGURA 5. 19. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA A .................... 70 FIGURA 5. 20. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA B. .................. 71 FIGURA 5. 21. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA C. ................... 72 FIGURA 5. 22. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA D. .................. 72 FIGURA 5. 23. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA E. .................. 73 FIGURA 5. 24. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA F.................... 74 FIGURA 5. 25. MAPA DE KARNAUGH EN EL KMAP12 DE LA BOBINA G. .................. 74 FIGURA 5. 26. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA A DEL PLC. ................................................................................................ 75 FIGURA 5. 27. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA B DEL PLC. ................................................................................................ 76 FIGURA 5. 28. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA C DEL PLC................................................................................................. 76 FIGURA 5. 29. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA D DEL PLC................................................................................................. 77 FIGURA 5. 30. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA E DEL PLC. ................................................................................................ 77 FIGURA 5. 31. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA F DEL PLC. ................................................................................................ 78 FIGURA 5. 32. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA BOBINA G DEL PLC................................................................................................. 78 FIGURA 5. 33. VENTANA DE SUBRUTINAS DEL RSLOGIX 500.................................. 79 FIGURA 5. 34. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 6. ................................................................................... 80 FIGURA 5. 35. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 6. .................................................... 80 FIGURA 5. 36. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 7. ................................................................................... 81 FIGURA 5. 37. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 7. .................................................... 81 FIGURA 5. 38. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 8. ................................................................................... 81 FIGURA 5. 39. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 8. ................................................... 82

X FIGURA 5. 40. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 9. ................................................................................... 82 FIGURA 5. 41. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 9. ................................................... 83 FIGURA 5. 42. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 10. ................................................................................. 83 FIGURA 5. 43. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 10. ................................................. 84 FIGURA 5. 44. LÍNEA DEL DIAGRAMA DE ESCALERA CORRESPONDIENTE A LA PRIMERA SUBRUTINA U: 11. ................................................................................. 84 FIGURA 5. 45. DIAGRAMA DE LA SUBRUTINA U: 11. ................................................. 85 FIGURA 5. 46. PRIMERA LÍNEA DEL DIAGRAMA DE LOS COMPRESORES EN EL PLC. ......................................................................................................................... 86 FIGURA 5. 47. SEGUNDA LÍNEA DEL DIAGRAMA DE LOS COMPRESORES EN EL PLC. ......................................................................................................................... 87 FIGURA 5. 48. ULTIMA LÍNEA DEL DIAGRAMA DE LOS COMPRESORES EN EL PLC. ................................................................................................................................. 88 FIGURA 5. 49. PRIMERA LÍNEA DEL DIAGRAMA DEL BATCH EN EL PLC.................. 89 FIGURA 5. 50. TERCERA LÍNEA DEL DIAGRAMA DEL BATCH EN EL PLC................. 91 FIGURA 5. 51. CUARTA LÍNEA DEL DIAGRAMA DEL BATCH EN EL PLC. .................. 92 FIGURA 5. 52. CUARTA LÍNEA DEL DIAGRAMA DEL BATCH EN EL PLC. ................. 93 FIGURA 5. 53. PRIMERAS 2 LÍNEAS DEL DIAGRAMA DEL BATCH ENCARGADAS DEL SISTEMA AUTOMÁTICO. ................................................................................ 94 FIGURA 5. 54. ÚLTIMAS 2 LÍNEAS DEL DIAGRAMA DEL BATCH ENCARGADAS DEL SISTEMA AUTOMÁTICO. ........................................................................................ 94 FIGURA 5. 55. CONFIGURACIÓN DE LA RED ETHERNET.......................................... 96 FIGURA 5. 56. HARDWARE DEL MÓDULO. .................................................................. 97 FIGURA 5. 57. CONECTOR RS232 DEL MÓDULO. ....................................................... 97 FIGURA 5. 58. CONECTOR RJ45 DEL MÓDULO.......................................................... 98 FIGURA 5. 59. OPCIONES DE RED. .............................................................................. 99 FIGURA 5. 60. VELOCIDAD DE CONEXIÓN. ................................................................. 99 FIGURA 5. 61. PROPIEDADES DEL SISTEMA. .......................................................... 100 FIGURA 5. 62. SELECCIÓN DE PUERTO COM. .......................................................... 100 FIGURA 5. 63. CONFIGURACIÓN DE PUERTO COM. ................................................ 101 FIGURA 5. 64. DEFINICIÓN DE PARÁMETROS PARA EL ORDENADOR. ................. 102 FIGURA 5. 65. DEFINICIÓN DE LA DIRECCIÓN IP DEL MÓDULO. ............................ 102 FIGURA 5. 66. MESSAGE ROUTING........................................................................... 103 FIGURA A. 1. SIMPLIFICACIÓN POR MAPA DE KARNAUGH DE UNA TABLA DE VERDAD DE 2 VARIABLES. .................................................................................. 109 FIGURA A. 2. MAPA DE KARNAUGH DE 4 VARIABLES.............................................. 110 FIGURA A. 3. REDUCCIÓN POR ALGEBRA DE BOOLE (PARTE SUPERIOR) Y REDUCCIÓN POR MAPAS DE KARNAUGH (PARTE INFERIOR). ....................... 111 FIGURA A. 4. INDICADORES LED DEL MÓDULO. ...................................................... 112 FIGURA A. 5. CONEXIÓN A FUENTE DE ALIMENTACIÓN EXTERNA........................ 113 FIGURA A. 6. DATOS RELEVANTES DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN............... 113

XI

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 4. 1.TABLA DE VERDAD DE UNA COMPUERTA AND. ..................................... 22 TABLA 4. 2.TABLA DE VERDAD DE UNA COMPUERTA OR. ....................................... 24 TABLA 4. 3. TABLA DE VERDAD PARA EL DECODER. ................................................ 35 TABLA 5. 1. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA A....................................................... 70 TABLA 5. 2. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA B....................................................... 71 TABLA 5. 3. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA C....................................................... 71 TABLA 5. 4. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA D....................................................... 72 TABLA 5. 5. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA E....................................................... 73 TABLA 5. 6. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA F. ...................................................... 73 TABLA 5. 7. TABLA DE VERDAD DE LA BOBINA G. ..................................................... 74

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN, JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS Y CONTENIDO

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1.1 INTRODUCCIÓN Esta tesis se realizó enfocada en la elaboración de un manual de prácticas con el Programmable Logic Controller (PLC) MICROLOGIX 1000 de Allen Bradley, con este manual el alumno será capaz de diseñar y programar prácticas con el PLC antes mencionado. Además será una guía útil en la nueva materia de Control con PLC´s que será impartida en la Carrera de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería. Con este manual se trata de explicar detalladamente las instrucciones básicas del PLC de la familia de Allen Bradley así como, la información necesaria para activar los módulos de entradas y salidas del PLC, realizar las conexiones de circuitos externos al PLC, la comunicación entre PLC y la computadora personal (PC) para un mejor desempeño en las prácticas y la comunicación vía internet con la que cuenta este PLC. Esta tesis se basa en la programación tipo KOP (Diagrama de escalera), el cual es el lenguaje de programación que utiliza componentes gráficos que representan visualmente dispositivos eléctricos como son los contactos y los relevadores, los cuales conforman un grupo de operaciones lógicas, este tipo de programación es el más usado en la programación de PLC´s.

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1.2 JUSTIFICACIÓN Esta tesis se realizó por la falta de un manual de prácticas por parte del fabricante y que con éste trabajo, se pueda facilitar el uso del PLC MICROLOGIX 1000. Además de que el desarrollo de este trabajo también se llevó a cabo por la necesidad de contar con un manual de prácticas del PLC MICROLOGIX 1000 para la Carrera de Ingeniería Eléctrica en su materia de Control Lógico Programable que es una materia nueva con la que cuenta la unidad académica y por lo tanto ayuda de forma muy importante en la impartición de esta ya que en las prácticas se demuestra cómo resolver distintos problemas de automatización de procesos teniendo en cuenta las siguientes ventajas: •

Esta tesis es relevante en el ámbito laboral, pues con la ayuda de este manual los alumnos se podrán desarrollar mejor en el dicho campo siendo de gran utilidad para la sociedad.

•

Con el uso de esta importante herramienta se espera que los estudiantes se logren adentrar más a la programación del PLC, sin mayor problema y así poder realizar sus prácticas tanto escolares como profesionales.

•

Se busca que esta tesis sea incorporada como material de apoyo en el taller de la materia de Control Lógico Programable PLC que será impartida en la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica. Así como proporcionar suficiente información sobre la aplicación y programación del PLC.

Una de las prácticas importantes que se plantean en este trabajo es la utilización de la comunicación Ethernet con la que cuenta el PLC, ya que tiene una complejidad mayor, y muy importante debido a que es una de las comunicaciones, que actualmente, es de las más utilizadas en el mundo.

1.3 OBJETIVOS •

Obtener un manual de prácticas para el PLC MICROLOGIX 1000 como material de apoyo en la enseñanza de la materia de Control Lógico Programable.

•

Mostrar las características generales del PLC MICROLOGIX 1000 de Allen Bradley.

•

Proporcionar una herramienta teórica y práctica de control con el PLC.

•

Aplicación del PLC en la solución de problemas prácticos.

•

Mejor comprensión de la programación de PLC’s por parte de los estudiantes.

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1.4 CONTENIDO •

En el primer capítulo de se muestra una breve introducción del contenido de este trabajo así como la justificación y los objetivos que se buscan lograr por medio de esta tesis.

•

En el segundo capítulo muestra el marco teórico del PLC MICROLOGIX 1000, sus características físicas de sus módulos internos así como la manera de conectar circuitos externos.

•

El tercer capítulo se enfoca en la instalación de todo el software necesario para poder programar, utilizar y simular las prácticas con las que se trabajaran en esta tesis.

•

El cuarto capítulo muestra las prácticas que se llevaran a cabo en el simulador Logixpro, estas prácticas se explican detalladamente para que su elaboración sea lo mas fácil posible, se recalca como introducir las instrucciones necesarias al editor de programa.

•

El quinto capítulo contiene los pasos de cómo crear un programa por medio del editor RSLogix 500, el juego de instrucciones básicas que contiene el PLC de la marca de Allen Bradley, además de cómo realizar las prácticas, que se desarrollaron en el simulador, en el editor del programa para observarlas en el PLC.

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CAPITULO 2 GENERALIDADES DE LOS PLC

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2.1 Definición de un PLC De acuerdo con la definición de la NEMA (National Electrical Manufactures Association), un Controlador Lógico Programable (PLC) es un dispositivo electrónico operado digitalmente, que usa una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, para implementar funciones específicas tales como lógica, secuenciación, registro y control de tiempos, conteos y operaciones aritméticas para controlar, a través de módulos de entrada y salida digitales y analógicas, varios tipos de máquinas o procesos. De una manera general, se puede definir al PLC como una máquina electrónica, diseñada para controlar de manera automática y en un medio industrial, procesos secuenciales diversos. Un PLC fue diseñado específicamente para: • Operar en un ambiente industrial. Esta constituido para trabajar confiablemente a pe sar de amplias variaciones de temperatura y aun cuando haya gran cantidad de ruido eléctrico. • Usarse por el personal de mantenimiento y de planta. El empleo de un PLC no requiere del conocimiento de un lenguaje de programación especí fico, ya que se puede programar en la forma de diagramas de escalera, familiar a todo el personal de la planta. • Recibir mantenimiento por parte de los técnicos o electricistas de la planta. Entre las ventajas que se tienen están: • Se pueden hacer cambios en las secuencias de operación de los procesos de producción de una manera relativamente sencilla. • El empleo de un menor número de recursos humanos, reduce los problemas de tipo laboral. • Los costos de automatización se reducen en comparación con los que tienen con él control convencional a medida que los procesos son más complejos. • Debido a la tecnología electrónica utilizada por los PLC’s, las necesidades de espacio también se reducen en comparación al requerido con los paneles de relevadores.

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2.2 Estructura interna de un PLC Todo control programable se puede dividir en cuatro bloques o elementos principales: 1. Unidad central de proceso (CPU). 2. Bloques de entradas/salidas (E/S). 3. Fuente de voltaje. 4. Interfaz de comunicación.

Figura 2. 1. Diagrama a bloques de la estructura de un PLC.

2.2.1 La unidad central de proceso (CPU). El procesador o "Unidad Central de Proceso" (mejor conocido como CPU), es el cerebro del controlador. La electrónica interna del CPU está formada por un microprocesador, circuitos de memoria y circuitos auxiliares. Gracias al microprocesador, el PLC puede ejecutar una serie de instrucciones (programa) en un tiempo muy corto (milésimas de segundo), realizar operaciones aritméticas y lógicas, simular dispositivos de campo como temporizadores, programadores cíclicos; hacer transferencia de información entre el sistema de entrada / salida y la memoria, así como entablar comunicación con el usuario por medio de las terminales de programación y de datos o bien con otros dispositivos inteligentes (PLC’s, computadoras, etc.). Con el avance de la tecnología de los circuitos integrados y de las tarjetas impresas, los CPU’s son cada vez más compactos, rápidos y con más opciones.

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2.2.1.1 Tipos de memoria Una vez que un programa de funciones lógicas o lista de instrucciones se introduce en el PLC, éste reside en la memoria del CPU hasta que es modificado por el usuario. El programa recién grabado en la memoria no se borra, debido a que el PLC cuenta con un comportamiento para la instalación de una batería, que abastece de energía a la memoria a todo tiempo evitando así que está se apague. El tiempo de vida de la batería es limitado y variable, pero puede llegar a durar más de un año en condiciones normales de uso. La memoria del PLC se puede presentar en cuatro diferentes tipos: memoria RAM, PROM, EPROM y EEPROM. La memoria RAM (memoria de acceso aleatorio) es de lectura y de escritura, pero es volátil es decir, que al faltarle el voltaje de alimentación, esta pierde toda su información que tenía almacenada; aunque una característica importante es que puede trabajar a velocidades más altas que las otras memorias, por lo tanto se le utiliza como memoria de almacenamiento del programa del PLC y los datos que este va utilizando. La memoria RAM se puede grabar, leer y borrar cuantas veces sea necesario y el PLC está diseñado para hacerlo, ya sea por medio del programador o con el programa del usuario mismo. La memoria PROM (memoria programable de sólo lectura) es de sólo lectura y no es volátil; es decir que se programa de fábrica por primera y única vez y posteriormente solo se le puede leer. No necesita un voltaje de alimentación para asegurar la información que se le graba. Este tipo de memoria se utiliza para grabar el programa inicial de arranque del PLC; a este programa se le conoce como el BIOS del PLC y es fundamental para el funcionamiento del mismo. Gracias al BIOS (Basic Input Output System) nosotros podemos darnos cuenta si el PLC está trabajando (RUN) o está detenido (PROGRAM), si detectó una falla o trabaja normalmente, si la batería de respaldo de la memoria RAM esta baja, si existe comunicación con otro dispositivo, etc. Las memorias EPROM y EEPROM son de lectura y escritura y no son volátiles. La diferencia entre ambas está en que la memoria EPROM se puede borrar y grabar solo con aparatos especiales (borrador de rayos ultravioleta y programador de EPROMS); mientras que la memoria EEPROM no necesita de ningún dispositivo especial para ser borradas y grabadas, el PLC que las utiliza está capacitado para hacerlo. Cualquiera de estos dos tipos de memoria sirven para conservar una copia del programa que se encuentra en la memoria RAM del PLC y de esta manera el usuario se asegura de conservar el programa por tiempo indefinido, y utilizarla en el caso de que el programa que se encuentra grabado en la memoria RAM sufra alteraciones. En algunos PLC’s, el BIOS se encuentra grabado en memoria EPROM. 8|Página

2.2.2 Interfases de entrada y salida. Las interfases de entrada y salida juegan también un papel importante en la estructura del PLC, sirven de enlace entre el mundo exterior y el CPU. El procesador conoce el estado físico y actúa sobre los dispositivos instalados en campo, gracias a las interfases. Existen actualmente un número muy grande de dispositivos que le pueden mandar información al PLC para su proceso y control, están por ejemplo los sensores de posición, presión, temperatura, flujo, humedad, PH, etc. y todos ellos pueden enviar al PLC una señal eléctrica diferente que la interfase se va a encargar de traducir para que el PLC la pueda entender y procesar. De la misma manera existe una gran variedad de actuadores sobre los cuales el PLC puede tener control: alarmas sonoras, electroválvulas, motores, etc. y que la interfase de salida se encarga de traducir las señales eléctricas generadas por el PLC a niveles entendibles por cada actuador. Las interfases de entrada / salida ofrecen también aislamiento eléctrico entre el PLC y el campo, evitando con esto daño interno al controlador por causa de disturbios eléctricos en campo, el voltaje de aislamiento es de 1500 VDC. Existen dos tipos de señales eléctricas que las interfases pueden manejar tanto de entrada como de salida: señales digitales y señales analógicas. La señal digital es aquella cuyo valor esta entre dos posibles: encendido o apagado, lleno o vacío, arriba o abajo, etc. Y que eléctricamente el PLC se traduce en voltaje o ausencia de voltaje. La señal analógica, a diferencia de la discreta puede tener un valor determinado dentro de muchos valores posibles (rango). Las señales eléctricas digitales que manejan las interfases pueden ser de alterna (AC) o de directa (DC); entre las señales de AC más comunes se encuentran 120 VAC y 220 VAC, la señal de DC más comunes es 24 VCD. Esto significa que la interfase puede recibir o proporcionar (según sea de entrada o salida), voltaje (24 VCD, 120 VAC ò 220 VAC) o ausencia de voltaje (línea común de la fuente o neutro). Las interfases analógicas utilizan circuitos convertidores de señal analógica a señal digital (A/D) para las entradas y de señal digital a señal analógica (D/A) para las salidas. Los circuitos A/D y D/A hacen posible el entendimiento del CPU con los transmisores de campo que manejan señales analógicas. La interfase permite poder registrar variaciones en la entrada de hasta 2.4 milivolts. 2.2.2.1 Los módulos de entrada y salida Los puntos de entrada/salida para el PLC vienen en módulos intercambiables, que ocupan una ranura en el riel por cada módulo. Existen voltajes de entrada discretos de 24 VDC, 24 VAC/DC, 120 VAC y 220 VAC; las salidas discretas son de 120/240 VAC tipo triac, 10/50 V de tipo transistor y de 10-125 VDC con salida tipo relevador. Las señales analógicas que se manejan, tanto de entrada como de salida, son de 10 V DC a +10 V DC y de -20 mA a + 20 mA. 9|Página

Cada módulo presenta indicadores luminosos en el frente para mostrar el estado de cada punto de entrada/salida. El indicador se ilumina cuando el voltaje de entrada está presente, o cuando el procesador manda energizar una salida. El módulo de entrada/salida puede ocupar cualquier ranura dentro del riel. 2.2.3 Fuente de voltaje Para abastecer de potencia a los procesadores y a todas las ranuras del riel, tenemos tres opciones de fuentes de voltaje, según sea el voltaje de alimentación y la potencia de consumo de nuestra configuración. El modelo 1746-P1 se alimenta con 120/240 V AC, ofrece 5 V DC (2 Amps), y 24 V DC (0.66 Amps). El modelo 1746-P2 se alimenta con 120/240 V AC, ofrece 5 V DC (5 Amps), y 24 V DC (1.16 Amps). Por último el modelo 1746-P3 trabaja con voltaje de 24 VDC ofrece 5 VDC (3.6 Amps) y 24 V DC (0.87 Amps). Para las fuentes que trabajan con AC, la selección de 120 V o 240 V se hace por medio de un puente localizado en la parte frontal de la misma. Las fuentes de AC presentan una salida de 24 VDC (0.2 Amps) para su utilización con módulos de entrada de este voltaje. Todas las fuentes están protegidas contra sobrecarga; no requieren de una ranura de riel, ya que se instalan en el lado izquierdo de este y se fija mediante dos tornillos. Cada riel de un sistema modular necesita de una fuente, que se va a elegir una vez que conocemos el voltaje de alimentación, y la carga que va a tener conectada (tipo de procesador y/o módulos). 2.2.4 Interfases de comunicación En la actualidad, los PLC’s pueden comunicarse entre sí o con otros equipos periféricos como computadoras terminales, etc. Para formar redes locales o remotas; todo esto gracias a las interfases de comunicación está compuesta de electrónica (hardware) y de programas (software), juntos forman un protocolo que todos los componentes que se encuentran conectados en el van a entender. Existen protocolos de comunicación como el DataHighway y el DataHighway Plus, Remote I/0, DeviceNet, etc. Las distancias a las que pueden estar conectados los componentes de la red, pueden ir desde varios metros hasta los varios kilómetros. [1]

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CAPITULO 3 INSTALACIÓN DEL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN Y SIMULACIÓN

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1.1 TIPOS DE SOFTWARE Existen 3 tipos diferentes de software distintos que ayudan a la programación del PLC micrologix 1000, el RSlogixPro 5, RSlogixPro 500, RSlogixPro 5000 de los cuales se ha escogido el RSlogixPro 500. RSLogixPro 500 es la herramienta ideal para aprender los fundamentos de la programación lógica de la escala de RSLogix. Este es el software destinado a la creación de los programas del autómata en lenguaje de esquema de contactos o también llamado lógico de escalera (Ladder). Incluye editor de Ladder y verificador de proyectos (creación de una lista de errores) entre otras opciones. Además de la utilización del RSlogix 500 se tiene que utilizar el RSlinx, el cual es un software de comunicación PC-PLC para que este pueda tener una mejor conexión y compatibilidad con la PC que se esté utilizando.

1.2 PASOS DE INSTALACIÓN DEL RSLOGIX 500: 1. Al introducir el CD ala PC se iniciara automáticamente el programa de instalación el cual les pedirá autorización para la instalación una vez que aceptaron aparecerá el siguiente recuadro como se muestra en la figura 3.1 se tendrá que presionar el botón que diga next. 2. En el siguiente recuadro aparecerá la licencia del software, en el abra dos opciones aceptar o no aceptar, para continuar se selecciona aceptar y se presiona el botón de next.

Figura 3. 1. Primer recuadro de instalaciòn.

3. Aparecerá en la pantalla un recuadro como en la figura 3 en él se muestra el nombre de usuario y la organización, estaos aparecen por default, además pedirá un serial el cual se encuentra en la caja del CD, se introduce el serial y se presiona next. 4. En el recuadro siguiente aparecerán 2 opciones una para una instalación personalizada y otra completa, seleccione la completa y presione next.

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5. En el siguiente recuadro solo se presiona el botón de next y aparecerá un recuadro con el botón de instalación se presiona y se deja terminar el proceso. Para que el software pueda realizar de manera adecuada la comunicación entre la PC y el PLC se necesitara un software adicional el cual ayuda a esta comunicación, Figura 3. 2 Requerimiento de Serial el RSlinx classic es un complemento del RSlogix que ayuda a la comunicación PCPLC, monitoreando si los dispositivos se encuentran funcionando de la manera correcta o no.

1.3 PASOS DE INSTALACIÓN DEL RSLINX CLASSIC 1. Descargar el software de la página oficial de Rockwell el cual es el proveedor del RSlogix. 2. Una vez que se haya descargado dicho software se tendrá que ejecutar, el primer recuadro que aparecerá en la pantalla pedirá información acerca de la carpeta en la que se desea instalar, se elige la que está por default para evitar complicaciones como se muestra en la figura 3.3 y se presiona next. Una vez realizado esto se extraerán los archivos necesarios para instalación.

Figura 3. 3. Cuadro de selección de carpeta

3. Una vez terminado el proceso aparecerá el cuadro de instalación del RSLinx que al igual que en la instalación del RSlogix se tendrá que presionar next para instalar. 4. Aparecerá en la pantalla un recuadro con 2 opciones una para instalación completa y otra para instalación personalizada, se selecciona la completa y se presiona next.

Figura 3. 4. Cuadro de instalación.

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5. En otro recuadro aparecerán 3 opciones de las cuales se tendrá elegir la de instalar para que se empiece a instalar el programa como se muestra en la figura 3.4 y se deja terminar el proceso. 6. Si todos los pasos se realizaron correctamente aparecerá un recuadro con el mensaje de instalación finalizada. Para una mejor ayuda didáctica y un mejor aprendizaje acerca de los controladores lógicos programables se instalara un simulador, que contenga simulaciones de procesos automáticos sencillos hasta procesos industriales. El simulador Logixpro 500 es la herramienta ideal para aprender los fundamentos de la programación de lógica de escalera. El aspecto y el funcionamiento del editor peldaño de la escalera de Logixpro imitan el software de edición de renombre mundial de Rockwell RSLogix. Gráficamente simula equipos de proceso, tales como cintas transportadoras, plantas embotelladoras, etc. El software cuenta con simulaciones prácticas las cuales son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Simulador de entradas-salidas digitales y contador binario Simulador de contadores Simulador de apertura y cierre de una puerta Simulador de semáforo Simulador de llenado de tanque por medio de compresores Simulador de caldera Simulador de línea de llenado Simulador de llenado de botellas Simulador de elevador

Las simulaciones son de gran ayuda para el entendimiento de los dispositivos con los que cuenta el PLC Micrologix 1000 para la automatización de procesos. Es una muy buena herramienta para que los alumnos puedan trabajar con componentes que utilizaran al realizar algún tipo de trabajo, principalmente en la industria, por lo que es una manera para que, aunque sea en simulación, sepa como poder manejarlos con un sistema de control automático o no, en este caso un PLC

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1.4 INSTALACIÓN DEL SIMULADOR LOGIXPRO 1. Se introduce el disco de instalación del simulador. 2. Una vez que se introdujo la PC correrá el programa de instalación automáticamente, de caso contrario se tendrá que ir a Equipo y abrir el disco manual mente. 3. Una vez que se esté corriendo el disco aparecerá un recuadro de instalación como en la figura 3.5, y se presiona next.

Figura 3. 5. Cuadro de instalación del Logixpro.

4. En la pantalla aparecerá otro recuadro el cual tiene tres opciones se selecciona la de instalar y se deja terminar el proceso. 5. Si todo se hizo correctamente aparecerá en la pantalla un recuadro que indique que la instalación se realizó.

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CAPITULO 4 PRÁCTICAS EN EL SIMULADOR

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4.1. PRACTICA #1. ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES “I/O” Y CONTADORES DIGITALES BINARIOS 4.1.1. Circuitos Digitales 4.1.1.1 Nomenclatura de las entradas y salidas digitales Para designar las entradas y salidas digitales, éstas se agrupan en conjuntos de 8 bits (octetos) numerados consecutivamente: 0, 1,2…7. Por su parte, cada uno de los bits de un octeto se numera del 0 al 7. Tanto los octetos como los circuitos son separados por un punto. A las entradas digitales suele anteponerse la letra I y a las salidas la letra Q u O. Ejemplo: Tenemos dieciocho salidas digitales, estas se repartirían es tres octetos: 0, 1 y 2; cada uno de los bits de un octeto se numera del 0 al 7. Como son salidas se les antepondría la letra Q aunque en los PLC se utiliza la letra O. En conclusión se nominarían como en la figura 4.1.

Figura 4. 1. Ejemplo de la nomenclatura de una salida.

4.1.1.2 Naturaleza de los circuitos de entradas digitales. Las entradas digitales se caracterizan por rangos de tensión, que dependiendo del fabricante pueden asumir los siguientes valores AC o DC en voltios: 0 – 24; 0 – 48; 0 –110; El rango más frecuente de los PLC es 0 – 24. Otro factor importante es la corriente de salida que tiene el PLC el cual depende de cada fabricante sin embargo por lo general no es superior a los 0.5 amperios.

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4.1.1.3 Naturaleza de los circuitos digitales. La salida digital más simple, que ofrece aislamiento galvánico es la de contacto normal abierto de relé, pero también son frecuentes las salidas a transistor las cuales pueden ser de tipo NPN o PNP. La anterior clasificación determina el modo en que se pueden conectar las salidas. Es necesario tener claro este concepto al momento de hacer el diseño de aplicaciones. La polaridad del punto común determina la situación de las cargas del circuito.

a)

b)

Figura 4. 2. a) Salida digital con transistor NPN, b) Salida digital con transistor PNP

4.1.2. Contadores digitales En el sentido más elemental, los contadores son sistemas de memoria que “recuerdan” cuántos pulsos de reloj han sido aplicados en la entrada. La secuencia en que esta información se almacena depende de las condiciones de la aplicación y del criterio del diseñador de equipo lógico. Un contador (counter en inglés) es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas). 4.1.2.1 Clasificación de los contadores 

Según la forma en que conmutan los biestables, podemos hablar de contadores síncronos (todos los biestables conmutan a la vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan uno tras otro).



Según el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, descendentes y UP-DOWN (ascendentes o descendentes según la señal de control).

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

Según la cantidad de números que pueden contar, se puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números posibles de n bits, desde 0 hasta 2n-1), contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N (cuentan desde el 0 hasta el N-cuarto.

El número máximo de estados por los que pasa un contador se denomina módulo del contador. Este número viene determinado por la expresión 2^n donde n indica el número de bits del contador. Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos un contador con un módulo distinto de 2^n, lo que haremos es añadir un circuito combinacional. [9]

4.1.3 Simulador de entradas-salidas digitales y contador binario del Logixpro El simulador Logixpro cuenta con un simulador de entradas y salidas digitales así como con un contador binario, la programación que se le quiera dar a este simulación es abierta, es decir, depende de lo que se dese hacer se pueden combinar las salidas digitales con el contador, hacer un contador binario independiente del que ya se tiene, realizar una serie de luces etc. Tiene un sin fin de programaciones posibles. Como se muestra en la figura 4.3 este simulador cuenta con quince salidas y entradas digitales cada una especificada con una O y una I respectivamente.

a)

b)

Figura 4. 3. a) Simulador de entradas y salidas digitales, b) Contador binario

Las 16 entradas y salidas del simulador cuenta con señales visuales para saber cuándo está accionadas o no, la cual es un foco rojo que se enciende cada vez que se acciona y apaga cuando deja de estarlo, las salidas además cuentan con un foco amarillo que se enciende cuando se acciona alguna salida.

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Para accionar la entrada digital el simulador cuenta con switch’s los cuales pueden ir variando (con solo dar clic con el botón derecho del mouse) de un switch normalmente abierto a cerrado, con retención o sin retención, cuenta con varios tipos de switch que se ocupan dependiendo de las necesidades de la simulación.

Figura 4. 4.Salida y Entrada digital accionada

4.1.3.1. Tipos de switch`s con los que cuenta el i/o simulation Un switch es un dispositivo electromecánico que tiene como finalidad permitir o interrumpir la corriente eléctrica de un circuito eléctrico dependiendo si es normalmente abierto o normalmente cerrado. Este simulador cuenta con 5 switch distintos los cuales son: 1. 2. 3. 4. 5.

Switch normalmente abierto Switch normalmente cerrado Switch de limite normalmente abierto Switch de limite normalmente cerrado Switch con retención

4.1.3.1.1 Switch normalmente abierto Un switch normalmente abierto (NO) tiene como función principal interrumpir la corriente eléctrica de un circuito hasta que este sea accionado, es decir, que solo habrá corriente cuando el switch sea presionado. Este tipo de switch son los que se utilizan con más frecuencia (en timbres, aparatos electrodomésticos, etc.) ya que la mayoría de los circuitos se requiere encender algún aparato, motor etc.

Figura 4. 5. Símbolo de un switch normalmente abierto.

4.1.3.1.2 Switch normalmente cerrado Un switch normalmente cerrado (NC) es un dispositivo electromecánico cuya función es permitir el paso de la corriente eléctrica hasta que este sea activado, es decir, que hasta que el switch sea activado la corriente eléctrica se interrumpirá. El uso de estos switch es principalmente en botones de paros de emergencia, o en algún tipo de proceso o circuito en el que se desea cortar la corriente. 20 | P á g i n a

Figura 4. 6. Símbolo de un switch normalmente cerrado

4.1.3.1.3 Switch de límite normalmente cerrado Un switch de límite normalmente cerrado es un dispositivo electromecánico que abre un contacto que corta la corriente eléctrica, este switch se activa por medio de un alambre de metal el cual se coloca de tal forma que active el switch.

Figura 4. 7.Símbolo de un switch de límite normalmente cerrado

Estos switch son utilizados como un tipo de sensor mecánico, por ejemplo, se puede utilizar en una cisterna o tinaco para accionar o apagar una bomba cuando el nivel del agua sea menor o mayor del que se requiera.

4.1.3.1.4 Switch de límite normalmente abierto

Figura 4. 8.Símbolo de un switch de límite normalmente abierto.

Un switch de límite normalmente abierto es un dispositivo electromecánico que cierra un contacto que deja circular la corriente eléctrica, este switch se activa por medio de un alambre de metal el cual se coloca de tal forma que active el switch.

Al igual que el normalmente cerrado la utilización que se le dé depende de lo que se requiera realizar ya que puede funcionar como un sensor, por ejemplo, para una puerta automática. 4.1.3.1.5 Switch con retención A diferencia de los switch normalmente abierto o cerrado, los cuales una vez que se accionan se desactivan automáticamente (la mayoría), una vez que se presiona un switch con retención este se queda abierto o cerrado hasta que se vuelva a accionar. El ejemplo más común de este dispositivo es un apagador común de focos que se encuentran en el hogar.

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Figura 4. 9.Símbolo de un switch con retención.

4.1.4 Combinaciones lógicas con entradas digitales i/o y utilización de Timers en el Logixpro Objetivo: se obtengan conocimiento de las distintas combinaciones que pueden tener los switch o contactos en los diagramas ladder y desarrollar conocimientos de automatización con ayuda de los timers. 4.1.4.1 Combinación en secuencia (and) La combinación en secuencia se comporta como una compuerta lógica AND, utiliza switch o contactos normalmente abiertos (entradas) en secuencia (en serie), es decir, uno después del otro para que se cumpla una serie de condiciones y así dejar que la corriente eléctrica circule por la línea en la que se encuentran los contactos y así alimentar la bobina (salida). Como la combinación en secuencia se comporta como Tabla 4. 1.Tabla de verdad de una compuerta AND se tiene que cumplir la tabla de una compuerta AND. verdad que se muestra en la tabla 4.1, la cual nos muestra en que combinación obtendremos un flujo de corriente en la salida es decir un 1. 4.1.4.1.1 Desarrollo en simulación de la combinación en secuencia 1. Una vez que se abra el simulador Logixpro se buscara la simulación I/O la cual se encuentra en la barra de herramientas en la parte superior del programa en Simulations. Figura 4. 10. Barra de herramientas de archivos del Logixpro.

2. Ya que se haya abierto la simulación aparecerán 2 ventanas una con interruptores y focos y otra donde se realizará el diagrama de escalera (ladder).

Figura 4. 11. Ventana del diagrama de escalera

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3. Para llevar a cabo la simulación se debe de armar el circuito de la figura 4.12 en la cual se utilizan las entradas I: 1/0 e I: 1/1 y la salida O: 2/0.

Figura 4. 12. Combinación en secuencia.

4. Para realizar esto necesitamos usar la barra de herramientas del diagrama de escalera del simulador como se muestra en la figura 4.13, la cual cuenta con contactos normalmente abiertos y cerrados, 3 tipos distintos de bobinas o salidas, con un botón de combinación en paralelo y para generar otra línea en el diagrama.

Figura 4. 13. Herramientas del diagrama de escalera.

En ella también se encuentran los timers, contadores, herramientas para trabajar con bits, herramientas matemáticas y de lógica, entre muchas otras herramientas de programación. 5. Se realizan las combinaciones que se encuentra en la tabla de verdad de la tabla 4.14.

Figura 4. 14.Combinación 4 de la tabla de verdad, en la que se activa la entrada I: 1/0 e I: 1/1 para obtener un 1 en la salida O: 2/0.

Como se dijo anteriormente al realizar la simulación se puedo comprobar que la tabla de verdad se cumple. Esta combinación se puede llevar a cabo con más switch o contactos, se puede decir que sirve como condicionante de una línea o circuito, es decir que al ser en secuencia todas las condiciones se deben de cumplir para que esta se cumpla.

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4.1.4.2 Combinación en paralelo (or) La combinación de enclave se comporta como una compuerta lógica OR, utiliza contactos o switch normalmente abiertos en paralelo, esto es que se puede activar uno o los dos switch o contactos para que la corriente eléctrica circule por la línea en la que se encuentra. Ya que la combinación se comporta como una compuerta OR debe de cumplir con la tabla de verdad de la tabla 4.2, la cual nos muestra las combinaciones que se puede tener con 2 contactos o switch para que las salidas exista flujo de corriente o en otras palabras obtengamos un 1 en la salida.

Tabla 4. 2.Tabla de verdad de una compuerta OR.

4.1.4.2. Desarrollo en simulación de la combinación de enclave 1. Para llevar a cabo la simulación se realiza el circuito de la figura 4.15 en la cual se utilizan las entradas I: 1/0 e I: 1/1 y la salida O: 2/0.

Figura 4. 15.Combinación de enclave o paralelo.

2. Se realizan las combinaciones que se encuentra en la tabla de verdad de la figura 4.16.

Figura 4. 16Combinación 4 de la tabla de verdad de la compuerta OR, en la cual entrada I: 1/0 o la salida I: 1/1 activa a la salida O: 2/0.

Al realizar las simulaciones se puede observar las diferencias entre combinaciones, mientras que la de secuencia necesita que se cumplan todas las condiciones para que se obtenga un flujo de corriente en la salida, la combinación de enclave no requiere que se cumpla algún tipo de condición, más bien funciona con uno u otro contacto o switch. Esta combinación es muy útil ya que al estar los contactos en paralelo es de gran ayuda para dejar funcionando un salida o bobina una vez que esta se haya activado ya que por lo general los switch o contactos no son de retención es decir se desactivan automáticamente por lo que las bobinas se desactivan.

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Al realizar esta combinación la bobina puede quedar energizada al colocar un contacto en paralelo con el switch de encendido por lo tanto una vez que se haya desactivo este la bobina quedara energizada como se muestra en la figura 4.17.

Figura 4. 17. Enclave de la salida O: 2/0

4.1.4.3 Temporizadores (timers) Conceptualmente un Temporizador (TIMER) es un dispositivo electrónico utilizado para proveer señales de base de tiempo o para generar señales de acción retardada variable. Un Timer digital consiste de un contador decreciente en donde cada decremento en su conteo, será realizado a una frecuencia conocida (veces por segundo) y al llegar a cero se activa un relevador. Los “timers” usados en los PLC’s se pueden comparar con los circuitos de temporización Figura 4. 18.Ejemplo de Timer con electromecánicos. En el ejemplo mostrado en la contacto normal mente abierto figura 4.18, un interruptor normalmente abierto, S1, es usado con el timer TR1, que está ajustado para 5 segundos. TR1 es un temporizador ON delay, lo que significa que una vez que recibe una señal de habilitación, debe pasar una cantidad determinada de tiempo antes de que sus contactos puedan cambiar. El temporizador es un tipo de relé auxiliar, pero se diferencia en que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. El funcionamiento radica principalmente en contar intervalos de tiempo. El máximo valor que puede trabajar el PLC es de 32767 intervalos. El PLC posee tres clases diferentes de intervalos: • Intervalos de 1 milisegundo: Si quiero temporizar por 1 segundo debo poner en el temporizador el valor de 1000. Me permite temporizar hasta 32,767 s. • Intervalos de 10 milisegundos: Si quiero temporizar por 2 segundos debo poner en el temporizador el valor de 200. Me permite temporizar hasta 327,67 s. • Intervalos de 100 milisegundos: Si quiero temporizar por 500 milisegundos debo poner en el temporizador el valor de 5. Esto permite temporizar hasta 3276,7 s. [10] 25 | P á g i n a

4.1.5 Desarrollo de un contador binario de 7 estados automático en el i/o Simulations 1. Para que se lleve a cabo la simulación se utilizarán 7 Timers con la capacidad de energizar sus contactos una vez que se activado (TON), estos timers se encuentra en la barra de herramientas del diagrama de escalera (Figura 4.19).

Figura 4. 19. Barra de herramientas del diagrama de escalera, Timers.

El timer que utiliza el simulador cuenta con un contacto energizado (EN) que se especifica como T4: 0/EN, que se desenergiza cuando se activa el timer, y un contacto desenergizado (DN) que se especifica como T4: 0/DN, que se energiza cuando se activa el timer figura 4.20. Lo primero que se tiene que hacer es seleccionar el número de timers que se va a ocupar, el simulador cuenta con 100 timers, para esto se tiene que presionar el timer, con clic derecho, para que aparezca un cuadro de opciones. Se busca y selecciona la que diga Goto Data Table.

Figura 4. 20.Timer del simulador

Al seleccionarla aparecerá una tabla con los nombres de los Timers que aparecen con la nomenclatura siguiente T4: 0, T4: 1,…..T4: 99. Para escoger uno de estos timers se tiene que dar clic en el nombre y sin soltar arrastrar el cursor hasta donde se encuentra un signo de interrogación (figura 4.21).

Figura 4. 21.Selección del timer.

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Ya que se seleccionó el timer se especifica el tiempo para esto se da clic en Preset, hay se colocara el tiempo que se desee para que se active el timer, se tiene que tomar en cuenta que el tiempo es en milisegundos.

2. En la primeras dos líneas del diagrama se tendrá que armar el circuito de la figura 4.22.

Figura 4. 22. Primeras 2 líneas de la simulación del contador

En la línea #0 se utilizan combinaciones en paralelo, es decir que cualquiera de los contactos que ahí se muestran pueden energizar a la bobina cuando sean activados. El primer contacto normalmente abierto pertenece al switch sin retención 00 I: 1/0 (INICIO), este contacto es para que el programa empiece. Los tres contactos siguientes que están en paralelo son el T4: 1/DN (TIMER 2), T4: 5/DN (TIMER 6), T4: 7/DN (TIMER 8) los cuales son contactos normalmente abiertos de los Timers 2,6 y 8 respectivamente que al cerrarse energizan a la bobina O: 2/0 (LED 1). El último de los contactos es el O: 2/0(LED 1) el cual pertenece a la bobina del mismo nombre, este contacto normalmente abierto se cierra cuando se energiza la bobina por lo que alimentará a la bobina a pesar de que los otros contactos, de los Timers y el de inicio, se hallan abierto nuevamente. Los contactos normalmente cerrados NC que se encuentran en serie se consideran como condiciones para que la bobina sea energizada, es decir, el primer contacto es el T4: 0/DN (TIMER 1), el cual, una vez que se activa el TIMER 1, cambia su estado de normalmente cerrado a abierto por lo que la línea de la bobina queda des energizada. Lo mismo ocurre con los contactos T4: 2/DN (TIMER 3) y T4: 6/DN (TIMER 7). Sin embargo el contacto I: 1/1 (PARO), perteneciente al switch con retención 01, es el paro de emergencia el cual detiene el programa si así se requiere, este contacto se encuentra en 6 de las líneas del programa. La línea #1 del programa está compuesta por un contacto normalmente abierto O: 2/0 (LED 1) perteneciente a la bobina, 2 contactos normalmente cerrados T4: 5/DN (TIMER 6) y T4: 7/DN (TIMER 8) de los Timers 6 y 7 respectivamente y de un contacto del switch de paro de emergencia I: 1/1 (PARO), estos contactos se encuentran en serie y del Timer 1. 27 | P á g i n a

El contacto que energiza la línea y acciona el conteo del timer es el de la bobina O: 2/0 (LED 1), es recomendable que los Timers sea accionados por bobinas para que no ocurra alguna activación errónea del conteo, los otros 3 contactos des energizan la línea y resetean el conteo del timer, estos son los contactos T4: 5/DN (TIMER 6), T4: 7/DN (TIMER 8) y el I: 1/1 (PARO) los cuales, al ser contactos normalmente cerrados, se abren una vez que los Timers correspondientes a cada contacto los activa. El tercer contacto es el de paro de emergencia. Estas dos primeras líneas se encargan de realizar los primeros dos estados o números binarios, al presionar INICIO se enciende el LED 1 mostrando así el uno binario (001), al encenderse el LED 1 también se activa el Timer 1, este cuenta 15 ms, y cambia de estado sus contactos, al tener un contacto NC en serie con el LED 1, este se apagara cuando termine el conteo, esto es necesario para realizar el segundo estado o el dos binario (010). 3. En la figura 4.23 se muestran cómo deben de ser las líneas del diagrama de escalera de programación 2 y 3.

Figura 4. 23.Línea tres y cuatro de la simulación del contador.

En la línea número 2 se observan una combinación en paralelo con tres contactos el T4: 0/DN (TIMER 1), T4: 6/DN (TIMER 7) y el O: 2/1(LED 2), el primero es un contacto normalmente abierto del TIMER 1 el cual se encarga de energizar a la bobina O: 2/1(LED 2) una vez que se activa, el segundo es el contacto del TIMER 7, ya que está conectado en paralelo con el contacto T4: 0/DN (TIMER 1) realiza la misma función que este, la única diferencia es que este contacto normalmente abierto pertenece al TIMER 7, el último de estos es el contacto O: 2/1(LED 2) que es el enclave de la bobina, se encarga de energizar a la bobina una vez que esta se energice para no depender de los contactos del timer. La segunda combinación es una en serie que está compuesta por 2 contactos normalmente cerrados que funciona como condiciones ya que al estar en serie los dos contactos deberán permanecer cerrados para que la bobina se energice, el primero es el T4: 2/DN (TIMER 3), cuya función es des energizar a la bobina cuando el timer 3 se active, el segundo es el I: 1/1(PARO) que pertenece al paro de emergencia.

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En la línea #3 se observan 3 contactos en serie, el O: 2/1(LED 2), T4: 6/DN (TIMER 7) y el I: 1/1(PARO), el primero es un contacto abierto de la bobina que tiene como función activar el timer una vez que se active la bobina, el segundo es un contacto normalmente cerrado del timer 7 que se encarga de desactivar al timer para que este cambie el estado de sus contactos, el tercero y último es el contacto del botón de paro, también se observa el Timer 2, el cual tiene un contacto normalmente abierto en la primera línea del programa conectado en paralelo con el contacto de inicio por lo que energiza a la bobina O: 2/0 (LED 1) una vez que se activa, el timer está programado con un tiempo de 15 ms. Estas dos líneas se encargan de realizar el estado dos o dos binario (010), ya que está en función del Timer 1. Una vez que el contacto NC del Timer 1 des energice al LED 1, el contacto NO del mismo, energizara al LED 2 y creara el dos binario 010. Al energizarse el LED 2 también se activa el timer 2 que tiene un contacto NO en paralelo con el de INICIO activa al LED 1 y forman el tercer estado o el tres binario 011. 4. La figura 4.24 muestra cómo deben de ser las líneas de programación 4 y 5.

Figura 4. 24. Línea cinco y seis de la simulación del contador.

La número 4 contiene cuatro contactos uno normalmente abierto y los otro tres normalmente cerrados, el primero es el contacto NO perteneciente a la bobina O: 2/1 (LED 2), es el que se encarga de activar el Timer 3, el contacto NC T4: 7/DN (TIMER 8) pertenece al timer 8 y se encarga de desenergizar al timer 3 o resetearlo una vez que se activa, esta función la realiza igualmente el contacto T4: 6/DN (TIMER 7) solo que este resetea al timer 3 cuando se activa el timer 7. El último contacto es el de paro I: 1/1. El último elemento de la línea es el timer 3 el cual se encuentra en función de los demás contactos, este timer se activa al mismo tiempo que el Timer 2 sin embargo este está programado a 30 ms. La 5 línea contiene un contacto NO del Timer 3, T4: 2/DN, en paralelo con el contacto NO de la bobina O: 2/2 (LED 3), este último se encarga de energizar a la bobina una vez que el contacto del timer cambie de estado y un contacto NC del botón de Paro I: 1/1, todos estos contactos se encargan de des energizar o energizar a la bobina O: 2/2 (LED 3). 29 | P á g i n a

Estas líneas se encargan de generar el cuarto estado o el cuatro binario 100, ya que tiene contactos NC en serie con el LED 1 y LED 2 estas se des energizan cuando el timer 3 cambie los estados de sus contactos y energice a la bobina O: 2/2 (LED 3) formando así el 4 binario 100. 5. La imagen 4.25 muestra las últimas tres líneas de programación estas se encargan de generar los últimos tres estados o números binarios que son el 5 (101), el 6 (110) y el 7 (111). Para formar estos números se usaran tres timer más que enciendan y apaguen los Leds en su debido tiempo.

Figura 4. 25. Línea 7, 8 y 9 de la simulación del contador.

La línea 6 contiene un contacto NO de la bobina O: 2/2 que se encarga de activar el TIMER 4 que está programado a 15 ms, este timer a su vez tiene un contacto en paralelo con el contacto de inicio por lo que energiza a la bobina O: 2/0 y forma el tres binario o el quinto estado 101, el TIMER 4 también tiene contactos NC en serie con los timers 1,2 y 3 por lo tanto estos no se activan y por lo tanto no se reinicia el conteo desde el primer estado. La línea 7 contiene un contacto NO de la bobina O: 2/2 que se encarga de activar el TIMER 5 que, a diferencia del TIMER 4, está programado a 30 ms. Este timer tiene un contacto NC en serie con la bobina O: 2/0 por lo tanto des energiza la bobina. También cuenta con un contacto NO en paralelo con la bobina O: 2/1 por lo que la energiza formando así el sexto número binario o sexto estado 110, este timer tiene contactos NC en los Timer 2 y 3 evitando así que se activen. La última línea de programación contiene un contacto NO de la bobina O: 2/2 que se encarga de activar el TIMER 6 que, a diferencia del TIMER 5, está programado a 45 ms. Este timer tiene un contacto en paralelo con el contacto de inicio por lo que energiza a la bobina O: 2/0 cuando se activa formando así el séptimo estado o numero binario 111, este TIMER también tiene contactos NC en todos los timers evitando así que se activen.

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4.2 PRACTICA #2. PUERTA AUTOMÁTICA CON PLC Para poner en práctica la utilización de Timer se hará la simulación de una puerta automática de un garaje, para esto ocuparemos la simulación con la que cuenta el Logixpro que lleva el nombre de Door simulation. Esta simulación (figura 3) cuenta con dos motores uno de apertura y otro de cierre, dos sensores de limite ubicados en la parte inferior y superior de la puerta, 3 botones, paro, abrir y cerrar, así como de focos indicadores. El objetivo de la simulación es que con el botón de abrir se abra la puerta se mantenga 30 ms abierta y se cierre, el tiempo que se mantiene abierta pude variar ya que solo es para fines demostrativos, el botón de cierre también debe cerrar la puerta.

Figura 4. 26. Simulación Door de Logixpro

Para lograr esto se usará un solo timer ya que solo se requerirá que uno de sus contactos, al activarse, baje o cierre la puerta. Los motores de apertura y cierre estarán controlados con contactos del botón de open y close respectivamente, además de estar en función de los sensores, es decir, que los sensores detendrán a los motores cuando sean activados.

1. Realice las conexiones de la figura 4.27, en ella se muestra la simulación de la puertas en la parte derecha de la puerta se pueden notar los 2 motores UP y DOWN, en la parte izquierda de la puerta se puede observar un tablero de control que cuenta con tres botones y tres luces OPEN, CLOSE, STOP, y SHUT. En la parte inferior se observa un sensor de limite LS2 y en la parte superior otro sensor del mismo tipo LS1. 2. Las líneas del programa de escalera que se muestran en la figura 4.27 corresponden a las líneas 0 y 1.

Figura 4. 27. Línea de programación 1 y 2 de la puerta.

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La primera línea #0 sirve para abrir la puerta. Un contacto NO del botón de OPEN energiza a la bobina O: 0/2 perteneciente al MOTOR UP, el cual se encarga de abrir la puerta, y a la bobina O: 2/3 que es la del LED OPEN, en paralelo con el contacto OPEN se encuentra un contacto NO de la bobina O: 2/0, este contacto es el enclave de la bobina. El contacto NO I: 1/0 es del botón de STOP se debe poner normalmente abierto ya que el simulador por default lo considera como un contacto normalmente cerrado. El contacto NO I: 1/3 del sensor LS1 se coloca normalmente abierto ya que al ser el de la parte superior y al considerar que la puerta está cerrada este sensor siempre estará accionado por lo tanto al abrirse totalmente la puerta el sensor deja de estar activado y detiene el motor UP. El contacto NC O: 2/1 pertenece al motor de DOWN, se pone enserie con la bobina del motor UP para que sirva de protección, ya que al estar como un contacto normalmente cerrado al momento de activarse el motor DOWN este contacto se abre evitando que el motor de UP se accione. La segunda línea #1 se encarga de activar la bobina del LED SHUT por medio del sensor LS1, esta bobina es la responsable de activar al TIMER 3. Realice las conexiones de la siguiente figura:

Figura 4. 28.Línea de programación 3 y 4 de la puerta.

En la línea #2, se activa el timer por medio de un contacto de la bobina SHUT que se activa por medio del sensor LS1, el contacto del sensor se encuentra NC, como la puerta se encuentra cerrada y el sensor activado, este contacto no se activara hasta que la puerta se encuentre abierta y por lo tanto se activa la bobina y el conteo del timer que está programado a 30 ms. La última línea #3, se encarga de bajar o cerrar la puerta esto por medio del contacto del TIMER 1, que se activa a los 30 ms, los contactos en paralelo son los del botón de CLOSE y el enclave del motor, los contactos en serie son los del sensor I: 1/4 LS2 el cual se encarga de parar el motor Down cuando la puerta llega a la parte de abajo, también está un contacto del botón de STOP y uno del motor de UP, todos estos contactos se encuentran conectados a la bobina O: 2/1 que pertenece al motor de DOWN. 32 | P á g i n a

4.3 PRACTICA #3. DECODER CON SUBRUTINAS En esta práctica se llevara a cabo un decoder binario-decimal, con la ayuda de un display de 7 segmentos. Para esto utilizaremos subrutinas, las cuales harán que el programa se vea más sencillo y podremos detectar fallas si las hubiera.

4.3.1 Subrutinas Una subrutina es una rama del programa principal que se ejecuta cuando se desee, es decir, que nosotros podemos iniciar otro programa diferente al del programa principal y utilizarlo cuando sea necesario. Las subrutinas facilitan la estructuración del programa. Cuando el programa principal llama a una subrutina para que ésta se ejecute, la subrutina procesa su programa hasta el final. El sistema retorna luego el control al segmento del programa principal desde donde se llamó a la subrutina. Las subrutinas sirven para estructurar o dividir el programa en bloques más pequeños y, por tanto, más fáciles de gestionar. Los bloques más pequeños facilitan la comprobación y la eliminación de errores tanto en las subrutinas como en el programa entero. Con las subrutinas también la CPU se puede utilizar más eficientemente, llamando al bloque sólo cuando se necesite, y no ejecutar todos los bloques en todos los ciclos. La operación Llamar subrutina transfiere el control a la subrutina, se puede utilizar con o sin parámetros. Salto (JMP) y etiqueta (LBL) Este par de instrucciones se utilizan conjuntamente para saltar porciones del programa de escalera cumpliendo las siguientes 2 condiciones: 1. Si el renglón que contiene la instrucción de salto es verdadera el programa salta del renglón que contiene la instrucción saltar (JMP) al renglón que contiene la instrucción de etiqueta (LBL) designada y sigue ejecutando. El programa puede saltar hacia adelante o hacia atrás. 2. Si el renglón que contiene la instrucción de salto es falso el programa no ejecuta la instrucción saltar (JMP) La instrucción JMP al ser activada causa que las instrucciones que se encuentren en los renglones intermedios entre la instrucción JMP y LBL se inhabiliten saltándolos para ejecutar el programa desde el renglón en donde se encuentra la instrucción LBL. 33 | P á g i n a

La instrucción LBL no es un contacto que se active si la instrucción JMP se cumple, así que al insertarla en un renglón no se comportará como un contacto de control sino como si fuera la misma línea horizontal de alimentación. Uso de la instrucción brinca a la subrutina (JSR) Use una subrutina para almacenar secciones repetidas de lógica de programa que se debe ejecutar desde varios puntos dentro de su programa de aplicación. Una subrutina ahorra memoria porque se programa sólo una vez. Cuando la instrucción JSR se ejecuta, el controlador salta a la instrucción de subrutina (SBR) al inicio del archivo de subrutina destino y reanuda la ejecución desde aquel punto. Uso de la instrucción subrutina (SBR) La subrutina de destino se identifica por el número de archivo que usted introdujo en la instrucción JSR. Esta instrucción sirve como etiqueta o identificador de un archivo de programa designado como un archivo de subrutina normal. Esta instrucción no tiene bits de control. Siempre se evalúa como verdadera. La instrucción se debe programar como la primera instrucción en el primer renglón de una subrutina. El uso de esta instrucción es opcional; sin embargo, se recomienda su uso para obtener mayor claridad. Uso de la instrucción retorno subrutina (RET) Esta instrucción de salida indica el fin de ejecución de subrutina o el fin del archivo de subrutina. Causa que el controlador reanude la ejecución en la instrucción siguiente a la instrucción JSR. El renglón que contiene la instrucción RET puede ser condicional si este renglón precede el final de la subrutina. De esta manera el controlador elimina el resto de una subrutina sólo si su condición de renglón es verdadera. Sin instrucción RET, la instrucción END (siempre presente en la subrutina) retorna automáticamente la ejecución de programa a la instrucción siguiente a la instrucción JSR en el archivo de escalera que llama. Cuando se inserta cualquiera de las siguientes instrucciones (JSR), Figura 4. 29.Símbolos de las (SBR) o (RET) aparece cualquiera de los instrucciones JSR, RET y símbolos de la figura. [3] SBR.

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4.3.2 Decoder binario-decimal Un decoder es un sistema que nos permite decodificar número binarios a decimales, los cuales se pueden mostrar en un Display de 7 segmentos o en un LCD. En la práctica se utilizaran 2 display de 7 segmentos. El decoder realiza la conversión binario-decimal por medio de compuertas lógicas o estados lógicos, los cuales tienen salida hacia un segmento del display. El encendido de los segmentos del display van a ir cambiando dependiendo del número binario que se desee.

4.3.3 Elaboración del decoder de 15 estados 1. Primero se debe realizar una tabla de verdad de los 15 estados o conteos que va a realizar el decoder y los segmentos del display que van a encender con cada una de las combinaciones o números binarios. La imagen siguiente muestra la Tabla 4.3 que representa la tabla de verdad

. Tabla 4. 3. Tabla de verdad para el decoder.

Una vez realizada la tabla de verdad se empezará a realizar el programa en la simulación. Para llevar a cabo el diagrama de escalera los 1 se consideraran como contactos normalmente abiertos y los ceros como normalmente cerrados en las entradas. Las salidas del display a, b, c, d, e, f, y g serán las bobinas, por lo tanto solo se consideraran las combinaciones donde se encuentre un pulso en los segmentos, es decir, solo se colocará la combinación en la cual el segmento tenga un uno, por ejemplo, para realizar un cero decimal es necesario que los segmentos a, b, c, d, e, y f encienden (1) solo el segmento g no enciende(0), por lo tanto estos segmentos o bobinas 35 | P á g i n a

tendrán que encender cuando la combinación 0000 se encuentre en la entrada. 2. Para realizar la práctica primero se debe realizar la simulación en LOGIXPRO, se ocupará el I/O SIMULATOR ya que se necesitan contactos NO que funcionen como las entradas A, B, C y D. Se tomaran los contactos I: 1/0, I: 1/1, I: 1/2 y I: 1/3 respectivamente. 3. Se realizará el programa para la primera bobina que será la del primer segmento del display “a”. Para simplificar el programa solo se deberán de tomar las combinaciones en las cuales esta bobina se encienda. 4. Se realiza el diagrama de la figura 4.30.

Figura 4. 30. Línea de programación para la bobina “A” para el decoder.

En esta imagen se muestran las combinaciones en las cuales la bobina “A” se enciende estas combinaciones son: 0000, 0010, 0011, 0101, 0110, 0111, 1000 y 0110 los cuales son los números 0, 2, 3, 5, 6, 7, 8, y 9 respectivamente en número decimal.

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5. Se realizarán las conexiones de la figura 4.31 que corresponden a la bobina “B” que es el siguiente segmento del display.

Figura 4. 31. Línea de programación para la bobina “B” para el decoder.

En la imagen se muestran las combinaciones en la cuales la bobina ò segmento “B” enciende, estas combinaciones son: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0111, 1000, 1001, que corresponden a los números: 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8 y 9 que respectivamente en número decimal. 6. Se realizará el diagrama de la figura 4.32 que corresponde a las conexiones de la bobina ó segmento “C”.

Figura 4. 32.Línea de programación para la bobina “C” para el decoder.

En ella se muestran las combinaciones con las que la bobina o segmento “C” enciende, que son: 0000, 0001, 0011, 0100, 0110, 0111, 1000, 1001, los cuales son los números 0, 1, 3, 4, 6, 7, 8 y 9 respectivamente.

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7. Se realizará el diagrama de la figura 4.33 que pertenece a la bobina ò segmento “D”.

Figura 4. 33. Línea de programación para la bobina “D” para el decoder.

En la figura se muestran las combinaciones 0000, 0010, 0011, 0101, 0110, 1000 que corresponden a los números 0, 2, 3, 5, 6 y 8 respectivamente, en estas combinaciones enciende el segmento “D”. 8. Se realizara el diagrama mostrado en la figura 4.34 que corresponde al segmento “E”.

Figura 4. 34. Línea de programación para la bobina “E” para el decoder.

Esta bobina o segmento enciende con las combinaciones 0000, 0010, 0110, y 1000 que corresponden a los números 0, 2, 6 y 8 respectivamente.

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9. Se realizara el diagrama de la figura 4.35 que pertenece a la bobina o segmento “F”.

Figura 4. 35. Línea de programación para la bobina “F” para el decoder.

En la figura se muestran las combinaciones 0000, 0100, 0101, 0110, 1000 y 1001 que son los números 0, 4, 5, 6, 8 y 9, en todos estos números o combinaciones la bobina o segmento “F” enciende. 10. Se realizará el diagrama de la figura 4.36 en las cuales se encuentran las combinaciones correspondientes a la bobina “G”.

Figura 4. 36. Línea de programación para la bobina “G” para el decoder.

En esta figura se encuentran las combinaciones en las cuales el segmento o bobina “g” enciende las cuales son: 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 1000 y 1001, que son los números. Ya que solo se tienen 7 segmentos, solo se podrán hacer 10 combinaciones que pertenecen a los primeros diez números decimales, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 sin embargo para realizar los números 10, 11, 12 ,13 ,14 y 15 se necesita de otro display de 7 segmentos y de la utilización de subrutinas.

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Para utilizar la subrutina en el simulador solo se debe de seleccionar en la parte de debajo se encuentran una serie de botones con el nombre de SBR (figura 4.37), que al seleccionar alguno de ellos nos abre una ventana nueva para la construcción de diagramas en blanco, estas nuevas ventanas son las subrutinas. Figura 4. 37. Subrutinas del simulador.

Como se puede observar el simulador cuenta con un programa principal llamado LAD 2 y siete subrutinas llamadas SBR, para esta práctica se utilizaran cada una de estas subrutinas. Cada subrutina deberá de encender en el display cada uno de los números faltantes, es decir, al entrar a la subrutina SBR 3 deberá de mostrarse el número 10 en los display, para elaborar los diagramas de las subrutinas se deberán de seguir los siguientes pasos: 1. Como ya se mencionó cada subrutina deberá de mostrar en el display un número faltante del decoder, por lo tanto las combinaciones binarias deberán de llamar cada subrutina del programa, este arreglo se deberá de poner en el programa principal y deberá de ser igual al mostrado en la figura 4.38.

Figura 4. 38. Diagrama en la subrutina SBR3 para formar el número 10.

Como se puede notar se utilizaran 6 subrutinas, una para cada número faltante.

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2. Ya que cada subrutina deberá de encender un número en el display dependiendo de la combinación binaria que se introduzca, los más sencillo de realizar es colocar en cada subrutina la bobina de los focos que deberá de encender esa bobina como se muestra en la figura 4.39.

Figura 4. 39. Subrutinas del diagrama.

En la figura se muestra la combinación 1010 la cual, en número decimal es el número 10, activara la subrutina SBR3. Ya en la subrutina esta misma combinación activara las bobinas que se encargaran de formar el número 10 en los display. 3. Se prosigue a colocar la siguiente combinación correspondiente al número 11 decimal, esta combinación es la 1011, en la figura 4.40 se puede observar.

Figura 4. 40. Diagrama para formar el número 11 en la subrutina SBR 4.

La combinación 1011 llamara la subrutina SBR 4, la cual contiene el diagrama que se encarga de formar el número 11 en los display.

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4. En la figura 4.41 se muestra el diagrama que contiene la subrutina SBR 5, la cual es llamada desde el programa principal por la combinación 1100. El diagrama en esta subrutina formara el número 12 en el display.

Figura 4. 41. Diagrama para formar el número 12 en la subrutina SBR 5.

5. Se realizan el diagrama de la subrutina SBR 6 como se muestra en la figura 4.42.

Figura 4. 42. Diagrama para formar el número 13 en la subrutina SBR 6.

La subrutina SBR 6 se llama desde el programa principal por la combinación 1101. El diagrama en esta subrutina formara el número 13 en los display.

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..

6. Se realizara el diagrama de la subrutina SBR 7 la cual se muestra en la figura 4.43.

Figura 4. 43. Diagrama de la subrutina SBR 7 que forma el número 14.

La combinación 1110 se encargar de llamar a la subrutina SBR 7 desde el programa principal la cual deberá de formar el número 14 en los display. 7. En la figura 4.44 se muestra el diagrama que se debe realizar para la subrutina SBR 8.

Figura 4. 44. Diagrama de la subrutina SBR 8 que formara el número 15.

Esta es la última subrutina del programa la cual será llamada desde el programa principal por la combinación 1111. Esta subrutina deberá de formar el número 15 en los display. Una vez que se haya mostrado el número 15 en el display se presiona el botón de reset para que se pueda volver al conteo del 1 al 15 de binario a decimal. 43 | P á g i n a

Cada subrutina al ser llamada ejecutará el diagrama que cada una contenga, una vez que haya finalizado se regresará al programa principal. Esta práctica sirve para que se tenga conocimiento de cómo se debe de utilizar las subrutinas, las cuales son de gran ayuda para simplificar el diagrama del programa principal, ya que, en vez de tener un diagrama muy grande, se tienen varios diagramas pequeños que complementan el programa principal. De esta manera resulta más sencillo de entender un diagrama y, en el caso de que existieran, encontrar más fácil los errores.

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4.4 PRACTICA #4. COMPRESORES Un PLC es utilizado en la industria ya sea para controlar bombas, contactores, compresores, sensores, actuadores etc. En las prácticas anteriormente realizadas solo se han utilizado un par de motores para abrir y cerrar una puerta, bobinas para realizar números, sin embargo en la siguiente práctica se enfoca en la utilización de un PLC para controlar un compresor que tiene 2 motores. Para realizar la siguiente práctica es necesario que se tenga conocimiento acerca de lo que es un Timer ya que se utilizará uno como en los casos anteriores. Para llevar a cabo esta práctica utilizaremos la simulación Dual Compressor Simulator (figura 4.44), el cual contiene un tablero de control y un compresor con dos motores. A continuación se establecen los puntos para realizar la práctica.

Figura 4. 45. Dual Compressor Simulator

1. La primera línea de programación controlara el primer motor del compresor, en la figura 4.46 se muestra cómo debe de quedar esta línea.

Figura 4. 46. Primera línea de programación del primer motor.

En esta línea de programación se utilizan un contacto normalmente abierto I: 1/1 que pertenece al botón de STAR, por lo que este es el botón para iniciar 45 | P á g i n a

el programa. En paralelo se encuentra el contacto T4 :0/DN que pertenece al TIMER 1 el cual, al estar en paralelo, se encarga de encender el motor automáticamente. Estos dos contactos se encuentra en paralelo con el contacto de enclave del motor O: 2/0. Los siguientes contactos que se encuentran en serie con los anteriores son el I: 1/4 perteneciente a la perilla de selección, específicamente a la selección A, y el I: 1/6 perteneciente a la misma perilla sin embargo a la selección C, estos contactos se encuentran en paralelo entre sí, por lo que funcionan como una condición para este motor, es decir que podrá energizarse el motor cuando alguna de opciones se encuentre seleccionadas. El contacto normalmente cerrado I: 1/2 pertenece al sensor de presión del tanque del compresor, el contacto I: 1/0 pertenece al botón de Stop o paro. Todas estas condiciones son necesarias para que se enciendan las bobinas O: 2/0, perteneciente al primer motor del compresor, y el 0: 2/3 perteneciente al foco C1. 2. Se creara la segunda línea de programación la cual controlara el segundo motor del compresor. La línea de programación se muestra en la figura 4.47. En la cual se encuentran los contactos de los sensores y Timers para el motor.

Figura 4. 47. Segunda línea de programación del segundo motor.

Se puede notar que la segunda línea del programa de escalera es muy parecida a la primera línea, básicamente las diferencias son el motor y la luz que controla, los sensores que interactúan, sin embargo el diseño es muy similar. Se tiene un contacto NO I: 1/1 perteneciente al botón de Start, en paralelo con este contacto se encuentra el contacto NO T4: 0/DN que pertenece al Timer que se encarga del encendido automático del motor 2, y en paralelo con los dos botones se encuentra el contacto de enclave de la bobina o el motor 2, O: 2/1, en serie con estos contactos se encuentra el contacto NO I: 1/5, que pertenece a la perilla de selección B y en paralelo el contacto NO I: 1/6 perteneciente a la perilla de selección C, cada uno de estos contactos funcionan como condiciones para que se energice la bobina o el motor 2 solo cuando estos se encuentren seleccionados. En serie con estos contactos se encuentran los contactos NC I: 1/3 que pertenece al sensor de presión 2 y el contacto NO I: 1/0 perteneciente al 46 | P á g i n a

botón de Stop. Las bobinas se encuentran en paralelo una es la del motor 2 y otro perteneciente al foco C2. 3. El siguiente paso es crear la línea de programación que se encargue del sistema de automatización, esto se realizara con un timer que encienda cuando los contactos de los sensores se activen, en la figura 4.48 se muestra la línea de programación.

Figura 4. 48. Tercera línea de programación del segundo motor.

En esta línea se puede observar que el Timer se encuentra programado a 270 ms y que se activa una vez que los contactos NO, I: 1/2 e I: 1/3 pertenecientes a los sensores de presión 1 y 2, se activen.

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4.5 PRACTICA #5. BATCH CON CONTADORES En esta práctica se manejara el uso de timers, contadores y subrutinas para el control de un proceso industrial, llenado, control y vaciado de una caldera. Se requiere que al presionar el botón de start debe iniciar el programa, dependiendo de la selección en la que se encuentre la perilla debe de realizar las siguientes funciones: la selección A debe de llenar con la primera bomba hasta la mitad de la caldera, mezclar y calentar y después llenar con la segunda bomba el resto de la caldera, ya que este llena mezclar y calentar hasta la temperatura deseada y después vaciar. La selección B hará el mismo proceso pero al revés, primero llenara con la segunda bomba y después con la primera. La selección C deberá de llenar con las dos bombas hasta que esté llena la caldera, mezclara y calentara y después deberá de vaciar. Todos estos procesos los deberá de realizar el programa 6 veces de forma automática y después se detendrá para poder seleccionar otra opción. .

4.5.1 Contadores Un contador es una instrucción que cuenta las transiciones de renglón de falso a verdadero y almacena su número de conteo en su acumulador interno, existen dos tipos de conteo CTU (Conteo progresivo) y el CTD (Conteo regresivo).Un contador se puede poner a cero usando la instrucción de restablecimiento (RES). La figura siguiente muestra cómo funciona un contador. El valor del contador debe permanecer dentro del rango de 32768 a +32767. Si el valor de conteo excede +32767 o desciende a menos de 32768, se establece un bit de overflow (OV, sobre flujo) o underflow (UN, sobre flujo negativo) de estado del contador

Figura 4. 49. Funcionamiento de los contadores.

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Contador CTU: El contacto DN de este contador se activa una vez que se ha cumplido el número de conteo establecido en la opción Preset. El contacto CU (para el contador CTU) se activa cada vez que ocurre una transición en el renglón del contador de falso a verdadero. El comportamiento del contador CTU se muestra en la figura 4.50.

Figura 4. 50. Comportamiento del contador CTU.

Contador CTD: Un contador CTD activa su contacto DN permanentemente hasta que se cumple un pulso mayor en el contacto de activación al número de conteo deseado en la opción Preset. El contacto CD (para el contador CTD) se activa cada vez que ocurre una transición en el renglón del contador de falso a verdadero. El comportamiento del contador CTD se muestra en la Figura 4.51.

Figura 4. 51. Comportamiento del contador CTD.

Para utilizar el contador en el simulador Logixpro es necesario ir a la barra de herramientas del simulador y seleccionar la opción Timer/Counter como se muestra en la figura 4.52. En ella se pueden encontrar los distintos tipos de timers y contadores con los que cuenta el simulador. [4]

Figura 4. 52. Barra de Herramientas Timer/Counter.

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4.5.2 Desarrollo de la simulación Batch con contador Utilizaremos la simulación BATCH Simulation (figura 4.53) que se encuentra el menú de simulaciones, podemos observar que cuenta con un par de bombas de llenado, una bomba de vaciado, una tablero de control, una caldera, un horno, una mezcladora, sensores, entre otros dispositivos.

Figura 4. 53. BATCH Simulation.

Ya seleccionada la simulación se deberán realizar las líneas de programación del diagrama de escalera que controle los dispositivos. Para realzar esto se deben seguir los siguientes pasos: 1. Se crearan las primeras dos líneas de programación del diagrama de escalera de la selecciona a como se muestra en la figura 4.54.

Figura 4. 54. Primeras Líneas del Diagrama de escalera.

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En la primera línea se encuentra el control de la Bomba 1. En ella se encuentran dos arreglos principales de contactos, uno en paralelo y otro en serie. EL primero de estos arreglos es uno en paralelo, el cual se compone de cinco ramas. En la primea se encuentran dos contactos NO que están conectados en serie, I: 1/0 e I: 1/9, que pertenecen a los botones de Start y Selección A, con los cuales se energiza la bomba para que pueda realizar el llenado de la caldera cuando se presione el botón de start y la opción A este seleccionada. En la segunda rama se encuentran otros dos contactos en serie el I: 1/2 e I: 1/10, el primero pertenece a un contacto NO del Termostato y el otro al contacto NO de la Selección B, esta línea energiza la bomba cuando la opción B se encuentre seleccionada y el termostato se active, hay que recordar que en la Selección en serie que están en paralelo con los anteriores B la Bomba 1 llena después de la bomba 2. En la tercer rama están dos contactos NO, el I: 1/0 y el T4: 1/DN, conectados en paralelo los cuales pertenecen al botón de Start y al Timer 2, los cuales energizan la bomba 2 para que empiece a llenar la caldera, en serie con estos dos contactos se encuentra el contacto de la selección C, I: 1/11, por lo que esta línea del programa solo funciona cuando esta opción este seleccionada. En la última rama se encuentra un contacto del Timer 2 el T4: 1/DN que es el que se encarga de automatizar el proceso de la selección A. El último contacto en paralelo es el contacto de enclave de la Bomba 1. Después de este arreglo de contactos en paralelo se encuentra una serie de contactos en serie el primero de estos es el contacto T4: 0/DN que pertenece al Timer 1 el cual se encarga de parar o des energizar a la bomba cuando este se active. El siguiente contacto es el I: 1/4 que es el responsable de parar la bomba cuando el nivel del líquido en la caldera este en el nivel máximo. El tercer contacto NC pertenece a la bomba 3, que es la bomba vaciado, por lo tanto este contacto evita que la bomba 1 se energice cuando la 3 esté funcionando, este contacto sirve de protección para la bomba 1. El siguiente contacto pertenece al contacto I: 1/1 que es el botón de Stop. Por último se encuentra la bobina 0: 2/1 que es el de la bomba 1. En la siguiente línea del programa se encuentran 2 contactos NO en serie y el Timer 1, los contactos son el O: 2/1 y el I: 1/9, el primero es el de la bomba 1 que se encarga de activar al Timer cuando se active, el segundo pertenece a la selección A por lo tanto solo se activara el Timer 1 cuando la selección A se encuentre seleccionada. Por último se encuentra el Timer 1 que se encarga de detener a la bomba 1, ya que no se cuenta con un sensor de nivel a la mitad del tanque para que la bomba se detenga, se establece un tiempo para que esta se detenga.

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2. Después de haber creado estas dos líneas de programación se crearan las líneas 3 y cuatro las cuales se muestran en la figura 4.55.

Figura 4. 55. Línea 3 y 4 del Diagrama de escalera.

En esta figura se muestran las líneas de programación 3, que es la encargada de controlar la mezcladora y la caldera, y la 4, que se encarga del control de la bomba 2. En la número 3 se encuentra un arreglo de 4 contactos NO en paralelo, el primero T4: 0/DN pertenece al Timer 1, este contacto energiza a la Mezcladora y al Horno cuando se activa el Timer 1. El segundo es el del Timer 3 el T4: 2/DN, que realiza la misma función del primer contacto, solo con la diferencia de que este es el del Timer 3. El tercer contacto es el del Sensor de Nivel Alto, el cual activa al Horno y la Mezcladora cuando el líquido llega al nivel máximo de la caldera. El último de estos contactos es el enclave de la Mezcladora. En serie con el arreglo de contactos en paralelo se encuentran dos contactos, el primero pertenece al Termostato el I: 1/2, que es el sensor que se encarga de detener el Horno y la Mezcladora una vez que la temperatura, a la que este programado, se alcanzada y el otro pertenece al botón de Stop. Por último se encuentran las bobinas O: 2/0 y O: 2/4, que pertenecen a la Mezcladora y Horno respectivamente.

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La línea de programación 4 es un poco más compleja que la anterior ya que pertenece a la bomba 2, que es la segunda bomba de llenado. Para esta línea se creó un arreglo de contactos NO en paralelo y en serie. El primer arreglo es una de serie de tres contactos dos en paralelo y uno en serie, los primeros dos en paralelo son contactos pertenecientes al botón de Start y del Timer 2, que es el del control automático, en serie se encuentra un contacto NO del botón de Selección B, por lo tanto esta línea solo sirve cuando este esta selección. Los siguientes contactos en paralelo son un arreglo de dos contactos en serie el primero NO perteneciente al Termostato y el segundo NC perteneciente a la selección B, por lo tanto, esta línea solo funciona cuando la selección B no se encuentre activada. El siguiente arreglo de contactos NO en paralelo son tres, los primeros dos en paralelo pertenecientes al botón de Start y al Timer 2 que a su vez está en serie con la selección C, por lo que esta línea solo funciona cuando la selección C se active. El último contacto es el enclave de la bomba 2. En serie con este arreglo de contactos en paralelo se encuentran un par de contactos NC en serie, un contacto del Timer 3, uno del Sensor de Nivel Alto y el último perteneciente a la bomba 3, cada uno de estos contactos detiene a la bomba 2 cuando se energizan. Al último se encuentra la bobina del Bomba 2. 3. A continuación se crearan las líneas de programación 5 y 6 en las cuales se pondrá el Timer 3 que se encarga de detener la bomba de la Selección B y la Bomba 3 que será la bomba de vaciado o desfogue de la caldera. En la figura 4.56 se pueden observar estas líneas de programación.

Figura 4. 56. Línea 5 y 6 del Diagrama de escalera.

Como se puede observar en la línea de programación 5 se encuentran dos contactos NO en serie con el Timer 3. El primero perteneciente a la Bomba 2, por lo que el Timer 3 empieza su conteo de activación cuando esta bomba se energiza, y el segundo al botón de Selección B, por lo tanto este contacto limita la activación del Timer solo cuando la Selección B este seleccionada. 53 | P á g i n a

El Timer 3 se encarga de detener la Bomba 2, recordemos que esta bomba debe de llenar hasta la mitad la caldera en la Selección B y al igual que en para la Bomba 1 este Timer se encarga de hacerlo, deberá estar programado a 30 ms. En la línea de programación 6 se encuentra la bomba de desfogue o vaciado, Bomba 3, esta bomba tiene una serie de arreglos de contactos en serie y en paralelo. El primero de estos arreglos son tres contactos NO, dos en serie y uno en paralelo con estos dos, el primero de estos contactos en serie pertenece al Termostato y el otro al Sensor de Nivel Alto, esto se debe a que la Bomba 3 solo se deberá activar cuando la temperatura del líquido sea la deseada y el nivel de la caldera sea el máximo. El contacto en paralelo pertenece al enclave de la bomba. En seguida de este arreglo de contactos se encuentra dos contactos NO en serie, el primero es el que se encarga de detener la bomba cuando la caldera se encuentre vacía y es el contacto de Sensor de Nivel Bajo (I: 1/3), este contacto se deberá de colocar con contacto NO ya que la caldera se llenara por lo que estará activado mientras esté llena y se desactivar cuando esta se encuentre vacía. El segundo contacto es el de botón de Stop. 4. Se crearan la línea de programación 7 en la cual se puede observar en la figura 4.57.

Figura 4. 57. Línea 7 del Diagrama de escalera.

En esta línea se encuentra el Timer 2, el cual es el encargado de realizar las funciones automáticas del programa. Este timer se activa con el contacto del Contador 2 es el C5: 1/DN, en serie con este contacto se encuentran en paralelo tres contactos NO pertenecientes a los botones de Selección A, B y C, por lo tanto este Timer se activa cuando estén seleccionadas alguna de estas opciones. Se encuentran tres contactos en serie dos NC, el primero es el del Sensor de Nivel Bajo que detiene el timer cuando se active, y el segundo pertenece al Contador 1 el C5: 0/DN que realiza la misma función que el contactó anterior. El último contacto es el del botón de Stop. Al final de la línea se encuentra el Timer 2 que se está programado a 30 ms.

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5. Por último se crearan las últimas líneas de programación las cuales tendrán los contadores del programa, se muestran en la figura 4.58.

Figura 4. 58. Últimas líneas de programación del Diagrama de escalera.

En la primera línea de programación se encuentra el Contador 1, el cual se encarga de realizar el conteo del proceso, como se dijo al inicio, se deben de realizar 6 veces cada proceso, por lo tanto este contador está programado para que cuente hasta 6. El contacto que activa el contador pertenece a la bomba de vaciado la Bomba 3, esto se debe a que el vaciado es la última parte del proceso por lo que hay se realizara el conteo, cuando el proceso termine. La segunda línea es el reset del contador, ya que el Contador no se puede resetear solo, se debe de resetear por medio de un contacto, en este caso será el contacto NO I: 1/8 llamada Reset. La tercera línea de programación tendrá el segundo contador el Contador 2, este contador se encarga de iniciar el sistema automático del programa y al igual que el anterior contacto se activa con el contacto de la Bomba 3. La última línea del programa contiene el reset del Contador 2 que es el mismo que resetea al Contador 1.

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CAPITULO 5 PRÁCTICAS EN EL PLC

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Ya que se realizaron las prácticas correspondientes en el simulador Logixpro, pasaremos a realizar las prácticas en el PLC. Para realizar esto se utilizara el programa RSLogix 500 que funciona de forma muy similar al simulador, solo con unas pequeñas diferencias ya que al trabajar con el PLC en forma práctica y no en un simulador, podremos utilizar las entradas y salidas que necesitemos para crear las prácticas y no estar limitados a los componentes del simulador.

5.1 COMO CREAR Y GUARDAR UN PROYECTO El proyecto o programa se crea de la siguiente manera: 1. Abra el programa RSLinx Classic y después dar clic en el botón RSWho este botón sirve para verificar si existe conexión entre el PLC y la PC. 2. En la ventana de RSWho-1 revise la tabla el componente AB_ETH1, Ethernet para verificar si hay comunicación tal como se muestra en la figura 5.1.

Figura 5. 1. Últimas líneas de programación del Diagrama de escalera.

Si no existiera comunicación entre el PLC y la computadora en la ventana RSWho-1 el componente AB_ETH-1, Ethernet aparecería marcado con una "X". En este caso revisar el cable de conexión de red esté conectado o verificar que el PLC este encendido. 3. Cerrar RSLinx Classic si es que está abierto y abra RSLogix 500. 4. Seleccione del menú principal la opción File y después teclee la opción New, aparecerá una ventana como se muestra en la figura 5.2. En la parte de Processor Name se deberá de colocar el nombre del proyecto, en la ventana deberá de buscar una opción que lleve por nombre Bul. 1761 Micrologix 1000 DH-485/HDSlave, ya una vez realizado esto presiona el botón de OK.

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Figura 5. 2. Ventana de selección de Proyecto del RSLogix 500.

5. Aparecerá una ventana en blanco para desarrollar el diagrama de escalera y una ventana en la cual se podrán observar los controladores, opciones de archivo entre otras opciones. Estas ventanas se pueden observar en la figura 5.3.

Figura 5. 3. Ventana para crear los diagramas de escalera del RSLogix 500.

A continuación se explicara la lógica de escalera en el PLC.

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5.2 Juego de operaciones 5.2.1 Introducción de la lógica de escalera Una nueva rutina contiene un renglón que está listo para las instrucciones como se muestra en la figura 5.4.

Figura 5. 4. Renglón de una nueva rutina.

Use la barra de herramientas de "lenguaje elemento" para añadir una instrucción a la lógica de escalera de la rutina como se muestra en la figura 5.5.

Figura 5. 5. Barra de herramientas del programador.

Para añadir un elemento: •

Añada un elemento en la ubicación del cursor. 1. Haga clic (seleccione) la instrucción, bifurcación o renglón que está encima o a la izquierda, o donde usted deseé añadir un elemento. 2. En la barra de herramientas Lenguaje Elemento, haga clic en el botón del elemento que desea añadir.

•

Arrastre y coloque un elemento.

Arrastre el botón del elemento directamente a la ubicación deseada. El punto muestra el lugar de ubicación válido (lugar de colocación) como se ilustra en la figura 5.6.

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Por ejemplo:

Figura 5. 6. Modo de arrastrar y colocar un elemento a la rutina.

Para determinar el número de la salida o entrada del PLC en el RSLogix 500 es necesario escribir el nombre manualmente de dicha entrada o salida dando doble clic en el signo de interrogación del elemento, ya sea un contacto o una bobina, como se muestra en la figura 5.7. Es necesario que el nombre del contacto o salida que se desee ocupar se escriba como se muestra en la figura, ya que de esta forma el RSLogix detecta si se trata de un contacto perteneciente a una bobina o a un contacto perteneciente a una entrada normal. Figura 5. 7. Forma de determinar el nombre de un contacto o bobina en el PLC.

Para escribir el nombre de una bobina se realiza el mismo procedimiento que para un contacto. Se selecciona la bobina de la barra de herramientas de programación, se da doble clic sobre el signo de interrogación y por último se escribe el nombre de la bobina que se desee de la siguiente manera: O: 0.0/1, de esta forma se estará seleccionando la bobina o salida 1 del PLC. El uso de los timers y contadores es el mismo para el RSLogix 500 como para el simulador Logixpro.

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5.3 PRACTICA #1. COMBINACIONES DE ENTRADAS DIGITALES Para poder practicar el uso de los contactos y bobinas en el RSLogix 500 realizaremos prácticas sencillas de combinaciones de contactos en paralelo y serie. Esto con la finalidad de poder manejar de manera más eficaz el uso de este programador del PLC. Al igual que en el simulador, los diagramas de escalera para programar el PLC son muy similares en su a elaboración, se utilizan combinaciones en serie y paralelo para realizar las funciones que se deseen.

5.3.1 Combinación en paralelo En la combinación en paralelo los contactos que se encuentren conectados funcionan como interruptores para poder energizar una bobina, es decir, permiten el paso de la energía cuando alguno de los contactos se active sin importar si el otro se activó o no. 1. Para realizar esta combinación lo primero que se debe de realizar es colocar dos contactos de la barra de herramientas y un elemento llamado Branch. En la figura 5.8 se muestra como se deben de ordenar los elementos para realizar la práctica.

Figura 5. 8. Combinación en paralelo.

En la figura se ilustra el contacto I: 0/1 e I: 0/2 que se encuentran en paralelo y energizando a la bobina O: 0/1. De acuerdo al funcionamiento de la combinación la bobina se energizara cada vez que alguno de los contactos se active independiente de cual se trate. 2. Este tipo de combinación también sirve para realizar el enclave de una bobina, es decir, que ya no sea necesario activar el contacto una y otra vez para que la bobine se energice, esto se logra poniendo un contacto de la bobina en paralelo. En la figura 5.9 se puede observar esta como debe de quedar esta combinación.

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Figura 5. 9. Combinación para el enclave de una bobina.

Como se puede observar en la figura 5.9 se coloca un contacto perteneciente a la bobina para que una vez que esta se energice el contacto se active también, al realizarse esto la energía fluye por el energizando a la bobina sin la necesidad de volver a presionar el contacto de inicio.

5.3.2 Combinación en serie En la combinación en serie, a diferencia de la combinación en paralelo, los contactos se pueden tomar como condiciones que deben de cumplirse para que la bobina que se encuentre conectada a esta combinación pueda energizarse. Esto se debe a que en esta combinación los contactos se tendrán que activar al mismo tiempo para que la bobina pueda ser energizada, de otro modo no se energizara. 1. Para realizar la práctica se ocuparan 2 contactos y una bobina. El arreglo de cómo debe de quedar esta combinación se muestra en la figura 5.10.

Figura 5. 10. Combinación en serie de contactos.

Como se puede notar en la figura anterior el contacto I: 0/1 e I: 0/2 deben de activarse al mismo tiempo para que la bobina O: 0/1 pueda energizarse. Como se dijo anteriormente este tipo de combinación sirve para poder poner condiciones a las líneas del diagrama y así poder energizar o des energizar a una bobina por medio de esta combinación.

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5.4 PRACTICA #2. CONTADOR BINARIO DE 7 ESTADOS Para realizar el contador binario de 7 estados se utilizaran Timers al igual que en la práctica desarrollada en la simulación. Los timers se manejan igual que en el simulador y en el RSLogix. Para desarrollar la práctica se deberá realizar lo siguiente: 1. Se debe de crear un nuevo proyecto con el nombre que se desee. Ya creado se proseguirá a la elaboración del diagrama de escalera. Para mayor entendimiento se crearan línea por línea y se explicara que función tiene cada elemento de la línea de programación. 2. Se creara la primera línea del programa la cual contendrá a la primera bobina del diagrama. Las líneas 1 se muestran en la figura 5.11.

Figura 5. 11. Primera línea del diagrama del decoder en el PLC.

Esta línea de programación contiene un arreglo de contactos en paralelo, el primero de estos contactos es el contacto NO I: 0/1 que de acuerdo a la tabla 2 será nuestro botón de inicio, en paralelo se encuentra un contacto NO perteneciente al Timer 2, en paralelo se encuentra otro contacto NO perteneciente al Timer 4, el siguiente contacto NO en paralelo pertenece al Timer 6 y el último contacto en paralelo es el enclave de la bobina. Todos estos contactos energizan a la bobina cuando se activa, se puede notar que están tres contacto que pertenecen a distintos timers, por lo que estos timers tiene como una de sus funciones energizar a la bobina cuando se activen sus contactos. En serie con este arreglo de contactos se encuentran 4 contactos NC, el primero pertenece al Timer 1, el segundo al Timer 2, el tercero al Timer 5 y el ultimo pertenece al botón de paro. Los contactos pertenecientes a los timers detienen o des energizan a la bobina cuando activan sus contactos, a diferencia de botón de paro que necesita de ser presionado o activado manualmente. 63 | P á g i n a

3. Se deberán de realizar la línea del diagrama de escalera 2 y 3, las cuales deben de ser igualas a las mostradas en la figura 5.12.

Figura 5. 12. Línea 2 y 3 del diagrama del decoder en el PLC.

La línea 2 del diagrama contiene el Timer 1, que se encarga de activar la bobina 2 y detener la bobina 1 cuando se activa. Para que el Timer 1 se pueda activar se necesita que los contactos que se encuentran en serie sobre la misma línea se activen o sigan activados estos contactos son: el primer contacto es un contacto NO perteneciente a la bobina 2, esto quiere decir que al activarse la bobina 2 el conteo del timer 1 comenzara, el segundo y tercer contactos son NC, el segundo pertenece al Timer 4 y el tercero al Timer 6, estos timers resetean el conteo del timer cuando activan estos contactos, el último contacto pertenece al botón de paro. El timer 1 está programado a 15 ms. 4. Una vez que se hayan realizado las líneas 2 y 3, se crearan las líneas 4 y 5, las cuales se muestran en la figura 5.13.

Figura 5. 13. Línea 4 y 5 del diagrama del decoder en el PLC.

Como se puede notar en la figura 83 estas líneas del diagrama contienen los timers 2 y 3, estos dos timers se activan con la misma bobina, la bobina 2, sin embargo cada uno está programado a dos distintos tiempos, uno mayor que el otro. En la línea 4 se encuentra el timer 2, el cual se encuentra programado a 15 ms. Para que este timer se pueda activar es necesario que el contacto NO perteneciente a la bobina 2 se active, también se encuentran 2 contactos NC en serie con este contacto, el primero pertenece al Timer 5 por lo tanto el 64 | P á g i n a

Timer 5 resetea al Timer 2, el segundo contacto pertenece al botón de paro que también realiza la misma función, En la línea 5 se encuentra el timer 3, el cual, como ya se dijo anteriormente necesita se energiza al mismo tiempo que el timer 2, sin embargo este timer se encuentra programado a 30 ms, para que se puede activar este timer es necesario que los contactos NC pertenecientes al timer 5 y seis no se activen ya que de lo contrario se reseteara si ya está activado. 5. A continuación se realizaran las líneas 6 y 7 del diagrama de escalera se muestran en la figura 5.14.

Figura 5. 14. Línea 6 y 7 del diagrama del decoder en el PLC.

Se puede observar que en estas líneas de programación se encuentran la bobina 3 y el Timer 4. En la línea número 6 se encuentra la bobina 3, para que esta bobina se active es necesario que el contacto del timer 3 active sus contactos, una vez realizado esto el contacto que se encuentra en paralelo que pertenece a la misma bobina se activa funcionando como enclave, de esta manera la bobina estará energizada una vez que el contacto del timer se desactive. El contacto que des energiza a la bobina es un contacto NC perteneciente al botón de paro. La línea 7 contiene el timer 4 que se encuentra en función de la bobina 3, ya que cuando se activa la bobina el contacto que se encuentra en esta línea también se activa energizando el timer 4 e iniciando su conteo, el contacto NC que se encuentra en serie con el de la bobina 3 pertenece al Timer 6 que se encarga de reiniciar el Timer.

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6. Por último se realizaran las últimas líneas del diagrama, las cuales contendrán los 2 últimos timers como se muestra en la figura 5.15.

Figura 5. 15. Línea 8 y 9 del diagrama del decoder en el PLC.

Estas 2 últimas líneas, como ya se había mencionado, contienen los últimos dos timers lo cuales son el 5 y 6. El timer 5 se encuentra en la línea 8 del diagrama, en serie con este con este timer se encuentra un contacto NO perteneciente a la bobina 3, por lo tanto este timer también se encuentra en función de la bobina, también se encuentra un contacto NC que pertenece al timer 6, por lo que este timer también resetea al Timer 5 cuando se activa, a diferencia del timer 4, este timer se encuentra programado a 30 ms. En la línea 9 se encuentra el Timer 6, que es último de ellos, este timer también se encuentra en función de la bobina 3 pero está programado a 45 ms, como ya se habrá notado este timer se encarga de resetear la mayoría de los otros timers, esto es con la finalidad de que el conteo de los 7 estado binarios se cumpla.

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5.3 PRACTICA #3. PUERTA AUTOMÁTICA Ya una vez entendido el funcionamiento de los timers en el PLC se pasara a realizar una práctica sencilla con ellos pero utilizando motores, ya que el objetivo de esta práctica es poder controlar 2 motores para poder abrir y cerrar una puerta de cochera. Para realizar esta práctica es necesario que se sigan los siguientes pasos: 1. Se debe de crear un nuevo proyecto con el nombre de práctica tres o puerta automática. Ya una vez creado se empezara a construir las primeras líneas de este programa, el cual es muy sencillo y pequeño. 2. En la figura 5.16 se muestran las primeras líneas del diagrama de escalera.

Figura 5. 16. Línea 1 y 2 del diagrama de la Puerta en el PLC.

En la primera línea del programa se encuentra la bobina 1, perteneciente al primer motor, el cual se encargara de subir para abrir la puerta, en paralelo con esta bobina se encuentra la bobina 2, esta bobina pertenece a un foco para que señale cuando la puerta se esté abriendo. En esta línea también se encuentra el enclave de la bobina el cual se llevara a cabo cuando se presione el botón de subir, esto se debe a que un contacto NO perteneciente a este botón se encuentra en paralelo con el de la bobina. En serie con este arreglo se encuentra un contacto NO que pertenece al sensor de límite de la parte de arriba S, este contacto detiene el motor cuando llega a la parte de arriba, se encuentra NO ya que al estar la puerta en la parte de abajo el sensor se encuentra activado, por lo que al llegar a la parte superior el sensor se desactivaría y por lo tanto el contacto también. Los otros dos contactos NC que se encuentran también se encargan de detener al motor pero en otras condiciones, el primero pertenece al botón de stop o paro, el segundo pertenece a la bobina 2, que pertenece al motor 2, este contacto se pone en serie y NC con la bobina 1 ya que sirve como protección para el motor, esto es porque no deja que se active la bobina 1 cuando la 2 se haya activado.

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En la segunda línea se encuentra un contacto perteneciente al sensor de S1 que está en la parte superior que se encarga de energizar a la bobina 3, la cual es un foco que se enciende cuando la puerta a llegado a la parte superior y se encuentra totalmente abierta, el contacto del sensor se encuentra NC ya que, como se mencionó anteriormente, está activado y por lo tanto al desactivarse el contacto se cierra y se energiza la bobina 3. 3. Se deberán de realizar las líneas del diagrama de escalera 3 y 4 como se muestran en la figura 5.17.

Figura 5. 17. Línea 3 y 4 del diagrama de la Puerta en el PLC.

En la línea de programación 3 se encuentra el timer 1 que es el que se encarga de bajar la puerta cuando activa sus contactos, este Timer se encuentra programado para fines prácticos a 30 ms. Este timer se encuentra en función de la bobina 3, que pertenece al foco que se activa cuando la puerta se encuentra en la parte superior. En la línea 3 se encuentra la bobina 2, la cual pertenece al segundo motor, que se encarga de bajar la puerta, el arreglo de contactos que se encarga de energizar a la bobina es muy similar a la de la bobina 1, con la diferencia de que en el arreglo en paralelo se encuentra un contacto NO que pertenece al Timer 1, por lo tanto la activación de esta bobina se realiza de manera automática una vez que se termine el conteo del timer y se activen sus contactos. Uno de los contactos que se encuentra en paralelo con el del timer pertenece al enclave del motor, el otro pertenece al botón de Bajar que bajaría la puerta al presionarlo de forma manual. En serie con estos contactos se encuentra el arreglo en serie el cual contiene contactos NC, uno perteneciente al botón de Stop, otro pertenece a la bobina 1, que como ya se mencionó, sirve como protección para que las 2 bobinas no se activen simultáneamente. El último contacto pertenece al sensor de límite que se encuentra en la parte inferior, el cual detiene a la bobina cuando la puerta llega al suelo. 68 | P á g i n a

5.4 PRACTICA #4. DECODER DE 15 ESTADOS La práctica del decoder de 15 estados cambiara mucho con respecto a la realizada en el simulador, esto se debe principalmente a que en el simulador se cuenta con un tamaño más grande del diagrama y en el PLC estamos sujetos a un límite en el tamaño ya que depende del tipo del PLC que se esté ocupando, por tal motivo el programa se deberá de reducir para que el diagrama pueda procesarse en el PLC, este se logra utilizando el método de mapas de Karnaugh.

5.4.1 Reducción del diagrama del decoder La construcción de un decoder se realiza con el fin de tener un programa que sea capaz de transformar un número o carácter escrito en otro lenguaje o sistema numérico, a otro que se desee. En este caso se realizara un decoder binariodecimal, es decir, transforma números binarios a decimales. Recordemos que el sistema binario utiliza 1 y 0 para expresar cantidades, por tal motivo se puede utilizar el método de mapas de Karnaugh, el cual consiste en reducir la enorme cantidad de combinaciones que lleva la tabla de verdad de cada lámpara de los display, a una más sencilla. (Para tener más conocimiento sobre la utilización de los mapas de Karnaugh véase Apéndice A). Actualmente existen aplicaciones que facilitan mucho la reducción de una tabla de verdad que utilizan el principio de los mapas de Karnaugh, por lo que para esta práctica se utilizara la aplicación KarnaughMap MFC o KMAP12 (figura 5.18).

Figura 5. 18. KMAP12 aplicación para la reducción de la tabla de verdad.

De lado derecho de la figura se encuentra el mapa de Karnaugh que se formara dependiendo de las combinaciones que se introduzcan. De lado izquierdo se encuentran la tabla de verdad con 4 variables. En la parte inferior se encuentra el resultado que obtendremos del mapa de Karnaugh en forma de ecuación booleana. 69 | P á g i n a

Para reducir la tabla de verdad del decoder la cual es la Tabla 1, deberemos de tomar las combinaciones de las bobinas o focos del display por separado, es decir, tendremos que realizar las tablas de verdad para cada una de las bobinas, ya que en el KMAP12 tendremos que poner la tabla de verdad de cada bobina. En la Tabla 5.1 se puede observar la tabla de verdad de la bobina A. Para introducir los datos de la tabla al KMAP12 debemos de seleccionar la casilla en la que la combinación binaria sea un 1, en las que sea cero debemos dejarlas en blanco. Los datos introducidos en la aplicación se muestran en la figura 5.19. Podemos notar que en la tabla de verdad del número 10 al 15 se encuentran puras ceros, para obtener una mejor reducción de la tabla, debemos de tomar esos ceros como unos, es decir, seleccionáramos las casillas de esos números.

Tabla 5. 1. Tabla de verdad de la bobina A.

De esta forma podremos obtener la ecuación reducida para la tabla la cual quedara de la siguiente manera: +

+

+

(1)

De la ecuación 1 tomaremos sacaremos el diagrama para la bobina, cada entrada A, B, C, D que se encuentre con una línea ̅ se considera como un arriba de ella contacto Normalmente Cerrado, mientras que las que se encuentren sin una línea se consideraran como contactos Figura 5. 19. Mapa de karnaugh en el KMAP12 Normalmente Abiertos. Además de que de la bobina A cada suma de la ecuación es una rama de la línea del programa, es decir, cada signo de más es una rama que se pondrá en paralelo. Este procedimiento se realizara para cada bobina En la tabla 5.2 se encuentra la tabla de verdad para la bobina B.

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Se introducirán los datos de esta tabla en el KMAP12 como se muestra en la figura 5. 20. Al igual que en la bobina A, en esta bobina también se tomaran como 1 los ceros que can desde el numero 10 hasta el 15 para obtener una mejor reducción. Una vez realizado esto obtendremos la ecuación resultante de la bobina B, la cual quedara de la siguiente manera: +

+

(2)

+

Tomaremos las mismas consideraciones que tuvimos en la bobina A, para la interpretación de la ecuación al diagrama de escalera.

Tabla 5. 2. Tabla de verdad de la bobina B.

Figura 5. 20. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina B.

La tabla 5.3 pertenece a la tabla de verdad de la bobina C. Se introducirán los datos de la tabla al KMAP12 que deberá de quedar como se muestra en la figura 5.21. Se consideran los 0 que van desde el numero 10 al 15 como 1. La ecuación resultante deber de ser: Tabla 5. 3. Tabla de verdad de la bobina + ̅+ + (3) C. Se tomaran las mismas consideraciones que en la bobina B, para convertir la ecuación 3 al diagrama de escalera de la bobina C.

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Figura 5. 21. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina C.

En la tabla 5.4 se muestra la tabla de verdad perteneciente a la bobina D. Se introducirán los datos de la tabla al KMAP12 como se muestra en la figura 5.22. Se tomaran como 1 los ceros que van desde el número 10 al 15. Una vez introducidos los datos se generara la ecuación resultante para la bobina D: +

+

+

+

̅

(4)

Como se puede notar esta ecuación es la más grande que se genera, sin embargo si no se redujera sería más grande aun. Tabla 5. 4. Tabla de verdad de la bobina D.

Figura 5. 22. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina D.

La tabla 5.5 muestra la tabla de verdad de la bobina E 72 | P á g i n a

Se introducirán los datos de esta tabla al KMAP12 como se muestra en la figura 5.23. Se consideraran como 1 los ceros que van desde el numero 10 al 15. La ecuación que genera el KMAP12 después de haber realizado lo anterior es: +

+

+

+

(5)

Se deberán tomar las mismas consideraciones en la ecuación (5) que en la ecuación (4). Tabla 5. 5. Tabla de verdad de la bobina E.

Figura 5. 23. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina E.

La tabla siguiente muestra la tabla de verdad de la bobina F. Se introducirán los datos de la tabla de verdad al KMAP12 como se muestra en la figura 5.24. Al igual que en los casos anteriores los ceros que van desde el numero 10 al 15 se tomaran como unos. La ecuación resultante para esta bobina es: +

Tabla 5. 6. Tabla de verdad de la bobina F.

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+

+

̅

(6)

Se deberán de tomar las mismas consideraciones tomadas para las otras ecuaciones.

Figura 5. 24. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina F.

En la tabla 5.7 se encuentra la tabla de verdad de la última bobina. Se deberán de introducir los datos de la tabla al KMAP12 tomando como 1 los ceros que van desde el 10 hasta el 15 para tener una ecuación más reducida y simple. En la figura 5.25 se puede observar cómo debe de verse el KMAP12 con los datos de la tabla. Una vez que se hayan introducido los datos de la tabla de verdad se tendrá que generar la siguiente ecuación: +

+

+

+

̅

(7)

Se tomaran las consideraciones que se han ido planteado desde la primer bobina para transformar la ecuación (7) a un diagrama de escalera para la bobina G. Tabla 5. 7. Tabla de verdad de la bobina G.

Figura 5. 25. Mapa de karnaugh en el KMAP12 de la bobina G.

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5.4.2 Desarrollo del diagrama de escalera Una vez que se tengan las ecuaciones para cada bobina se proseguirá a pasarlas a un diagrama de escalera en el RSLogix 500: 1. Se deberá de crear un proyecto nuevo en el RSLogix 500 con el nombre que se desee. 2. Ya creado se pasara a construir la primer línea del diagrama de escalera la cual será para la bobina A. Como ya se había mencionado se construirá el diagrama con la ayuda de las ecuaciones de cada bobina, por lo tanto diseñaremos esta línea con ayuda de la ecuación (1): + + + la cual se muestra en la figura 5.26.

Figura 5. 26. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina A del PLC.

Recordemos que cada suma o signo de más en la ecuación representa una rama de la línea, por lo tanto entre más sumas haya más ramas abra también, formando asi un arreglo en paralelo de contactos. En este caso se tienen 4 sumas, por lo tanto el arreglo tendrá 4 ramas. Ahora las entradas ̅, , seran contacto NC, y las entradas A, B, C y D seran contactos NO.

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3. Se diseñara la línea correspondiente a la bobina B a partir de la ecuación (2) + + + . Esta linea se puede observar en la figura 5.27.

Figura 5. 27. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina B del PLC.

De acuerdo a la ecuación esta línea tendrá un arreglo en paralelo con 4 ramas. En la primera se encuentra un NC de la entrada B, en la segunda un contacto NO de la entrada A, en la tercera dos contactos en serie NC de las entradas C y D, en la cuarta y última rama dos contratos NO en serie de las entradas C y D. 4. Con ayuda de la ecuación (3): + ̅+ correspondiente a la bobina C (figura 5.28).

+

se creará la línea

Figura 5. 28. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina C del PLC.

De acuerdo a la ecuación esta línea tendrá un arreglo en paralelo con 4 ramas. En la primera se encontrara un contacto NO de la entrada D, en la segunda un contacto NC de la entrada C, en la tercera un contacto NO de la entrada B, y en la ultima un contacto NO de la entrada A.

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5. Se realizara la línea correspondiente a la bobina D con ayuda de la ecuación (4), la línea se puede observar en la figura 5.29.

Figura 5. 29. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina D del PLC.

En esta línea, según la ecuación, se encontrara un arreglo en paralelo de 5 ramas. La primera con un contacto NO de la entrada A. La segunda con dos contactos en serie, el primero NO de la entrada C y el segundo NC de la entrada D. La tercera con dos contactos en serie NC de las entradas B y D. La cuarta con 2 contactos en serie, el primero NC de la entrada B y el segundo NO de la entrada C. La quinta y última con 3 contactos en serie, 2 NO pertenece a las entradas B y D, y un contacto NC de la entrada C. 6. Se diseñara la línea correspondiente a la bobina E con ayuda de la ecuación (5): + + + + (figura 5.30).

Figura 5. 30. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina E del PLC.

De acuerdo a la ecuación, la línea para la bobina E tendrá un arreglo en paralelo de 5 ramas. En la primera se encontraran 2 contactos en serie, el primero NO de la entrada C y el segundo NC de la entrada D. En la segunda 2 contactos NC de la entrada B y D en serie. En la tercera 2 contactos, uno 77 | P á g i n a

NO de la entrada A y otro NC de la entrada D, en serie. En la cuarta 2 contactos NO de las entradas A y C. En la quinta 2 contactos No de la entrada A y B. 7. En la figura 5.31 se encuentra la línea correspondiente a la bobina F, la cual ̅. fue diseñada gracias a la ecuación (6): + + +

Figura 5. 31. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina F del PLC.

De acuerdo a la ecuación (6), la línea para la bobina F tendrá un arreglo en paralelo de 4 ramas. La primera tendrá un contacto NO de la entrada A. la segunda dos contactos NC en serie de las entradas C y D. La tercera 2 contactos, el primero NO de la entrada B y el segundo NC de la entrada D, en serie. La ultima tendrá 2 contactos en serie, el primero NO de la entrada B y el segundo NC de la entrada C. 8. Se diseñara la línea de la bobina G a partir de la ecuación (7): ̅ , como se muestra en la figura 5.32. + +

Figura 5. 32. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la bobina G del PLC.

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+

+

En esta línea, diseñada a partir de la ecuación (7), se encuentra un arreglo en paralelo de 5 ramas. La primera tendrá un contacto NO de la entrada A. La segunda, 2 contactos, el primero NO de la entrada C y el segundo NC de la entrada D. La tercera, 2 contactos en serie, el primero un contacto NO de la entrada B y el segundo un contacto NC de la entrada C. La cuarta tiene 2 contactos, uno NC de la entrada B y otros NC de la entrada D, en serie. La quinta y última contiene un contacto NC de la entrada B y otro NC de la entrada C. Las líneas del diagrama que se acaban de crear formaran los números desde el 0 hasta el número 9, por lo que es necesario crear las líneas que generen los números 10, 11, 12, 13, 14 y 15, ya que para formar estos números es necesario la utilización de otro display, lo más sencillo de realizar es utilizar subrutinas para que generen estos números. A continuación se explica cómo deben de estar constituidas los diagramas en cada subrutina y como se deberán de llamar desde el programa principal. 1. Primero se deberá de identificar en donde se encuentran las subrutinas en el RSLogix 500. Estas se encuentran en la ventana que se encuentra a lado izquierdo del programa (figura 5.33). El cuadro rojo en la figura muestra las subrutinas con las que cuenta el PLC, las cuales llevan el nombre de LAD, existen 14 subrutinas en el PLC, sin embargo, solo se utilizaran 6, que formaran los números faltantes. Las subrutinas que utilizaremos serán de LAD 6 a LAD 11. Para poder crear un diagrama en la subrutina lo único que se debe hacer es dar clic sobre la que se desee utilizar y se desplegará una ventana parecida a la del programa principal pero en blanco.

Figura 5. 33. Ventana de subrutinas del RSLogix 500.

Para llamar a la subrutina se tiene que usar la herramienta JSR que, al igual que en el simulador, se encuentra en la barra de herramientas.

2. Ya localizadas las subrutinas y la herramienta para llamarlas deberemos de hacer las líneas en el programa principal para llamar a cada subrutina

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cuando se necesite, en la figura 5.34 se muestran la primera línea que llamara a la subrutina U: 6.

Figura 5. 34. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 6.

Esta subrutina deberá demostrar el 10 decimal por lo tanto tendrá que ser llamada cuando la combinación 1010, diez binario, se encuentre formado por las entradas A, B, C y D. 3. Una vez realizado esto se podrá construir el diagrama de la figura 5.35 en la subrutina U: 6.

Figura 5. 35. Diagrama de la subrutina U: 6.

Como se puede observar en la figura las bobinas desde la A hasta la F prenderán, al igual que otras dos bobinas la H e I, estas bobinas pertenecen al segundo display, cuando la combinación 1010, diez binario, se forme con las entradas y de esta manera poder formas en los display el 10 decimal.

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4. Se creara la segunda línea en el programa principal para utilizar la siguiente subrutina U: 7, la cual será llamada por la combinación 1011, 11 binario, cuando se forme con las entradas A, B, C y D. esta línea se puede observar en la figura 5.36.

Figura 5. 36. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 7.

5. Se deberá de crear el diagrama correspondiente a la subrutina U: 7 como se muestra en la figura 5.37.

Figura 5. 37. Diagrama de la subrutina U: 7.

Este diagrama se encarga de formar el 11 decimal en los display, por lo tanto las bobinas B, C, H e I se activaran cuando el 11 binario, 1011, se forme con las entradas A, B, C y D. 6. Se creara la línea correspondiente a la subrutina U: 8 como se muestra en la figura 5. 38.

Figura 5. 38. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 8.

Esta subrutina contiene el diagrama para formar el 12 decimal, por lo tanto será llamada desde el programa principal por el 12 binario, 1100.

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7. Se creara el diagrama de la subrutina U: 8 como se muestra en la figura 5. 39.

Figura 5. 39. Diagrama de la subrutina U: 8.

Como se observa en la figura las bobinas que formaran el 12 binario serán la bobina A, B, E, G y H del primer display y las bobinas H e I del segundo display, y serán activadas cuando se forme el 12 binario, 1100, con las entradas A, B, C y D. 8. Se creara la línea para la subrutina U: 9 como se muestra en la figura 5.40.

Figura 5. 40. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 9.

Esta subrutina será llamada por la combinación 1101, que es el 13 binario.

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9. En la figura 5.41 se puede observar el diagrama de la subrutina U: 9. La bobinas A, B, C, D, G, H e I serán activadas cuando el 13 binario, 1101, se forme con las entradas A, B, C y D.

Figura 5. 41. Diagrama de la subrutina U: 9.

10. La línea correspondiente a la subrutina U: 10 se puede observar en la figura 5.42.

Figura 5. 42. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 10.

De acuerdo a esta figura, la subrutina será llamada desde el programa principal por la combinación 1110 que es el 14 binario.

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11. Se deberá de hacer el diagrama para la subrutina U: 10 como se observa en la figura 5.43.

Figura 5. 43. Diagrama de la subrutina U: 10.

El diagrama de esta subrutina deberá de formar el numero 14 decimal en los display, por lo tanto, las bobinas B, C, F, G, H e I serán activadas por cuando se forme con las entradas A, B, C y D, el 14 binario 1110. 12. Se realizará la línea para la última subrutina U: 11, la cual se puede observar en la figura 5.44.

Figura 5. 44. Línea del diagrama de escalera correspondiente a la primera subrutina U: 11.

Esta es la última subrutina y su diagrama formara el número 15, por lo tanto la combinación 1111 que es el 15 binario, llamara a esta subrutina desde el programa principal.

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13. Se debera realizar el diagrama para la subrutina U: 11 como se muestra en la figura 5.45.

Figura 5. 45. Diagrama de la subrutina U: 11.

De acuerdo a la figura anterior, las bobinas B, C, F, G, H e I solo se activaran cuando la combinación 1111 se forme con las entradas A, B, C y D, esta combinación formara el número 15 decimales en los display. Una vez que se halla mostrado el número 15 en los display se deberá de presionar el botón de reset para que el conteo comience nuevamente. Con esta práctica se podrá conocer la aplicación de una subrutina en el PLC además de conocimiento acerca de los mapas de Karnaugh, los cuales son de gran ayuda a la hora de desarrollar el diagrama. Para observar mejor el funcionamiento de un mapa de Karnaugh, compárese la práctica DECODER en el simulador, esta práctica y la DECODERrealizaran el mismo, sin embargo, la DECODER se diseñó sin la ayuda del mapa de Karnaugh.

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5.5 PRACTICA #5. COMPRESOR En esta práctica se observara el funcionamiento del control de un PLC en un proceso de monitoreo y control de un tanque de aire a presión, el cual funcionara con 2 motores. Estos motores deberán de llenar el tanque a una capacidad dada por el operador, estarán controlados por un tablero de control el cual, dependiendo en la selección en la que se encuentre, activara alguno de los 2 motores o los 2 para que llenen el tanque, el proceso de encendido de los motores deberá de ser automático, cuando la presión del tanque disminuya hasta el punto mínimo que el operador desee. Para realizar esta práctica es necesario que se sigan los siguientes pasos. 1. Se deberá de crear un proyecto nuevo en el RSLogix 500 con el nombre que se desee. Una vez creado se empezara con la construcción de las primeras líneas del diagrama de escalera. 2. Se deberán de crear la primera línea del diagrama, las cual se muestran en la siguiente figura.

Figura 5. 46. Primera línea del diagrama de los compresores en el PLC.

Como se puede observar en la figura de la parte superior en la primera línea del diagrama se encuentra el motor 1, este motor se encuentra en función de una serie de arreglos de contactos en serie y paralelo. El primero de estos arreglos es uno en paralelo, en el que todos los contactos NO funcionan como interruptores de alimentación, es decir, son los interruptores principales para energizar el motor 1. El primero de estos contactos pertenece al botón de Start, el segundo pertenece al timer 1, el cual se encarga de realizar el encendido automático de dicho motor, el último de estos contactos es el enclave del motor. El siguiente arreglo de contactos NO también es uno en paralelo de dos contactos, el primero pertenece a la selección A y el segundo a la selección C, este arreglo sirve para que el motor se energice cuando alguna de estas 2 opciones se encuentre seleccionadas. 86 | P á g i n a

En serie con el anterior arreglo se encuentran 2 contactos en serie, el primero pertenece al botón de Stop, el segundo pertenece al Sensor de presión 1, este sensor se encarga de parar el motor cuando la presión en el tanque sea la deseada. Por último se encuentra la bobina del motor 1 y en paralelo la bobina de la Lamp 1, la cual es una lámpara que indica que el motor se encuentra encendido. 3. Enseguida se deberá realizar la línea del diagrama 2, la cual se muestra en la siguiente figura:

Figura 5. 47. Segunda línea del diagrama de los compresores en el PLC.

Esta línea del diagrama es similar a la primera línea en cuanto a estructura, sin embargo, algunos contactos cambian además de que esta línea es para controlar al motor 2. Al igual que en la primer línea, se encuentran 3 arreglos de contactos conectados al motor 2, 2 en paralelo y 1 en serie, el primero de estos arreglos es uno en paralelo con 3 contactos NO, el primero es el del botón de Start, el segundo es el pertenece al timer que se encarga del encendido automático del motor, el último de estos contactos es el enclave del motor. El segundo arreglo también es uno en paralelo pero de 2 contactos, que al igual que en la primera línea sirven para limitar el encendido del motor solo cuando alguno de estos contactos se encuentre activado, el primero pertenece a la selección B y el segundo a la selección C, cuando esta opción se encuentre seleccionada los dos motores se encenderán. El último arreglo es uno en serie de 2 contactos NC, por lo tanto este arreglo se encarga de parar o des energizar al motor 2 si alguno de estos contactos se activa. El primero pertenece al botón de Stop, el segundo S_pres2 pertenece al segundo sensor de presión, que se encarga de parar el motor 2 cuando el tanque se encuentre lleno. 87 | P á g i n a

Por último se encuentra la bobina del motor 2, y la bobina Lamp 2 que pertenece al foco que indica cuando el motor se encuentra encendido. 4. Se creara la última línea del diagrama, en la que se encontrara el sistema de encendido automático para los motores, en la siguiente figura se puede observar esta línea.

Figura 5. 48. Ultima línea del diagrama de los compresores en el PLC.

Como se dijo anteriormente esta línea se encarga del encendido automático de los motores, esto se efectúa por medio de un Timer, el cual se encuentra programado a 30 ms, este timer se energiza cuando alguno de los sensores de presión baja se activen, S_pres3 y S_pres4, los cuales corresponde a cada uno de los motores, motor y motor 2 respectivamente, este timer también cuenta con un contacto el botón de Stop, por si llegara a necesitar que se detenga el encendido automático. Esta práctica resulta ser muy sencilla, sin embargo sirve para que se tenga conocimientos de como un PLC puede controlar motores que realicen un trabajo específico, en este caso, el llenado de un tanque de aire a presión.

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5.6 PRACTICA #6. BATCH Esta práctica está enfocada a que, con los conocimientos obtenidos previamente, se pueda realizar el control de un proceso industrial más complejo que los realizados anteriormente. Se deberá de realizar el control de llenado, calentamiento, mezclado y vaciado de una caldera, esto se realizara con dos bombas de llenado y una de vaciado, una mezcladora y un horno, los bombas deberán de llenar de acuerdo a una perilla de opciones que se encuentra en el tablero de control, la cual tiene 3 opciones, con la primero deberá llenar la caldera a la mitad, calentar y mezclar, después con la segunda bomba llenara toda la caldera, mezclara y calentara hasta la temperatura deseada y después vaciara, esto lo realizara 6 veces. Con la segunda opción deberá llenar primero con la segunda bomba hasta la mitad de la caldera y después con la primera, todo el proceso será el mismo. Con la tercera opción deberá de llenar la caldera con las dos bombas al mismo tiempo, después calentara y mezclara hasta la temperatura deseada y después vaciara, este proceso también lo realizara 6 veces de forma automática. Para realizar esta práctica se deberán de seguir los siguientes pasos: 1. Se creara un proyecto con el nombre que se desee. 2. Ya creado el nuevo proyecto se construirá la primer línea del diagrama, la cual se muestra en la siguiente figura.

Figura 5. 49. Primera línea del diagrama del BATCH en el PLC.

En esta línea se encuentra la bomba de llenado 1 o bomba 1, junto con esta bomba se encuentra una serie de arreglos de contactos NO y NC, el primero de estos es uno en paralelo, el cual, como se puede observar en la figura, contiene muchos contactos, esto se debe a que esta bomba de llenado 89 | P á g i n a

deberá de realzar diferentes funcione dependiendo de la opción que se encuentre seleccionada. En la primer línea de este arreglo se encuentran do contactos en serie, uno del botón de Start y el otro de la Selección A (Select_A), esto quiere decir que cuando se encuentre la selección A y se presione el botón de Start la bomba se energizara. La segunda línea contiene un contacto NO perteneciente al Termostato que se encuentra en serie con un contacto NO de la Selección B, por lo que cuando la selección B se encuentre seleccionada y el termostato se marque la temperatura a la que está programado, la bomba se energizara. En la siguiente línea se encuentra un pequeño arreglo en paralelo, en el cual se encuentra un contacto del botón de Start y otro del Timer de encendido automático (T_AUTO) y en serie con este arreglo un contacto perteneciente a la selección C (SELECT_C), por lo tanto cuando se encuentre la selección C seleccionada y se presione el botón de Start la bomba se energizara, el contacto del encendido automático de esta línea solo sirve para esta sirve para esta selección. La siguiente línea de este arreglo se encarga del encendido automático de la bomba para la selección A y B, esto se debe a que se encuentra un contacto NO (T_AUTO) del Timer que tiene esta función en el programa. La última línea tiene el contacto del enclave de la bomba. La segunda combinación es una en serie de 4 contactos NC que funcionan como condiciones para que la bomba 1 se energice o permanezca energizada, ya que si alguno de estos contacto se encuentra NO la bomba no se energizaría o se desenrizaría. El primero de estos contactos pertenece al botón de Stop. El segundo al sensor de nivel alto (S_ALTO) que detiene a la bomba cuando el líquido en la caldera se encuentra a su máximo nivel permitido. El tercero a la Bomba 3 o bomba de vaciado, este contacto sirve como protección para que esta bomba no se active cuando se esté vaciando la caldera. El cuarto contacto es el del sensor de nivel medio, hay que recordar que en algunas selecciones es necesario que la bomba llene hasta la mitad, por lo tanto este contacto detiene a la bomba 1 cuando el nivel del líquido se encuentra a la mitad. Por último se encuentra la bobina de la bomba 1.

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3. Se deberá de realizar la segunda línea de programación como se muestra en la siguiente figura.

Figura 5. 50. Tercera línea del diagrama del BATCH en el PLC.

En esta línea del diagrama se encuentran la mezcladora y el calentador, estas dos bobinas están en función de 2 arreglos de contactos uno en paralelo y otra en serie. El primer arreglo en paralelo contiene en su primera línea un contacto NO del sensor de nivel medio (S_MEDIO), esto se debe a que en la selección A y B a la mitad de la caldera se debe de calentar y mezclar el líquido antes de seguir llenando. El segundo contacto NO pertenece al sensor de nivel alto (S_ALTO), ya que se requiere que cuando el nivel del líquido se encuentre en el máximo nivel permitido se caliente y mezcle el líquido. Por último se encuentra el enclave de la mezcladora. El segundo arreglo es uno en serie que cuenta con 2 contactos NC, el primero perteneciente al termostato, ya que la mezcladora y el calentador se tiene que detener cuando la temperatura con la que haya programado el termostato se alcance. El segundo pertenece al botón de Stop.

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4. Se deberá de realizar la línea para la bomba 2, la cual se muestra en la siguiente figura.

Figura 5. 51. Cuarta línea del diagrama del BATCH en el PLC.

Esta línea se encarga de controlar la bomba 2, que al igual que la bomba 1 contiene 2 arreglos principales de contactos. El primer arreglo está en paralelo. En la primera línea se encuentran 3 contactos 2 en paralelo y uno en serie con los otros dos, los dos en paralelo pertenecen al botón de Start y al Termostato, el contacto en serie pertenece a la selección B, por lo tanto el contacto del botón de Start y el del Termostato que energizan a la bomba 2 solo servían cuando esta opción se encuentre seleccionada. La segunda línea de arreglo principal contiene un contacto NO del termostato y en serie con él se encuentra un contacto NC de la selección B, de esta forma el contacto NO del termostato energizara a la bomba 2 cuando se active, sin embargo cuando se encuentre la opción B seleccionada no servirá este contacto. En la tercera línea se encuentran 3 contactos, dos en paralelo y uno en serie, los dos en paralelo son: uno del botón de Start y el otro perteneciente al timer de encendido automático, el botón en serie es el de la selección C (SELECT_C), este contacto se encarga de limitar el funcionamiento de los dos contactos anteriores, es decir, que mientras la opción C no se encuentre seleccionada el botón de Start y el contacto del Timer (T_AUTO) no podrán energizar la bobina. El último de los contactos de este arreglo es el enclave de la bobina de la bomba 2.

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El siguiente arreglo es uno en serie de 4 contactos NC, el primero de estos es el del botón de Stop. El segundo pertenece al sensor de nivel medio, que detiene a la bomba cuando el líquido llegue a la mitad de la caldera esto se debe a que algunas opciones así lo requieren. El tercer contacto pertenece al sensor de nivel alto, ya que la bomba se debe de detener cuando se llegue al nivel máximo permitido. El último contacto pertenece a la bomba 3, que al igual que en la bomba 1, este contacto sirve para que esta bomba no se active cuando se esté vaciando la caldera. 5. Se deberá de crear la línea 4 del diagrama de escalera, la cual se muestran

en la siguiente figura.

Figura 5. 52. Cuarta línea del diagrama del BATCH en el PLC.

En esta figura se encuentra la Bomba 3 que es la de vaciado, esta bomba se encarga de vaciar la caldera cuando el líquido se encuentre en el nivel máximo, la temperatura deseada se haya alcanzado y ya se haya mezclado. Por tal motivo esta bomba se encuentra en función de 2 arreglos de contactos uno en paralelo y otro en serie. El primero de estos se encuentra en paralelo, el cual tiene tres contactos NO, los primeros 2 se encuentran en serie y pertenecen al Termostato y al sensor de Nivel alto, por lo tanto la bomba vaciara cuando el termostato se active y el nivel del líquido este en su punto máximo, el contacto en paralelo es el enclave de la bomba. En serie con este arreglo se encuentran 2 contactos, el primero NO pertenece al sensor de nivel bajo (S_BAJO) este contacto se encuentra NO ya que al estar el líquido a su máximo nivel este sensor se encuentra activado, por lo tanto cuando la caldera se vacía por completo este contacto se desactiva y para la bomba 3. El segundo contacto es el del botón de Stop.

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6. Se crearan las líneas de diagrama que se encargaran del encendido automático del programa. Estas líneas se pueden observar en la siguiente figura, en la cual se encuentran las dos primeras líneas de 4.

Figura 5. 53. Primeras 2 líneas del diagrama del BATCH encargadas del sistema automático.

En la primera línea se encuentra el timer que se encarga de encender las bombas de llenado automáticamente después de que la bomba 3, que es la de vaciado, haya terminado de vaciar toda la caldera. Este timer programado a 30 ms se encuentra en función de un arreglo de contactos es serie, el primero de estos es un contacto NO y pertenece al contador 2, el cual se encarga encender el timer cuando la bomba 3 haya terminado de vaciar la caldera. El segundo contacto es NC y pertenece al sensor de nivel bajo el cual se encarga de resetear al timer cuando este contacto se activa. El siguiente contacto es el del botón de stop, el último de estos contactos pertenece al contador 1, el cual se encarga de detener el proceso automático cuando se hayan realizado las veces a las que este programado. En la segunda línea se encuentra el contador el cual se encuentra en función de un contacto NO de la bomba 3, esto se debe a que este contador deberá de detener el proceso cuando se haya realizado 6 veces, por lo que, al ser el vaciado la última parte del proceso, la bomba 3 activa realza el conteo. 7. Se crearan las últimas líneas del diagrama y las últimas 2 líneas del sistema automático, las cuales se pueden observar en la siguiente figura.

Figura 5. 54. Últimas 2 líneas del diagrama del BATCH encargadas del sistema automático.

En estas dos últimas líneas se encuentran el contador 2 y el reset de los contadores.

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En la primera se encuentra el contador 2 que se encarga de activar el sistema automático cuando la bomba de vaciado se active, este contador solo está programado para contar una sola vez la activación de la bomba. La última línea se encarga de resetear los conteos de los contadores a 0, hay que recordar que un contador no se resetea cuando el contacto que está en serie con él se des energiza, como ocurre con los timers, para eso existe una herramienta llamada reset. Esta herramienta se encuentra en función de un botón, el cual se debe de presionar cada vez que los contadores hayan finalizado su conteo, que es cuando el proceso se haya repetido 6 veces. Como se puede observar esta práctica ayuda a que se tenga un mejor manejo de los dispositivos básicos con los que cuenta un PLC al aplicarlos a un proceso industrial muy común, como es el llenado y vaciado de un líquido en una caldera.

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5.7. PRACTICA #7. COMUNICACIÓN VÍA ETHERNET 5.7.1 Modulo 1761-NET-ENI Para la comunicación vía Ethernet entre un usuario y el Micrologix 1000 se utilizara el módulo 1761-NET-ENI, la cual es una herramienta que nos ayuda a lograr que el usuario pueda enviar programas por internet y recibir resultados por el mismo sistema. El módulo 1761-NET-ENI proporciona conectividad mediante el protocolo de comunicación Ethernet/IP* a dispositivos con puerto RS-232* que usen el protocolo de comunicación DF1 full-duplex, en nuestro caso el autómata MicroLogix 1000. Este módulo permite conectar los autómatas programables a una red Ethernet (figura 5.54), cargar y descargar programas, intercambiar información entre dispositivos, editar programas lógicos y generar mensajes e-mail vía SMTP (Simple Mail Transport Protocol). La función del módulo es la de recibir un mensaje del autómata (en formato DF1/PCCC*) por el puerto Figura 5. 55. Configuración de la red Ethernet. RS-232 y encapsularla poniéndole un envoltorio CIP*, este nuevo mensaje se envía a través del puerto Ethernet hacia su destino. El procedimiento es el inverso para un mensaje recibido desde Ethernet, la función será des encapsularlo revelando el mensaje original en formato DF1/PCCC y enviarlo por el puerto RS-232 hacia el autómata (figura 5.55).

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5.7.1.1 Puertos de comunicación El módulo posee dos puertos de comunicación, uno para conectarse con los dispositivos a los que debe dar conectividad a Ethernet y el otro para conectarse a la propia red (figura 5.56):

Figura 5. 56. Hardware del módulo.

•

Puerto RS-232: mediante este puerto es posible la conexión con el dispositivo al que debe dar conectividad a Ethernet, en este caso al autómata. El puerto utiliza un conector mini-Din de 8 pines para conectarse (figura 5.57).

Figura 5. 57. Conector RS232 del módulo.

Las propiedades del puerto RS-232 deben coincidir con las del puerto RS232 del controlador, de esta manera existirá una buena comunicación entre los dispositivos. La comunicación, como ya se ha comentado, se realiza a través del protocolo DF1 Full-Duplex.

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•

Puerto Ethernet: mediante este puerto el módulo se conecta a la red Ethernet correspondiente, en este caso a Internet.

Figura 5. 58. Conector RJ45 del módulo.

El protocolo de comunicación Ethernet posee varias tasas de transmisión, en este caso el módulo ENI usa un tipo de Ethernet llamado 10 Base-T que transmite datos a 10 Mbit/s. Para las conexiones se usan conectores RJ45 de 8 pines que siguen la norma ISO/IEC 8802-3 STD 802.3. (Figura 5.57), que van directamente a hubs* o switch’s de Ethernet estándar. Si este hub está conectado a una red Ethernet no local se deberá usar una dirección IP única para el módulo, para evitar caer en repeticiones. Para conocer más acerca de los indicadores del módulo ver apéndice B.[5] 5.7.1.2. Configuración del módulo A continuación se detallan los pasos previos para poder configurar correctamente el módulo. Primero se verificará la conexión a Internet del usuario del curso y la configuración del puerto común de su ordenador personal. •

Conexión a internet. Primeramente debemos comprobar el tipo de conexión a Internet de que se dispone y sus parámetros principales. Los pasos a seguir se exponen a continuación para el sistema operativo Windows XP (para otros sistemas se seguiría un procedimiento similar).

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1. Debemos de entrar en el menú de opciones de red, en la figura 5.59 se muestra cómo podemos accesar.

Figura 5. 59. Opciones de Red.

2. Ya en Configuración de red, debemos de ver la velocidad de transmisión a la que estamos conectados. Aunque eso en principio no nos afecta, nos dará una idea de cuán rápido se transmitirán los programas desde nuestro ordenador personal (figura 5.60).

Figura 5. 60. Velocidad de conexión.

•

Puertos COM Antes de empezar a configurar el modulo deberemos asegurar que el puerto común de nuestro ordenador esté libre y que tiene las características adecuadas. 1. Debemos de estar seguros que el programa RSLinx está completamente cerrado ya que ocupa un puerto COM por default. Si una vez cerrado el programa no funciona el puerto, se puede intentar volver a abrir al programa RSLinx y volverlo a cerrar. Ya que puede ser que esté funcionando pero que

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no lo podamos ver, o que las redes programadas anteriormente puedan estar funcionando. Para detener las redes en funcionamiento abrimos el RSLinx Lite, Communications> Configure Drivers y suspendemos todos los drivers (Stop) y los borramos (Delete). 2. Una vez nos hemos asegurado que el programa RSLinx no está funcionando debemos ver las características del puerto común que usaremos para configurar el módulo ENI. Como se explica posteriormente el módulo ENI lo programaremos mediante el software ENI Utility que utiliza el puerto común del ordenador y el RS-232 del módulo. Buscamos el puerto común que usaremos para la configuración: Dentro de Panel de control, seleccionamos el botón Sistema>Hardware>Administrador de dispositivos. Figura 5. 61. Propiedades del Sistema.

3. Seleccionamos el puerto común (figura 5.62) al que más tarde conectaremos el módulo ENI.

Figura 5. 62. Selección de puerto COM.

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4. Ya seleccionado se deberá de configurar el puerto COM para esto se debe de dar doble clic para que se abra el menú de la figura 5.63.

Figura 5. 63. Configuración de puerto COM.

Tenemos que variar la Baud Rate* a 19200 bit/s. para que la comunicación con el módulo ENI sea la correcta. Ya que como se comenta en la guía de usuario del módulo, su puerto usa el protocolo de comunicación FullDuplex* a esta velocidad. Se podría cambiar esa velocidad de transmisión por otra diferente, pero se ha de tener en cuenta que debe ser la misma para el puerto del ordenador, el autómata y el módulo Ethernet 

Configuración del módulo ENI Existen diferentes maneras de configurar el módulo: mediante el software ENI Configuration Utility vía el puerto RS-232 o bien mediante un mensaje escrito desde el controlador al nodo* 250, vía el puerto RS-232. Configuration Utility Se ha optado por la utilización del método de configuración más sencillo e intuitivo, es decir, mediante el software gratuito ENI Configuration Utility, descargable de manera gratuita en la página web de Allen Bradley aunque es necesario registrarse. El ENI Utility consiste en 5 pantallas, aunque no todas necesitan ser configuradas para la funcionalidad requerida.

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Los pasos para programar el módulo son: 1. Establecimiento de conexión (figura 5.64):

Figura 5. 64. Definición de parámetros para el ordenador.

COM port: se refiere al puerto RS-232 del ordenador al que está conectado el módulo. Anteriormente hemos seleccionado el COM 1 en el ordenador personal. Baud Rate: Se ha de adaptar a la velocidad de transmisión que use el módulo, como ya se ha comentado anteriormente esta ha de ser de 19200 bit/s. Parameter Upload/Download behavior: Indica que parámetros se guardan o se cargan al realizar las operaciones de Load from o Save To. 2. Configuración de la dirección IP del módulo ENI: debemos introducir los valores de la dirección IP que se le asignará al módulo junto con los parámetros de la red en la que se encontrará (máscara de subred y Gateway).

Figura 5. 65. Definición de la dirección IP del módulo.

232 Baud Rate: Es la velocidad de transmisión del dispositivo DF1 conectado al módulo. Si se coloca en autobaud* este se sincroniza con la velocidad de transmisión del controlador, sino se puede poner el valor de 19200 bit/s que habíamos asignado anteriormente.

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TCP/IP Parameters: o Subnet Mask: Se usa para interpretar las direcciones IP cuando la red está dividida en subredes. o Gateway: Se usa en redes en las que existe una puerta de red, como es el caso de la localización del laboratorio remoto. o Security Mask*: Sirve para restringir el acceso al controlador a usuarios de direcciones IP que se encuentren dentro de un rango. o BOOTP/DHCP Options: Solo sirve para los módulos de la serie B, y nuestro módulo pertenece a la serie C. Por tanto se debe deseleccionar esta opción que aparece por defecto. En este ventana también hay la posibilidad de cargar o descargar la configuración a o des del ENI de forma temporal (ENI RAM) o permanente (ENI ROM). 3. Configuración de los nodos de destino en la Routing Table: Permite configurar las direcciones de los diferentes dispositivos que recibirán los mensajes DF1 del controlador. Esta opción tampoco la usaremos ya que está más pensada para cuando se tiene una red Ethernet más extensa con más dispositivos y necesitan comunicarse entre ellos. Por ejemplo si este autómata fuera el maestro podría enviar los mensajes a los autómatas esclavos para que empezaran a actuar.

Figura 5. 66. Message Routing.



Configuración de los mensajes e-mail: El hecho que el módulo pueda enviar mensajes e-mail generados por el controlador adyacente hace que sea un mecanismo muy versátil para informar de alarmas, estados, y otras funciones relacionadas con los datos. En nuestro caso no se utilizará esta función.

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

Pantalla de reset: Permite configurar el comportamiento que tendrá el módulo si se produce un reset.



Si se usa la opción de load from ENI en la pantalla de reset muestra información tal y como: dirección Ethernet del hardware y el ENI firmware revisión.

4. Una vez rellenados todos los campos, nos dirigimos nuevamente a la pantalla ENI IP ardes (figura 5.66) y grabamos el contenido a la memoria del módulo: de forma temporal (ENI RAM) o permanente (ENI ROM). De esta manera ya tenemos configurado el módulo, y lo podemos conectar al puerto RS-232 del autómata y al switch* de Ethernet. El último paso para configurar todo el hardware que forma las prácticas consiste en la configuración la red Ethernet en el software RSLinx.[6]

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CAPITULO 6 CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES, TRABAJOS FUTUROS Y BENEFICIOS OBTENIDOS.

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6.1 CONCLUSIONES Este documento se realizó con el único fin de ser un soporte didáctico en la materia de PLC´s que será impartida en la Carrera de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de ciencias Químicas e Ingeniería, las bases para lograrlo: •

En este trabajo se demuestran las instrucciones principales del PLC Micrologix 1000, para que el alumno pueda programar de una manera más fácil esta importante herramienta.

•

Las actividades realizadas se explicaron de una forma clara y concisa, en un lenguaje sencillo para que el usuario trabaje con el PLC sin ninguna complicación.

•

Se pretende impulsar a los alumnos de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería a trabajar con el PLC Micrologix 1000 de Allen Bradley para que descubran todo el potencial de esta herramienta de trabajo para los ingenieros debido a que actualmente en las empresas predomina el uso de los PLC´s de Allen Bradley.

Los objetivos plateados al inicio de este trabajo se han realizado de manera satisfactoria ya que, como se explica en los puntos anteriores, se pudo obtener un manual de prácticas que sirve para la explicación teórica y práctica del PLC Micrologix 1000 lo cual beneficiara a los alumnos de la materia de Control Lógico Programable impartida en la carrera de ingeniería eléctrica.

6.2 RECOMENDACIONES 

Se recomienda que cualquier cambio que se realice para el mejoramiento de este manual quede debidamente documentado o se saque respaldos previos para evitar pérdidas de información.



Al realizar las prácticas con el PLC Micrologix 1000 es necesario revisar que las conexiones de alimentación se encuentren debidamente hechas y con el voltaje adecuado, al igual que todas las conexiones que se realicen directamente en el PLC.

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6.3 TRABAJOS FUTUROS Al ser un manual basado sobre tecnología que puede ir cambiando con el paso del tiempo, se presta mucho a la mejora y actualización del manual ya que se pueden ir incorporando nuevos dispositivos a las practicas, tales como sensores y actuadores más actuales, para que trabajen conjuntamente con el PLC y sirva mejor para que el alumno se encuentre mejor capacitado para la vida laboral. Por lo tanto es necesario que el manual se actualice, incluyendo o modificando prácticas en las que se utilicen nuevas herramientas tecnológicas o se actualicen las que ya se están utilizando.

6.4 BENEFICIOS OBTENIDOS Los principales beneficios que se lograron obtener fueron aumentar los conocimientos teóricos y prácticos de los alumnos de ingeniería eléctrica, sobre un dispositivo de control (PLC) que todas las empresas del sector privado ocupan para realizar sus procesos de automatización. Esta tesis sirve como guia para que el alumno conozca las funciones básicas de un PLC y tenga esos conocimientos que le sirvan para poder obtener mejores oportunidades de empleo al egresar de la carrera.

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APÉNDICES

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Apéndice A: Mapas de Karnaugh Un mapa de Karnaugh es una representación gráfica de una función lógica a partir de una tabla de verdad. El número de celdas del mapa es igual al número de combinaciones que se pueden obtener con las variables de entrada. Los mapas se pueden utilizar para 2, 3, 4 y 5 variables. En el caso de la práctica se utilizaran 4 variables. Un mapa de Karnaugh provee una manera alternativa de simplificación de circuitos lógicos. En lugar de usar las técnicas de simplificación con el álgebra de Boole, tú puedes transferir los valores lógicos desde una función booleana o desde una tabla de verdad a un mapa de Karnaugh. El agrupamiento de ceros 0 y unos 1 dentro del mapa te ayuda a visualizar las relaciones lógicas entre las variables y conduce directamente a una función booleana simplificada. Principalmente un mapa de Karnaugh agrupa las combinaciones que existe en una tabla de verdad para que, por medio de la forma en que se vayan acomodando los grupos, poder reducirla. En la figura A. 1 se muestra el método gráfico para simplificar funciones. El mapa de Karnaugh es una representación matricial de una tabla de verdad: • una celda del mapa = una fila de la tabla de verdad

Figura A. 1. Simplificación por mapa de Karnaugh de una tabla de verdad de 2 variables.

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Las principales características de un mapa de Karnaugh son: 

Cada celda se corresponde con un mini término o maxi término de la función



En cada celda se escribe el valor de la salida de la función lógica para ese mini término/maxi término.



Cada celda difiere de la adyacente en solo una variable.



La numeración de las filas/columnas es en código Gray.



Las filas/columnas externas son adyacentes entre sí.

En la siguiente imagen se puede observar el mapa de Karnaugh para 4 variables:

Figura A. 2. Mapa de Karnaugh de 4 variables.

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Fundamento del método. En celdas adyacentes, sólo cambia el valor de una de las variables entre los dos términos representado por cada celda  aplicando álgebra de Boole se elimina la variable que cambia de valor. En la figura siguiente se muestra como se realiza una reducción de términos aplicando algebra de Bolee, parte superior, y como se realiza la misma reducción por mapas de Karnaugh.

Figura A. 3. Reducción por algebra de Boole (parte superior) y reducción por mapas de karnaugh (parte inferior). eR. la tabla de verdad, las combinaciones Como se puede observar en la figura, según 000, 010, 100 y 101, contienen 1 a la salida. Pasaremos estos datos al mapa de Karnaugh agrupando las combinaciones de las entradas, en la parte superior del mapa se encuentra las entradas B y C y sus combinaciones posibles 00, 01, 11 y 10. A la izquierda del mapa se encuentra la entrada A y sus combinaciones 1 y 0.

Una vez construido el mapa, se pasara a colocar los 1 en las combinaciones donde este sea el resultado. Ya realizado esto se tendrá que agrupar como se muestra en la figura A. 3. Todos los 1 que estén de forma continua formaran un grupo, es decir, que no exista un cero entre ellos. Ya formado los grupos se visualiza a que combinaciones pertenecen los 1 y se realiza el álgebra booleana para reducir los términos, y eso es todo. Este método es muy práctico para 1, 2, 3 ,4 y 5 entradas distintas. [9][10]

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Apéndice B: Módulo 1761-NET-ENI especificaciones. El módulo está formado por un cuerpo único compacto con dos puertos de comunicaciones y Leds de señalización. Este dispositivo está pensado para montarse sobre un carril DIN, que habitualmente será el mismo que para el autómata 

Indicadores LED El módulo ENI posee cinco indicadores de tipo LED que permiten conocer el funcionamiento del dispositivo a primera vista (figura A. 4): FAULT: De color rojo si existe algún tipo de error. LINK: De color verde indica si existe una conexión física válida con la red Ethernet. ETHERNET TX/RX: De color verde intermitente, indica cuando el puerto Ethernet está recibiendo o enviando información. RS-232 TX/RX: de color verde intermitente, indica cuando el puerto RS-232 está recibiendo o enviando información. Figura A. 4. Indicadores LED del módulo.



POWER: de color verde, indica cuando el módulo está alimentado.

Alimentación La alimentación del módulo puede ser: o Interna: si el módulo está conectado al autómata mediante el puerto RS-232 puede tomar la alimentación de la propia fuente de alimentación del autómata. Este será el método usual de alimentación utilizado mientras los dispositivos estén en funcionamiento. o Externa: conectando una fuente de alimentación externa. Se utilizará para la configuración del módulo que, se hará conectando el puerto común del ordenador personal al puerto RS-232 del módulo.

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Figura A. 5. Conexión a fuente de alimentación externa.

Para tal efecto se puede utilizar una fuente de alimentación Hyperion (figura A. 6) que proporciona el voltaje de 24 V. necesario para el correcto funcionamiento del módulo.

Figura A. 6. Datos relevantes de la fuente de alimentación.

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REFERENCIAS [1]. Rockwell Automation,”Curso Básico Micrologix 1000". , Diciembre 2013. [2]. Controladores CompactLogix, Manual de usuario (2007). Diciembre 2013 http://www.ab.com/en/epub/catalogs/ [3]. Rockwell Automation, "1747-6.15ES, Juego de instrucciones de SLC 500 y MicroLogix 1000 Manual de Referencia"; 2004. Diciembre 2013 [4]. Rockwell Automation, "1761, Programmable Controllers Installation MicroLogix 1000. Diciembre 2013 [5]. Rockwell Automation, “1761-6.3, MicroLogix 1000 Programmable Controllers, User Manual”. Diciembre 2013 [6]. ROCKWELL AUTOMATION. MicroLogix Ethernet Interface, Catalog Numbers 1761-NET-ENI and 1761-NET-ENID, User Manual, Publicación 1761UM006C-EN-P [http://www.ab.com/manuals/cp/1761-um006d-en-p.pdf]. Enero 2014 [7]. ROCKWELL AUTOMATION. 1761-NET-ENI - Compatibility Matrix and Functionality Explanation, Dennis Wylie. [http://support.rockwellautomation.com/softwareconnection/swc01_2/1761nete nicompatibility.as p, Enero 2014. [8]. The learning pit pagina web http://www.thelearningpit.com/. [9].

Introducción a los Circuitos Digitales, MC-Graw Hill. Diciembre 2013

[10]. Principios Digitales, Roger L. Tohkheim, M.S. Diciembre 2013. [11]. Sistemas Digitales , Ronald J. Tocci. Diciembre 2013

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