PLC Configuración de un sistema SLC-500 (Spanish)

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Control Lógico Programable (PLC)

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Capítulo

Configuración de un sistema SLC-500

Este capítulo es una parte introductoria y de identificación sobre los componentes del hardware de los equipos SLC-500 de Allen Bradley.

Antecedentes Antes de entrar en materia sobre la definición de un sistema SLC-500, es necesario establecer un concepto acerca de lo que es un Controlador Lógico Pequeño mejor conocido como SLC. El SLC se le etiqueta controlador, por ser un dispositivo electrónico digital, diseñado sobre la base de microprocesadores y memoria, el cual se emplea para emular funciones de control; lógico, por las funciones lógicas que realiza y pequeño, por su capacidad de control de entradas y salidas. Los SLC forman parte de la familia de procesadores de Allen Bradley. Dentro de la historia de los procesadores Allen Bradley, los PLC-2 fueron los primeros en comercializarse fuertemente en la industria en los años setenta y mediados de los ochentas, dado que en ese momento la necesidad de la industria era la de sustituir los sistemas de control por relevación. Fue un producto con gran éxito comercial. Los PLC-2 se diseñaron para cubrir las necesidades desde 128 I/O hasta 3800 I/O. ALLEN-BRADLEY

FAM ILIA 2

P LC 2/02 P LC 2/05 P LC 2/15 P LC 2/16 P LC 2/17

P LC 2/20 P LC 2/30

FAM ILIA 3

P LC 3 P LC 3/10

FAM ILIA 5

P LC 5/10 P LC 5/12 P LC 5/15 P LC 5/25 P LC5/250

P LC 5/11 P LC 5/20 P LC 5/30 P LC 5/40 P LC 5/60 P LC 5/80 P LC 5/40 L P LC 5/60 L P LC 5/26 P LC 5/46 P LC 5/86

Figura 1 Familias de Controladores Programables

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FAM ILIA SLC

SLC 100 SLC 150

SLC 500 SLC 5/01 SLC 5/02 SLC 5/03 SLC 5/04 SLC 5/05

M ICROLOGIX 1000

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Posteriormente se introdujeron al mercado los controladores de la familia PLC3 con una alta capacidad en manejo de I/O y un considerable aumento de funciones programables además de comunicaciones. Estos equipos pueden controlar hasta 8192 puntos de I/O y conectarse directamente en Ho t Back Up (Respaldo en caliente). Dado el avance tecnológico, Allen-Bradley desarrolló más tarde la familia PLC-5 con los modelos del 5/10 al 5/25 que vinieron a sustituir de primera instancia a la familia PLC-2. Al mismo tiempo se producen los controladores de la familia SLC con los modelos SLC100, SLC150, cubriendo la necesidad de la industria de pequeña capacidad. Actualmente Allen-Bradley ofrece nuevos modelos mejorados de la familia 5 que van desde el PLC-5/11 hasta el PLC-5/250 cubriendo totalmente las necesidades de la industria en todas las capacidades: para alta desde 512 I/O hasta 8192 I/O de la familia de controladores PLC-5 como son 5/11 al 5/86; para mediana desde 20 I/O hasta 4096 I/O de la familia SLC como son el 5/01 al 5/05 y el lanzamiento de un controlador programable para cubrir el mercado de 16 I/O hasta 32 I/O con el Micrologix 1000. Ventajas Un controlador programable con un tablero convencional tiene muchas ventajas de uso principalmente porque el diseñador de un sistema se despliega de los dispositivos discretos y utiliza al controlador programable para remplazarlos. Algunas de estás ventajas son:            

Alta Flexibilidad Poco mantenimiento Fácil programación Espacio reducido Facilidades de comunicación Bajo consumo de energía Aplicación universal Auto diagnóstico Fácil detección de fallas Expandibilidad Confiabilidad Capacidad para manejar una amplia variedad de tipo de señales digitales y análogas.

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Configuración de un sistema basado en la familia SLC-500 Estructura externa de un sistema SLC-500 Básicamente este tipo de sistemas se conforma por un chasis, fuente de poder, procesador (CPU), módulos de entradas y salidas (E/S), una interfase de operación, programación y/o monitoreo.

Figura 2 Componente de un sistema SLC-500

Estos sistemas tienen capacidad para configuraciones de E/S de hasta 3 chasis (30 ranuras). Los procesadores modulares SLC500 ofrecen un rendimiento efectivo general del sistema con tiempos rápidos, proporcionando una respuesta rápida en aplicaciones de alta velocidad. Proporciona un superior rendimiento efectivo del sistema. Lista maestra de componentes La ventaja de implementar este tipo de sistemas, es que existe una amplia gama de módulos de E/S. El sistema modular 1746 ofrece más de 46 tipos de módulos, permitiéndole personalizar su solución de control de acuerdo a las necesidades Fuentes de poder: 1746-P1 1746-P2 1746-P3 1746-P4

Fuente de poder, 120/240 volts CA 2A Fuente de poder, 120/240 volts CA 5A Fuente de poder, 24 volts CD 3.6A Fuente de poder, 120/240 volts CA 10A

Chasis : 1746-A4 1746-A7 1746-A10

4-slot 7-slot 10-slot

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1746-A13 13-slot Procesadores SLC 500:

Figura 3 Procesadores SLC-500

Es pecificación Memoria del programa Capacidad de E/S Chasis/ranuras

SLC 5/01

SLC 5/02

SLC 5/05

480 discretas 3/30

64K (1747-L543, 1747-L553) 960 discretas 3/30

Batería de litio – 2 años

Batería de litio – 2 años

Batería de litio – 2 años

Batería de litio – 2 años

EPROM Flash

EPROM Flash

EPROM Flash

RSLogix 500, 6200, AI 500, APS 52

EEPROM o UVPROM RUN, FAULT, FORCED I/O, BATTERY LOW, COMM. RSLogix 500, 6200, AI 500, APS 71

RUN, FAULT, FORCED I/O, BATTERY LOW, DH-485, RS-232 RSLogix 500, 6200, AI 500, APS 85

RUN, FAULT, FORCED I/O, BATTERY LOW, DH+, RS-232 RSLogix 500, 6200, AI 500, APS 85

RUN, FAULT, FORCED I/O, BATTERY LOW, ENET, RS-232 RSLogix 500

8ms/K

4.8ms/K

1ms/K

0.9ms/K

0.9 ms/K

4 s

2.4 s

0.44 s

0.37 s

0.37 s

Punto por punto

DH-485

DH-485

DH-485

DH+, DH-485

Ethernet, DH-485

RIO

N/A

1746-I/O, 1794 Flex I/O, 1791 Block I/O, 1747SN Scaner

1746-I/O, 1794 Flex I/O, 1791 Block I/O, 1747SN Scaner

1746-I/O, 1794 Flex I/O, 1791 Block I/O, 1747SN Scaner

1746-I/O, 1794 Flex I/O, 1791 Block I/O, 1747SN Scaner

Nivel Device

N/A

DeviceNet con 1747-SN Scaner

DeviceNet con 1747-SN Scaner

DeviceNet con 1747-SN Scaner

DeviceNet con 1747-SN Scaner

RS-232

N/A

N/A

Reloj/calendario de tiempo real Swich de llave

N/A

N/A

DF1- full-duplex, DF1 half-duplex maestro o esclavo, ASCII, DH-485 Sí

DF1- full-duplex, DF1 half-duplex maestro o esclavo, ASCII, DH-485 Sí

DF1- full-duplex, DF1 half-duplex maestro o esclavo, ASCII, DH-485 Sí

N/A

N/A

REM, RUN ,

REM, RUN,

REM, RUN,

Indicadores LED

Programación

Instrucciones de programación Tiempo de exploración típica Ejecución de bits (XIC) Comunicación

EEPROM o UVPROM RUN, FAULT, FORCED I/O, BATTERY LOW

SLC 5/04 16K (1747-l541, 1747-L551) 960 discretas 3/30

Opciones de memoria de reserva

4K

SLC 5/03 8K (1747-L531) 16K (1747-L532) 960 discretas 3/30

RAM estándar

1K (1747-l511) 4K(1747-l514) 256 discretas 3/30 Condensador 2 semanas Batería de litio – 2 años

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PROG

PROG

Módulos de I/O: • Módulos de entrada 1746-IA4 1746-IA8 1746-IA16 1746-IM4 1746-IM8 1746-IM16 1746-IB8 1746-IB16 1746-IB32 1746-IV8 1746-IV16 1746-IV32 1746-IG16

Módulo de 4 entradas, 100/120 volts CA Módulo de 8 entradas, 100/120 volts CA Módulo de 16 entradas, 100/120 volts CA Módulo de 4 entradas, 200/240 volts CA Módulo de 8 entradas, 200/240 volts CA Módulo de 16 entradas, 200/240 volts CA Módulo de 8 entradas, sink 24 volts CD Módulo de 16 entradas, sink 24 volts CD Módulo de 32 entradas, sink 24 volts CD Módulo de 8 entradas, fuente 24 volts CD Módulo de 16 entradas, fuente 24 volts CD Módulo de 32 entradas, fuente 24 volts CD Módulo de 16 entradas TTL, 5 volts CD

• Módulos de salida 1746-OA8 1746-OA16 1746-OB8 1746-OB16 1746-OB32 1746-OW4 1746-OW8 1746-OW16 1746-OG16

Módulo de 8 salidas, triac 120/240 volts CA Módulo de 16 salidas, triac 120/240 volts CA Módulo de 8 salidas, transistor sink 10-50 volts CD Módulo de 16 salidas, transistor sink 10-50 volts CD Módulo de 32 salidas, transistor sink 10-50 volts CD Módulo de 4 salidas relay, 10-250 volts CA / 10-125 volts CA Módulo de 8 salidas relay, 10-250 volts CA / 10-125 volts CA Módulo de 16 salidas relay, 10-250 volts CA / 10-125 volts CA Módulo de 16 salidas TTL, 5 volts CD

• Módulos de entradas y salidas 1746-IO4 1746-IO8 1746-IO12

Módulo combinado 2 entradas y 2 salidas relay, 100/120 VCA Módulo combinado 4 entradas y 4 salidas relay, 100/120 VCA Módulo combinado 6 entradas y 6 salidas relay, 100/120 VCA

• Módulos especiales 1746-NI4 1746-NIO41 1746-NIO4V 1746-NO4I 1746-NO4V 1746-NT4 1746-BAS 1746-HSCE

Módulo analógico de 4 entradas, voltaje/corriente Módulo analógico de 2 entradas y salidas, corriente Módulo analógico de 2 entradas y salidas, voltaje Módulo analógico de 4 salidas, corriente Módulo analógico de 4 salidas, voltaje Módulo de entradas para termopares/mV Módulo Basic Módulo contador encoder de alta velocidad

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• Módulos especiales de comunicación o interfase 1747-SN 1747-SDN 1747-DSN 1747-ASB 1747-DCM 1747-KE

Módulo explorador de E/S remota DeviceNet Scanner Módulo explorador de E/S distribuida Módulo adaptator de entradas y salidas remotas Módulo de comunicación directa Módulo de interfase DH-485/DF1

• Dispositivos periféricos 1747-AIC 1747-DTAM 1747-PT1 1747-PIC

Módulo aislado para ligas de comunicación Módulo de acceso a la tabla de datos Terminal de programación de mano Convertidor DH-485

Estructura interna de un sistema SLC-500 

Arquitectura del procesador

La arquitectura interna del procesador se compone de los siguientes elementos:

Figura 4 Arquitectura básica del procesador

Memoria En el controlador programable está implícito una secuencia de instrucciones, o programas y datos que se requieren sean grabados en alguna parte. Este lugar se conoce como memoria. Se pueden definir dos categorías de memoria una en forma permanente como no volátil y otra memoria de trabajo que no requiere ser permanente, es decir volátil. Dentro de los tipos de memoria podemos mencionar: 

La memoria ROM (Read Only Memory), es solo de lectura diseñada para grabar permanentemente un programa fijo y que no deba ser alterado bajo ninguna circunstancia.



La memoria RAM (Random Access Memory), es de lectura/escritura, diseñada para que la información contenida en ella pueda escribirse o

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leerse. Es volátil, es decir que al desenergizarse toda la información contenida en ella se borra. 

La memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), es tipo de memoria es de lectura y escritura no volátil, es decir que al desenergizarse la información contenida en ella permanece.

La información se almacena en la memoria en forma de palabras, una pa labra es un conjunto de 16 bits o 2 bytes. El bit es la unidad mínima de almacenamiento de información, que contiene un dígito binario (0 o 1). El byte es un conjunto de 8 bits. La memoria de los controladores programables SLC-500 esta dividida por archivos residentes y memoria libre. Archivos residentes en la memoria del procesador Archivos de datos El procesador soporta hasta 256 archivos de datos, y cada archivo tiene la capacidad para almacenar 256 elementos. Un elemento utiliza una, dos o tres palabras dependiendo del tipo de archivo. Número de archi vo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-255

Letra

Ti po de archi vo

O I S B T C R N F o reservado Transferencia de info rmación Disponible para b it, timer, contador, control, entero, etc.

Salidas Entradas Estatuís Bit Temporizadores Contadores Estructuras de control Enteros Punto flotante

Nota Para modelos 5/03, 5/04 y 5/05 el número de archivo 8, s e asigna a información punto flotante, para los modelos 5/01 y 5/02 este espacio esta reservado. Los procesadores 5/03, 5/04 y 5/05 pueden manejar dos tipos de arc hivos adicionales ASCII (A) y ASCII string (S T), asignables en el espacio disponible ( No. de archivo del 10 al 255).

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Direccionamiento de algunos archivos Salidas (0): O :e . s / b

Ejemplos:

Número de terminal (0 al 15) Bit delimitador Número de palabra Delimitador de palabra Número de slot (1 al 31) Salida

O:5.1/0 O:3/15 O:7.0/6

Entradas (1): I :e . s / b

Salida 16 slot 5 Salida 15 slot 3 Salida 6 slot 7

Ejemplos:

Número de terminal (0 al 15) Bit delimitador Número de palabra Delimitador de palabra Número de slot (1 al 31) Entrada

I:4.1/0 I:2/15 I:8.0/6

Entrada 16 slot 5 Entrada 15 slot 3 Entrada 6 slot 7

Bits inte rnos (3): Existen dos posibilidades para direccionar los bits internos. Caso 1 B f :s/b

Caso 2 B f / b

Número de bit (0 al 15) Bit delimitador Número de palabra Delimitador de elemento Número de archivo (3 por default ) Archivo tipo bit

B3:1/8 o B3/24 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 B3:0 B3:1 B3:2 B3:252 B3:254 B3:256

Número de bit (0 al 15) Bit delimitador Número de archivo (3 por default) Archivo tipo bit

B3:256/ 15 o B3/4095

Enteros (7): N f :e / b

Número de bit (0 al 15) Bit delimitador Número de elemento (0 al 255) Delimitador de elemento Número de archivo (7 por default ) Archivo tipo entero

Punto flotante (8): F f :e

Número de elemento (0 al 255) Delimitador de elemento Número de archivo (8 por default) Archivo tipo punto flotante

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Archivos de programa Número de archi vo 0 1 2-255 3-255

Descripción Sistema Reservado Escalera Disponible para: Subrutinas de programación Rutinas de falla Subrutinas de interrupción Subrutina de interrupción de entrada discreta Subrutinas de interrupción de suceso de E/S

El archivo de programa 1 se utiliza para programar el diagrama de funciones secuenciales (SFC). No esta disponible para almacenar diagramas escalera. El archivo de programa 0 está reservado para almacenar un “password” y la identificación del programa. El archivo del programa 2 almacena el programa principal escalera. El número de palabras disponible es la diferencia entre la capacidad máxima de memoria del procesador y el número de palabras utilizado por los archivos. 

Operación del procesador

Uno de los conceptos más importantes de un controlador programable es el principio del scan (barrido), el cual describe la forma en que se resuelve la lógica de programación que se ha implementado. Primeramente el controlador se encarga de leer el estado de todas las señales de entradas que tiene conectadas a él, después resuelve la lógica del programa de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha y finalmente actualiza en forma física el estado de las salidas conectadas y controladas por el mismo. Esto se conoce como tiempo de scan el cual se divide en I/O scan (barrido de entradas y salidas) y en program scan (barrido del programa). Este barrido se mide en milisegundos por K word de memoria programada. Teoría del barrido

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El controlador programable tiene un watchdog timer para verificar que el procesador no se quede ciclado en el programa o que tenga alguna falla. En caso de no ejecutarse el scan el watchdog resetea al procesador, apaga las salidas y pone al SLC en estado de default por seguridad. El SLC el watchdog es de 100 milisegundos, este valor viene definido de fabrica pero puede ser ajustado en el archivo de estatus.

Opciones de Comunicación y protocolo DH-485 El canal DH-485 es una opción de conexión física que ofrece:     

velocidades de comunicación de hasta 19.2 K baudios aislamiento eléctrico a través del módulo 1746- AIC longitud de red máxima de 1,219m (4,000 ft) especificaciones eléctricas RS-485 conexión de cable Belden 9842 entre nodos

Además este canal ofrece soporte a la red de comunicación DH-485. Este tipo de red tiene capacidad de hasta 32 dispositivos (nodos). El manejo de este protocolo nos permite el control de los estados de datos y del procesador, conjuntamente con la carga y descarga de cualquier dispositivo localizado en la red; transferencia de información entre los procesadores SLC y/o dispositivos de comunicación semejante.

DH+ (Data Highway Plus) El canal DH+ es una opción de conexión física que ofrece:    

velocidades de comunicación de hasta 57.6 K baudios aislamiento incorporado longitud de red máxima de 3,048 m (10,000 ft) conexión de cable Belden 9863 entre nodos

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Este canal da soporte a la red de comunicación DH+. Este protocolo en términos de operación es similar al DH-485, con diferencia que puede soportar hasta 64 dispositivos (nodos). El procesador SLC/04 tiene la capacidad para comunicación Data Highway Plus (DH+), lo cual es una ventaja proporcionando comunicación de alta velocidad e integración sin interrupciones con la red más amplia de PLC-5

RS-232 El canal RS-232 ofrece:     

velocidades de comunicación de hasta 19.2 K baudios aislamiento incorporado longitud de red máxima de 15.24 m (50 ft) especificaciones eléctricas RS-232C soporte de módem

Este canal da soporte a los protocolos: DF1 full-duplex, DF1 half-duplex esclavo, ASCII y DH-485. El protocolo DF1 full-Duplex (también llamado protocolo punto a punto DF1) permite que dos dispositivos se comuniquen entre ellos uno a la vez. Este protocolo permite: la transmisión de información a través de módem, comunicación entre productos de Allen –Bradley y productos de terceros. El protocolo DF1 half-duplex esclavo proporciona una red de derivaciones múltiples, de un solo maestro/esclavos múltiples, con capacidad para 72 dispositivos (nodos), Este protocolo también proporciona soporte de módem y es ideal para aplicaciones SCADA (Control Supervisor y Adquisición de Datos) debido a la capacidad de red. Ya que éste es un protocolo maestro/esclavo, tiene que haber un dispositivo en la red que esté ejecutando un protocolo maestro DF1 half-duplex. El protocolo ASCII proporciona conexión a otro dispositivos ASCII, tales como lectores de código de barras, básculas impresoras y otros dispositivos inteligentes.

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Para dar soporte al protocolo DH-485 se requiere de una interfase 1747-PIC, para convertir de RS-232 a DH-485.

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