Rslogix
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Descripción: Addon...
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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE COACALCO
ESTANDARIZACION DE INSTRUCCIONES ADD-ON EN PLC´s SERIE 5000 COMPACT LOGIX ALLEN BRADLEY
V. MEMORIA DE RESIDENCIAS PROFESIONALES PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN MECATRÓNICA PRESENTA
ABRAHAM TORAL ROMERO
COACALCO DE BERRIOZABAL, MÉX. 08, 2015
Acta de Revisión.
Agradecimientos: 1
Resumen de Contenido.
Un PLC permite controlar un proceso o realizar una secuencia de acciones de manera automática a partir de un programa definido por el usuario. Esto lo realiza ejecutando en forma ciclica una secuencia de instrucciones que, a partir de la información que llega a sus entradas desde los sensores, deciden cuando conmutar sus salidas, donde se encuentran conectados los acutuadores.
En el mercado
existen muchos fabricantes de PLC´s, que ofrecen controladores con diferentes características y precios. Uno de los fabricantes de PLC´s más importantes a nivel mundial es Rockwell Automation, el cual ofrece controladores de la familia Control Logix que son ideales para aplicaciones de proceso, movimiento, discretas y de alta disponibilidad. Estos controladores
usan
el
software
de
programación
RSLOGIX
5000.
Estos
controladores en conjunción con el software de programación ofrecen una herramienta de estandarización llamada Add-on Instruction. Las instrucciones Add-on permiten recopilar la lógica más habitualmente utilizada en forma de conjuntos de instrucciones reutilizables, similares a las instrucciones ya incorporadas en los controladores de la familia Control Logix. Esto ahorra tiempo, ya que facilita la reutilización del código y en conjunción con otras herramientas como el software de programación de HMI favorece estandarización de proyectos más coherentes. Una HMI es una interfaz, que permite al operador la interacción con la máquina, las HMI (Interfaz Hombre Máquina) permiten que el usuario u operador del sistema de control o supervisión, interactué con los procesos, que visualize o modifique sus variables. Rockwell Automation ofrece en el mercado el terminal Panel View Plus 1000 el cual es una interfaz optima que ofrece al programador herramientas de para estandarizar sus proyectos a través del software FACTORY TALK VIEW. Un conjunto de cuatro Display de la aplicación del terminal Panel View 1000 en conjunto con la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0” forman el “Alarm Management 3
Display” que permite al programador o al encargado de mantenimiento realizar una gestión del tipo de respuesta que generara cada alarma, al PLC que en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, compara las alarmas generadas en tiempo real con la configuración de los Display mencionados, permiten seleccionar si cualquier alarma genera: parar en modo manual, parar de emergencia, parada en modo automático, o si la alarma genera una alarma acústica. Esta investigación consta de cuatro capítulos, los cuales se mencionan a continuación: Capítulo 1. PLC (Controlador Lógico Programable): Establece los antecedentes de la automatización industrial, muestra las distintas definiciones de PLC de diferentes autores, se menciona la clasificación de PLC´s del mercado actual, además muestra los diferentes lenguajes de programación para PLC y sus principales características. Capítulo 2. HMI (Interfaz Hombre Máquina): Menciona las distintas definiciones de HMI citadas por diferentes autores, sus principales características y la clasificación de las HMI de la actualidad, las formas de comunicación de las HMI, y las reglas del diseño de aplicaciones HMI. Capítulo 3. Add-on Instructions de RSLOGIX 5000. En este capítulo se definen las principales características y elementos de las Add-on Instructions, y la importancia de sus elementos. Capítulo 4. Resultados Se muestra la documentación y resultados de la investigación, las principales características del Add-on, y la definición de las características de la aplicación de la terminal HMI.
Índice General
Introducción................................................................................................................1 Justificación................................................................................................................4 Objetivos......................................................................................................................6 Objetivo General.........................................................................................................7 Objetivos Específicos.................................................................................................7
Problemática específica a resolver.......................................................................8 Alcances y Limitaciones.........................................................................................11 Alcances...................................................................................................................12 Limitaciones..............................................................................................................13
Marco Teórico...........................................................................................................14 Capítulo 1. PLC (Controlador Lógico Programable)................................................15 1.1. Conceptos Básicos........................................................................................16 1.1.1.
Antecedentes Históricos..........................................................................16
1.1.1.1. Historia de la Automatización Industrial...................................................16 1.1.1.2. Evolución del PLC (Programable Logic Controller)...................................18 1.1.2. ¿Qué es un PLC?........................................................................................20 1.1.3. Campos de Aplicación.................................................................................21 1.1.4. Ventajas y Desventajas................................................................................22
1.2. Estructura de un PLC....................................................................................24 1.2.1. Componentes de la estructura básica de un PLC..........................................25 1.2.1.1. Unidad Central de Proceso (CPU)..........................................................25 1.2.1.2. Memoria del PLC (Controlador Lógico Programable)...............................27 1.2.1.3. Interfaces de entradas y salidas.............................................................30 1.2.1.4. Fuente de Alimentación..........................................................................31
5
1.3. Clasificación de los PLC´s.............................................................................33 1.3.1. Cantidad de Entradas y Salidas....................................................................33 1.3.2. Estructura...................................................................................................33
1.4. Funcionamiento.............................................................................................35 1.4.1. Tiempo de Barrido.......................................................................................35 1.4.2. Ciclo de funcionamiento...............................................................................36 1.4.3. Desbordamiento del tiempo de ejecución......................................................37
1.5. Lenguajes de Programación..........................................................................38 1.5.1. Lenguajes Booleanos y Lista de Instrucciones..............................................41 1.5.2. Diagramas De Contactos.............................................................................45 1.5.3. El Diagrama lógico......................................................................................48 1.5.4. Lenguajes de Alto Nivel...............................................................................50
Capítulo 2. HMI (Interfaz Hombre Máquina)............................................................54 2.1. Definición de la HMI (Interfaz Hombre Máquina)..........................................55 2.2. Características de la HMI (Interfaz Hombre Máquina)..................................56 2.3. Clasificación de la HMI (Interfaz Hombre Máquina)......................................57 2.4. Comunicación................................................................................................59 2.5. Diseño de la HMI (Interfaz Hombre Máquina)...............................................60 2.5.1. Análisis y Modelación de Tareas...................................................................61 2.5.2. Aspectos de Diseño.....................................................................................62 2.5.3. Reglas para el Diseño de Interfaces.............................................................64 2.5.4. Consideraciones para el Diseño...................................................................67
Capítulo 3. Add-on Instructions de RSLOGIX 5000.................................................68 3.1. ¿Qué son las Add-on Instructions?...............................................................69 3.2. Componentes de un Add-on Instructions......................................................70 3.1.1. Ficha de Información General......................................................................71 3.2.2. Parámetros del Add-on Instruction................................................................72 3.3.3. Local Tags..................................................................................................73 3.3.4. Data Types.................................................................................................74 3.3.5. Logic Routine..............................................................................................74
3.3. Diseño de un Add-on Instruction...................................................................75 3.3.1. Consideraciones en el proceso de creación de un Add-on Instruction.............75 3.3.1.1. Parámetros del Add-on Instruction..........................................................77 3.3.1.2. Local Tags.............................................................................................78 3.3.1.3. Utilización de la Instrucción....................................................................79 3.3.2. Proceso de creación de un Add-on Instruction...............................................80
Capítulo 4. Resultados.............................................................................................81 4.1. Procedimiento y descripción de las actividades realizadas..........................82 4.1.1. Documentación: Add-on Instructions y HMI terminal PanelView Plus 1000......82 4.1.2. Programación de Add-on Instructions...........................................................83 4.1.3. Programación de la aplicación HMI terminal..................................................84 4.1.4. Puesta en marcha de los proyectos (Prueba y depuración)............................84
4.2. Resultados.....................................................................................................85 4.2.1. Add-on Instructions......................................................................................85 4.2.1.1. Alarm Management “ALM100_v.2.0”.......................................................85 4.2.1.1.1. Función Del Add-on..............................................................................85 4.2.1.1.2. Descripción del Funcionamiento..............................................................86 4.2.1.1.3. Parámetros Input / Output......................................................................86 4.2.1.1.4. Estructura del Add-on............................................................................89 4.2.1.1.5. Versiones Anteriores.............................................................................92 4.2.1.1.6. Llamada de la Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0” ...........93 4.2.1.1.7. Ventajas de la Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”...........96
4.2.2. Aplicación HMI terminal Panel View plus 1000..............................................97 4.2.2.1. Barras de herramientas..........................................................................99 4.2.2.1.1. Barra de estado...................................................................................99 4.2.2.1.2. Barra de menú...................................................................................100
4.2.2.2. Main Display.......................................................................................102 4.2.2.3. Alarm Management Display..................................................................107 4.2.2.4. Organigrama de las pantallas...............................................................110
7
Conclusiones...........................................................................................................111 Referencias.............................................................................................................113 Anexos......................................................................................................................116 A. Puesta en Marcha de los Proyectos...............................................................117 B. Modelado: Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker.....120 C. Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.........................124 D. Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker........................148
Glosario....................................................................................................................168
Índice de Figuras.
Figura 1.1.
Diagrama de Bloques de la estructura interna de un PLC (Controlador Lógico Programable).
Figura 1.2.
Diagrama de Bloques de la estructura interna de la CPU (Unidad Central de Proceso).
Figura 1.3.
Equivalencias entre algunas instrucciones Booleanas lógicas y Diagramas de contactos.
Figura 1.4.
Símbolo normalizado para el lenguaje de Diagramas Lógicos.
Figura 1.5.
Algunos de los principales símbolos del lenguaje de Diagramas Lógicos.
Figura 1.6.
Ejemplo de programación con lenguaje de Alto Nivel.
Figura 2.1.
2711P Terminal PanelView Plus 600, Allen Bradley.
Figura 2.2.
Ejemplo de una red de comunicación industrial de un sistema de supervisión HMI.
Figura 3.1.
Ejemplo de un bloque Add-on “ALM100_v.2.0”.
Figura 3.2.
Ejemplo de una la ficha de Información General de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation,
(2014). Figura 3.3.
Ejemplo de una la ficha de Edición de Parámetros de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation,
(2014). Figura 3.4.
Ejemplo de una la ficha de Edición de Local Tags de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation,
(2014).
9
Figura 3.5.
Parte de la rutina lógica utilizada en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 3.6.
Parámetros utilizados en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 3.7.
Barra de herramientas de instrucciones en el software RSLOGIX 5000.
Figura 3.8.
Llamada del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 4.1.
Estructura Generada por la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 4.2.
Llamada del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, con la estructura “Alarms” definida en su interfaz.
Figura 4.3.
Lógica del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, renglón donde se muestra el filtrado de las Alarmas acústicas.
Figura 4.4.
Lógica del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, filtrado de las Alarmas: manuales, automáticas, emergencia y acústicas.
Figura 4.5.
Estructura con el tipo de dato generado por la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 4.6.
Asignación de condiciones de Alarma.
Figura 4.7.
Llamada de Add-on y asignación de Estructura de alarmas.
Figura 4.8.
Asignación
de las
condiciones
de paro
Manual y de
Emergencia. Figura 4.9.
Terminal HMI Panel View Plus 1000, proyecto LanfranchiColgate-Depucker.
Figura 4.10.
Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura 4.11.
Barra de Estado y sus principales elementos.
Figura 4.12.
Barra de Menú y sus principales elementos.
Figura 4.13.
Elementos de Navegación mostrados en la Barra de Menú.
Figura 4.14.
Diferentes estados de la máquina mostrados por el Indicador de la barra de menú.
Figura 4.15.
Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura 4.16.
Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura 4.17.
Main Display con indicadores de paro de emergencia activados.
Figura 4.18.
Main Display con un indicador de puertas abiertas activado.
Figura 4.19.
Main Display con un indicador de Inicio del “ciclo Home”.
Figura 4.20.
Display Metipuck Parameters, acercamiento desde la Main Display.
Figura 4.21.
Manual Mask Display.
Figura 4.22.
Automatic Mask Display.
Figura 4.23.
Emergency Mask Display.
Figura 4.24.
Acoustic Mask Display.
Figura 4.25.
Organigrama de Display para las aplicaciones de terminales HMI.
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Figura A.1.
Línea de Producción: Proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck, Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura A.2.
Carrusel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura A.3.
Carrusel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura A.4.
Starwheel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura A.5.
Tablero Eléctrico del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura B.1.
Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker con puertas de seguridad.
Figura B.2.
Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker con puertas de seguridad, Vista Superior.
Figura B.3.
Sistema de Extracción Depucker Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura B.4.
Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck con puertas de seguridad.
Figura B.5.
Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck con puertas de seguridad, Vista Superior.
Figura B.6.
Sistema de Ordenamiento de botellas Metipuck Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.1.
Portada del Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
Figura C.2.
Dimensiones
externas
del
Tablero
Eléctrico
Proyecto:
Tablero
Eléctrico
Proyecto:
Lanfranchi-Colgate-Metipuck. Figura C.3.
Dimensiones
internas
del
Lanfranchi-Colgate-Metipuck. Figura C.4.
Dimensiones Superiores del Panel de Control Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.5.
Dimensiones
Laterales
del
Panel
de
Control
Proyecto:
Lanfranchi-Colgate-Metipuck. Figura C.6.
Parte de la Lista de Materiales Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
Figura C.7.
Servomotor Carrusel Metipuck, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.8.
Servomotor Starwheel, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.9.
Inverter Motor, Motor de la banda de entrada de Puck, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.10.
Alimentación de Motores Directos, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.11.
Alimentación 24Vdc / 120Vca Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
Figura C.12.
Contactores Térmicos Motores Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
13
Figura C.13.
Módulos
SMC
de
Electroválvulas,
Twister
1
Proyecto:
Lanfranchi-Colgate-Metipuck. Figura C.14.
Circuito de Seguridad de Emergencias Proyecto: LanfranchiColgate-Metipuck.
Figura C.15.
Circuito de Seguridad de Puertas Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
Figura C.16.
Circuito de Seguridad de Jog Proyecto: Lanfranchi-ColgateMetipuck.
Figura C.17.
Circuito del Módulo PILZ de Seguridad Proyecto: LanfranchiColgate-Metipuck.
Figura C.18.
Configuración del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.19.
Configuración del Módulo de entradas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.20.
Configuración del Módulo de entradas / Salidas Analógicas del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.21.
Configuración del PLC OMRON esclavo Proyecto: LanfranchiColgate-Metipuck.
Figura C.22.
Configuración del Módulo de Salidas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.23.
Configuración de cables de comunicación del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura C.24.
Posición de Componentes Layout de la Máquina Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura D.1.
Portada del Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.2.
Dimensiones
externas
del
Tablero
Eléctrico
Proyecto:
Tablero
Eléctrico
Proyecto:
Lanfranchi-Colgate-Depucker. Figura D.3.
Dimensiones
internas
del
Lanfranchi-Colgate-Depucker. Figura D.4.
Posicionamiento de la Botonera de Control en el Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.5.
Parte de la Lista de Materiales Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.6.
Inverter Motor, Motor del Carrusel Depucker, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.7.
Alimentación de Motores Directos, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.8.
Alimentación 24Vdc / 120Vca Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.9.
Contactores Térmicos Motores Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.10.
Configuración Sensor óptico de la Banda Ordenadora Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.11.
Módulos
SMC
de
Electroválvulas,
Depucker
Proyecto:
Lanfranchi-Colgate-Depucker.
15
Figura D.12.
Circuito de Seguridad de Emergencias Proyecto: LanfranchiColgate-Depucker.
Figura D.13.
Circuito de Seguridad de Puertas Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.14.
Circuito de Seguridad de Jog Proyecto: Lanfranchi-ColgateDepucker.
Figura D.15.
Circuito del Módulo PILZ de Seguridad Proyecto: LanfranchiColgate-Depucker.
Figura D.16.
Configuración del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.17.
Configuración del Módulo de entradas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.18.
Configuración del Módulo de Salidas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.19.
Configuración de cables de comunicación del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura D.20.
Posición de Componentes Layout de la Máquina Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Índice de Tablas.
Tabla 1.1.
Instrucciones Básicas del Tipo Booleano disponibles en algunos PLC.
Tabla 1.2.
Equivalencias entre algunas instrucciones Booleanas lógicas y Diagramas de contactos.
Tabla 1.3.
Algunas instrucciones del intérprete BASIC disponibles en algunos autómatas comerciales.
Tabla 3.1.
Local
Tags
utilizadas
en
la
Add-on
Instruction
“ALM100_v.2.0”. Tabla 4.1.
Descripción de Input Parameters de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Tabla 4.2.
Descripción de
Output Parameters de la Add-on
Instruction “ALM100_v.2.0”. Tabla 4.3.
Descripción general de los elementos de navegación de la barra de menú.
Tabla 4.4.
Elementos principales de la Main Display y sus principales características.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Introducción La automatización es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinaria y/o procesos industriales gestionados a través de la programación. Gracias a la automatización es posible la optimización de un proceso de manera que puede mejorar aspectos como: repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Uno de los elementos principales de la automatización es la programación, ya que es el elemento responsable de controlar, interpretar y generar todas las variables que intervienen dentro del proceso de la automatización de un sistema. La herramienta más utilizada en la industria es el PLC (controlador lógico programable) el cual es un dispositivo electrónico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, el cual nos proporciona una alta confiabilidad, gran eficiencia y
Introducción
flexibilidad para la programación de los procesos automatizados de la industria. Existen diversos fabricantes de PLC´s, los cuales ofrecen controladores con diferentes características y precios. Uno de los fabricantes de PLC´s más importantes a nivel mundial es Rockwell Automation, el cual ofrece PLC´s a través de la marca Allen Bradley una serie de controladores de la familia Compact Logix, los cuales proporciona un control de aplicaciones de alta velocidad, de alto rendimiento, estos controladores son programados a través del software RSLOGIX 5000. Las Add-on Instructions son una herramienta creada por Allen Bradley para el software RSLOGIX 5000 con la finalidad de optimizar la programación de PLC´s de la Familia Compact Logix a través la reutilización de código, además permiten realizar una estandarización para todos los proyectos que utilicen RSLOGIX 5000, dando como resultado una programación más coherente y ordenada, ya que todas las
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instrucciones funcionaran del mismo modo, independientemente de quien sea la persona responsable del proyecto. Otro de los elementos de la automatización industrial es la HMI (Interfaz Hombre Máquina), una herramienta proporcionada por Rockwell Automation y en específico la familia de terminales Panel View Plus, los cuales son una interfaz entre el operador y la máquina o un sistema de visualización, supervisión, y control de las variables que ocurren en los procesos de producción. Gracias al software de programación FACTORY TALK VIEW es posible crear una interfaz fácil y entendible para el operador, además de proporcionar herramientas para crear estándares de aplicaciones HMI, estas herramientas permiten exportar entre las diferentes aplicaciones: variables locales de la aplicación, variables externas, objetos Base, Display y Parámetros. Con esta herramienta se pueden reducir notablemente los tiempos de programación y por lo tanto se reducen pérdidas de capital debido a los paros de producción por diseño o mantenimiento de maquinaria. La empresa MATICORP S. de R.L. de C.V. al ser una empresa dedicada a la automatización industrial requiere de la optimización de la programación en los diversos procesos y sistemas que ofrece, con la finalidad aumentar la flexibilidad del código para ser reutilizado por cualquiera de sus programadores y en cualquiera de sus proyectos, además de reducir el tiempo de Programación con la finalidad de reducir los costos. Este proyecto contiene una descripción de
la estructura
y
funcionamiento de las Add-on Instructions, además se muestra el desarrollo del estándar creado para las aplicaciones de terminales HMI, propuestas como solución para optimizar la Programación de los diversos proyectos que tiene la empresa. Además de aplicar los estándares propuestos para optimizar dos proyectos de la empresa.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
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Justificación MATICORP S. de R.L. de C.V. es una empresa experta en maquinaria automática y tecnología industrial, la cual ofrece a sus clientes sus servicios para la creación de software PLC, y Programación de HMI. La empresa LANFRANCHI S.R.L. requirió de los servicios de MATICORP S. de R.L. de C.V. para la Programación y puesta en marcha de los proyectos LanfranchiColgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker, los cuales son dos máquinas diseñadas para utilizar como controlador principal PLC´s de la Familia ControlLogix, en específico PLC 1756-L71, el cual es programado a través del software RSLOGIX 5000, el cual cuenta con una herramienta llamada Add-on Instructions, que resuelve la problemática principal de la empresa, que es: la falta de flexibilidad en la Programación de las máquinas, creación de diferentes códigos de Programación en las máquinas, por lo que se requieren grandes cantidades de tiempo para la puesta en marcha de las máquinas.
Justificación
Otro de los problemas a los que la empresa debe enfrentarse es la ubicación de los clientes, un ejemplo de esto es LANFRANCHI S.R.L la cual se ubica en la ciudad de Parma en Italia, lo que genera altos costos a la empresa por la manutención de el o los programadores que realicen el arranque de la máquina. Las Add-on Instructions permiten optimizar la programación, a través la reutilización de código, además permiten realizar una estandarización para todos los proyectos que utilicen el software RSLOGIX 5000, dando como resultado una programación más coherente y ordenada, ya que todas las instrucciones funcionaran del mismo modo, independientemente de quien sea la persona responsable del proyecto resolviendo así la principal problemática de la empresa.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
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Objetivos Objetivo General. Estandarizar y optimizar la Programación de PLC’s de la serie 5000 COMPACT LOGIX de ALLEN BRADLEY a través de la reutilización de código, mediante el uso de las Add-on Instructions de RSLOGIX 5000, con el fin de ahorrar tiempo en la Programación, ya que permite crear proyectos más coherentes y ordenados, ya que los programas funcionaran del mismo modo y con independencia de quién sea la persona responsable del proyecto. Crear un estándar en las aplicaciones para terminales Panel View Plus HMI, a través de las herramientas que proporciona el software de programación FACTORY TALK VIEW, dichas herramientas permiten exportar entre las diferentes aplicaciones: variables locales de la aplicación, variables externas, objetos Base, Display y Parámetros, así todas las aplicaciones de la empresa tendrán la misma base.
Objetivos
Objetivos Específicos. 1. Documentación del uso de Add-on Instructions para la Programación de PLC’s de la serie 5000 COMPACT LOGIX 2. Creación de Add-on Instructions para el manejo de: alarm management, para la Programación de los proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-ColgateDepucker. 3. Estandarización de la Programación de aplicación de HMI terminal panel view plus 1000 con el software Factory Talk View Machine Edition v.7.0 para los proyectos: Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker a través del manejo de Add-on Instructions, con el fin de crear un estándar para ser reutilizado en cualquier proyecto
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
4. Puesta en marcha de los proyectos: Lanfranchi-Colgate-Metipuck / LanfranchiColgate-Depucker.
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Problemática específica a resolver La creación de un estándar en la programación de PLC´s, exportando bloques con funciones específicas, permitirá al programador agilizar la programación de máquinas o sistemas de producción y facilitara el entendimiento de la programación a los programadores que no estén familiarizados con el proceso o la máquina, con esto la puesta en marcha de las máquinas se agilizara reduciendo el tiempo de entrega, los paros por instalación o mantenimiento, y disminuyendo considerablemente las pérdidas de producción. El uso de Add-on Instructions permitirá un mantenimiento más rápido de las máquinas o de los procesos de producción, debido a su código estándar y la los bloques de instrucción y a la fácil identificación de sus variables, será posible corregir de manera más fácil las áreas o condiciones en las que se debe corregir el código del programa.
Problemática específica a resolver
La optimización de código de programación, producida al crear un estándar con las Add-on Instructions, permite al programador identificar los errores en el código, la organización de sus Tags locales, parámetros de entrada, parámetros de salida y condiciones de funcionamiento le dan al operador la ventaja de realizar una depuración más rápida del código del programa. La programación de las subrutinas del PLC carecen de la gran flexibilidad que tienen las Add-on Instruction, ya que las subrutinas al ser copiadas a otro proyecto o a otra rutina, no permiten mover las Tags o los parámetros ya que estos podrían no ajustarse a la nueva rutina por su tipo de dato, tamaño o dimensión, además se exponen al ajuste de sus condiciones o de su lógica, en cambio al exportar un Addon Instruction esta conservara su lógica y sus parámetros, lo que debe ajustarse es
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
la lógica del programa para poder funcionar con el Add-on, esta flexibilidad le permite ser utilizada en diferentes proyectos. Crear una base estándar para poder exportar las Tags normalizadas para funcionar en todas las aplicaciones, la ventaja de la exportación de los Display permite agilizar la programación de HMI, reduciendo el tiempo de programación de la aplicación y el programador destinaria la mayor parte del tiempo de programación a la configuración de comunicaciones del terminal. Por lo expuesto anteriormente, se requiere crear un estándar en los programas, ya que al no utilizar las Add-on Instructions y utilizar subrutinas en todo el código del programa, se pierden ventajas como: la reutilización de código, optimizar la programación al tener bloques funcionales capaces de ser colocados en cualquier punto del programa, ahorrar tiempo en la programación, por lo que al utilizar las Addon Instructions y al exportarlas es posible crear proyectos más coherentes y ordenados, para que funcionen del mismo modo y con independencia de quién sea la persona responsable del proyecto. Se requiere crear una programación de PLC en los proyectos de la empresa la cual tiene que ser más rápida y barata, lo que nos permitirá abrir la puerta a nuevos proyectos para la empresa.
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Alcances y Limitaciones Alcances. 1. Esta investigación abarca únicamente su documentación desarrollo y diseño de las Add-on Instructions implementadas únicamente a PLC´s de la marca Allen Bradley de la Familia 5000 Compact Logix. 2. La base estándar de la aplicación de terminales HMI de esta investigación será diseñada únicamente para ser utilizada en las terminales Panel View Plus 1000. 3. El diseño de funciones de las Add-on Instructions será basada únicamente en las funciones de las máquinas diseñadas por Lanfranchi SRL, las cuales se limitan a tres tipos: Reodenadores de Botellas, Transportes Aéreos de Botellas y Volteadores de vaciado de botellas. 4. Por políticas de privacidad de la
empresa,
en
esta
Alcances y Limitaciones
investigación se desarrollara y mencionar el proceso de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
5. Las Add-on Instruction serán depuradas durante la puesta en marcha de los proyectos: Lanfranchi-Colgate-Metipuck y Lanfranchi-Colgate-Metipuck; en las instalaciones de la empresa Lanfranchi SRL. 6. El desarrollo del estándar de programación PLC, es un parteaguas en una nueva etapa de relaciones comerciales para las empresas MATICORP S. de R.L. de C.V y Lanfranchi SRL, ya que estos dos proyectos son el inicio de una serie de 10 proyectos de programación PLC, que se tienen contemplados para el futuro.
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Limitaciones. 1. Falta de experiencia en el manejo de Add-on, al ser un proyecto nuevo se tiene como limitación la falta de experiencia, lo que genera más errores y más tiempo en la creación del proyecto. 2. Al ser la primera versión de las Add-on están expuestas a errores de funcionamiento, por lo que estima que se crearan hasta 2 versiones de las Add-on que tendrán un correcto funcionamiento. 3. El proyecto debe ser un estándar para la Programación de la empresa, y las Addon son una herramienta única del software RSLOGIX 5000, lo que limita la utilización del código solo a la marca Allen Bradley, lo mismo ocurre con el estándar de la aplicación creada para la terminal HMI que se programa con el software FactoryTalk View Machine Edition v.7. 4. La base estándar de la aplicación de terminales HMI, solo puede ser utilizada en terminales del modelo Panel View Plus 1000. 5. Las políticas de la empresa limitan a esta investigación al solo permitir mostrar el proceso de diseño de solo una de las 15 Add-on Instruction creadas con el fin de la estandarización de los proyectos de la empresa Lanfranchi.
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Marco Teórico
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Capítulo 1. PLC (Controlador Lógico Programable) 1.1. Conceptos Básicos. 1.1.1. Antecedentes Históricos. 1.1.1.1. Historia de la Automatización Industrial.
La automatización industrial a través de los años ha dado lugar a un importante avance de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo de la electrónica, y la programación: la introducción de las computadoras, y sobre todo el control y la regulación de sistemas y procesos. Antes de la integración de las computadoras existieron diferentes procesos con los cuales se buscaba regular y controlar los sistemas de producción; dichos procesos se enumeran a continuación:
Capítulo 1. PLC (Controlador
1. Lógica
Lógico Programable)
cableada: Consiste en interconectar relés con los elementos de entrada y salida para que, a base de conexiones en serie y en paralelo de elementos, al final se obtenga el automatismo deseado. Se dispone de diversos elementos: relés de conmutación, contactores, relés de funciones lógicas, temporizadores, relés de control, etc. 2. Lógica neumática: Se basa en usar aire comprimido y diversos tipos de elementos: válvulas distribuidoras, detectores, pulsadores y pilotos neumáticos, válvulas biestables, cilindros neumáticos, válvulas de funciones lógicas, etc. Tiene la ventaja de que no se ve afectada por las interferencias electromagnéticas pero necesita mucho espacio y crea un ruido importante; además, es necesario un compresor. La distribución del aire comprimido es más compleja que la de la energía eléctrica a causa del diámetro de los tubos y del radio mínimo de curvatura. 15
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3. Lógica estática discreta: Poco después de la aparición de los transistores se empezaron a usar circuitos electrónicos para realizar las funciones. Los diseñadores montaban circuitos con resistencias, transistores y diodos a fin de tener un sistema de control automático. Este método tenía el inconveniente de que era preciso un cambio de niveles de tensión entre la potencia y la lógica pero en circuitos complejos significaba una importante reducción de volumen; además, el uso de componentes estáticos disminuía los problemas ya que no había ningún contacto móvil que se pudiese desgastar; esto les permitía también una mayor velocidad de respuesta. 4. La lógica estática integrada: Con la aparición de los circuitos integrados las antiguas puertas con circuitos compactos se sustituyeron por circuitos integrados con una mayor reducción de volumen. Con el tiempo la mayor parte de la lógica se redujo a dos familias: la TTL (a 5 volts) y la CMOS (habitualmente a 12 volts). Se pueden encontrar circuitos integrados con las principales funciones: puertas lógicas, biestables, temporizadores, contadores, selectores, decodificadores, etc . Con la ventaja de que el volumen ocupado por el automatismo es menor que en todos los casos anteriores. 5. La lógica estática programada: La lógica estática permite compactar mucho los circuitos pero tiene el inconveniente, de la gran dificultad de modificación. Para solucionar los problemas de la lógica estática (y de la lógica cableada) se utilizan los sistemas basados en microprocesador que permiten una mayor reducción del circuito electrónico y que sea programable; de esta forma la modificación de las relaciones lógicas es relativamente sencilla. 6. El ordenador de proceso:
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Como mejora de los sistemas basados en microprocesador aparece el ordenador de proceso, parecido al ordenador de gestión pero preparado para funcionar en ambiente industrial y equipado con entradas y salidas. Presenta la ventaja adicional de estar capacitado para realizar cálculos complejos. 7. Controlador lógico Programable: Ante la problemática causada por los diversos métodos de automatización existentes aparecieron los autómatas programables (o PLC, Programable Logic Controller, controlador programable por lógica). Inicialmente se concibieron como circuitos electrónicos basados en un microprocesador que tenían que funcionar como una lógica estática pero de manera que las funciones a realizar fuesen programadas y, por tanto, fácilmente modificables. A fin de que la programación y el mantenimiento fuesen posibles sin una formación informática del personal, la inmensa mayoría de los equipos permitían una programación a base de reproducir un diagrama de relés. 1.1.1.2. Evolución del PLC (Programable Logic Controller).
Los PLC's se introdujeron por primera vez en la industria en 1960, por la necesidad de eliminar el gran costo que se producía al reemplazar el complejo sistema de control basado en relés y contactores. Cuando hay cambios en los requerimientos de producción, éstos involucran al sistema de control. Estas modificaciones llegan a ser muy caras si los cambios requeridos son frecuentes. Debido a que los relés son aparatos mecánicos, éstos tienen una vida limitada que obliga a apegarse a estrictos programas de mantenimiento. El encontrar las fallas en uno de estos sistemas, es una tarea complicada cuando involucra una cantidad importante de relés. Bedfor Associates propuso algo llamado Controlador Modular Digital (MODICON) a la General Motors. Al mismo tiempo, otras compañías propusieron esquemas basados
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en computadoras, uno de los cuales fue PKP-8. El MODICOM 084 llegó a ser el primer PLC en producción a escala comercial. Estos nuevos controladores debían ser fáciles de programar por los ingenieros de mantenimiento o de planta. También debían ser capaces de funcionar en los agresivos ambientes industriales. La forma de lograr esto fue usar técnicas de programación con las que los programadores estaban familiarizados y reemplazar los relés mecánicos con elementos electrónicos de estado sólido. A mediados de los 70, los microprocesadores convencionales cedieron la potencia necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los pequeños PLC's. Por cada modelo de microprocesador había un modelo de PLC basado en el mismo. No obstante, el modelo 2903 de AMD fue de los más utilizados. Las habilidades de comunicación comenzaron a aparecer en 1973. El primer sistema fue el bus MODBUS de (MODICON). El PLC podía ahora dialogar con otros PLC's y en conjunto podían estar aislados de las máquinas que controlaban. También podían enviar y recibir señales de tensión variables, entrando en el mundo analógico. Desafortunadamente, la falta de un estándar acompañado con un continuo cambio tecnológico ha hecho que la comunicación de PLC's sea un gran océano de sistemas físicos y protocolos incompatibles entre sí. En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP (Manufacturing Automation Protocol) de General Motors. También fue un tiempo en el que se redujeron las dimensiones del PLC y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales en vez de los clásicos terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple relé. En los 90 se ha visto una reducción gradual en la introducción de protocolos nuevos, y la modernización de las capas físicas de algunos de los protocolos más populares que sobrevivieron a los años 80. El último modelo ha tratado de reunir los lenguajes 18
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de los PLC bajo un estándar internacional único. Ahora se cuenta con controladores programables con función de diagramas de bloques, lista de instrucciones, lenguajes de programación C o texto estructurado, todo al mismo tiempo. 1.1.2. ¿Qué es un PLC? A continuación se mencionan las diferentes definiciones de PLC (Programable Logic Controller) que se encuentran en libros y documentos tecnológicos: “Un autómata programable industrial (API) o Programable Logic Controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los sensores y el programa lógico interno, actuando sobre los actuadores de la instalación” (Sevilla, 2001) “Programable Logic Controller (Controlador Lógico Programable) es un equipo electrónico, el cual realiza la ejecución de un programa de forma cíclica. La ejecución del programa puede ser interrumpida momentáneamente para realizar otras tareas consideradas más prioritarias, pero el aspecto más importante es la garantía de ejecución completa del programa principal.” (Automación Micromecánica s.a.i.c, 2014) “Un PLC permite controlar un proceso o realizar una secuencia de acciones de manera automática a partir de un programa definido por el usuario. Esto lo realiza ejecutando en forma ciclica una secuencia de instrucciones que, a partir de la información que llega a sus entradas desde los sensores, deciden cuando conmutar sus salidas, donde se encuentran conectados los acutuadores.” (Daneri, 2008) Según lo define la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de los Estados Unidos: un PLC (Programable Logic Controller) es un dispositivo digital electrónico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, permitiendo la implementación de funciones específicas como ser: lógicas, secuenciales, 19
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temporizadas, de conteo y aritméticas; con el objeto de controlar máquinas y procesos. 1.1.3. Campos de Aplicación. El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy
extenso.
La
constante
evolución
del
hardware
y
software
amplía
constantemente este campo, para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control y señalización. Por tanto, su aplicación abarca
desde
procesos
de
fabricación
industriales
de
cualquier
tipo
a
transformaciones industriales, o control de instalaciones, entre otras. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, hace que su eficacia se aprecie principalmente en procesos en que se producen necesidades tales como: 1. Espacio reducido. 2. Procesos de producción periódicamente cambiantes. 3. Procesos secuenciales. 4. Maquinaria de procesos variables. 5. Instalaciones de procesos complejos y amplios. 6. Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso. Ejemplos de aplicaciones generales: 1. Maquinaria industrial de plástico. 2. Máquinas transfer. 3. Maquinaria de embalajes. 20
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4. Maniobra de instalaciones: instalación de aire acondicionado, calefacción. 5. Instalaciones de seguridad. 6. Señalización y control. 1.1.4. Ventajas y Desventajas. Sabemos que no todos los autómatas ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, ello es debido, principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado
y
las
innovaciones
técnicas
que
surgen
constantemente.
Tales
consideraciones obligan a referirse a las ventajas que proporciona un autómata de tipo medio. Ventajas 1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos, debido a que no es necesario dibujar previamente el esquema de contactos, es preciso simplificar las ecuaciones lógicas, ya que por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande. 2. La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega. 3. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. 4. Mínimo espacio del tablero donde se instala el autómata programable. 5. Menor costo de mano de obra de la instalación.
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6. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías. 7. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata. 8. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo de cableado. 9. Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción. Desventajas: 1. Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido. Esta capacitación puede ser tomada en distintos cursos, inclusive en universidades. 2. El costo inicial.
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1.2. Estructura de un PLC. Un PLC (Controlador Lógico Programable) se compone esencialmente de los siguientes bloques: 1. Unidad Central de Proceso o Control, CPU. 2. Interfaces de entradas y salidas. 3. Memorias Internas. 4. Memorias de Programa. 5. Fuente de Alimentación. El diagrama de bloques de la Figura 1.1 muestra la estructura interna de un PLC (Controlador Lógico Programable).
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Tecnológico de Estudios Superiores de Coacalco Figura 1.1. Diagrama de Bloques de la estructura interna de un PLC (Controlador Lógico Programable).
1.2.1. Componentes de la estructura básica de un PLC. 1.2.1.1. Unidad Central de Proceso (CPU).
La
CPU
(Central
Processing
Unit),
construida
alrededor
de
un
sistema
microprocesador, es la encargada de ejecutar el programa de usuario y ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas/salidas. Adicionalmente, puede también establecer comunicación con periféricos externos, como son la unidad de programación, monitores LED/LCD o TRC, otros autómatas, ordenadores, etcétera. Para ejecutar el programa, la CPU adquiere sucesivamente las instrucciones una a una desde memoria, y realiza las operaciones especificadas en las mismas. El funcionamiento
es,
salvo
escasas
excepciones,
de
tipo
interpretado,
con
decodificación de las instrucciones cada vez que son ejecutadas. Esta decodificación puede realizarse mediante un sistema de lógica estándar con microprocesador más memoria, puede estar microprogramada por hardware (cableada) en el propio procesador, según diseño propio del fabricante utilizando tecnologías personalizadas. La Figura 1.2 muestra los bloques fundamentales de una CPU, donde se muestran los siguientes: 1. ALU. (Aritmetic Logic Unit): encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas (combinaciones y/o sumas, comparaciones, etc.). 2. Acumulador: que almacena el resultado de la última operación realizada por la ALU. 24
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3. Flags, o indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo, negativo, resultado cero, etc.): El estado de estos flags puede ser consultado por el programa. 4. Contador de programa, PC («Program Counter»): encargado de la lectura de las instrucciones de usuario y, por tanto, de la secuencia de ejecución. Esta secuencia puede ser modificada con el juego de instrucciones de sallo.
5. Decodificador de instrucciones y secuenciador: cableado y/o programado, donde se decodifican las instrucciones leídas en la memoria y se generan las señales de control. 6. Programa ROM monitor del sistema: donde se almacena la secuencia de puesta en marcha, las rutinas de test y de error en la ejecución, etc. Opcionalmente, un cariucho de memoria ROM externa, que contendría una ampliación del intérprete incorporado, a fin de que la CPU pudiera decodificar y ejecutar instrucciones complejas o escritas en lenguajes de programación más potentes.
Figura 1.2. Diagrama de Bloques de la estructura interna de la CPU (Unidad Central de Proceso).
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1.2.1.2. Memoria del PLC (Controlador Lógico Programable).
Los PLC tienen que ser capaces de almacenar y retirar información, para ello cuentan con memorias. Las memorias son miles de cientos de localizaciones donde la información puede ser almacenada. Estas localizaciones están muy bien organizadas. En las memorias el PLC debe ser capaz de almacenar: 1. Dalos del proceso:
Señales de planta, entradas y salidas.
Variables internas, de bit y de palabra.
Datos alfanuméricos y constantes.
2. Datos del control:
Instrucciones de usuario (programa).
Configuración del autómata (modo de funcionamiento, número de entradas/salidas conectadas, etc.).
En general, toda esta información, incluyendo el programa de usuario, está contenida en memorias de semiconductor. Una memoria de semiconductor es un dispositivo electrónico capaz de almacenar datos binarios (señales de niveles altos y bajos, “unos” y “ceros” denominadas bits), que pueden ser leídos posición a posición (bit a bit), o por bloques de ocho (byte) o dieciséis posiciones (Word): 1. Un bit es una posición de memoria que puede tomar valor “0” o “1”: 2. Un byte son 8 posiciones de memoria agrupadas. 3. Una palabra o Word son 16 posiciones de memoria agrupadas.
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Una clasificación de memorias, atendiendo a sus características de lectura y escritura, podría ser la que aparece a continuación:
1. Memorias de lectura/escritura (RAM): Pueden ser leídas y modificadas cuantas veces sea necesario a través de los buses internos, y de forma rápida. Sus inconvenientes son su relativamente baja densidad de integración (poca capacidad de almacenamiento) y, sobre todo, su carácter volátil, que provoca la pérdida de información cada vez que cae la tensión de alimentación. Las memorias RAM se utilizan principalmente como memorias de datos internos, y únicamente como memorias de programa en el caso de que pueda asegurarse el mantenimiento de los datos con una batería exterior. 2. Memorias de sólo lectura, no reprogramables (ROM): Las memorias de sólo lectura no reprogramables, ROM, no pueden ser modificadas en ninguna forma. Dentro del autómata, las memorias ROM se utilizan para almacenar el programa monitor, que contiene las siguientes rutinas, incluidas por el fabricante: 1. Inicialización tras puesta en tensión o reset. 2. Rutinas de test y de respuesta a error de funcionamiento. 3. Intercambio de información con unidades exteriores. 4. Lectura y escritura en las interfaces de E/S. 3. Memorias de sólo lectura, reprogramables, con borrado por ultravioletas (EPROM): Las memorias reprogramables, EPROM, son memorias de sólo lectura que pueden programarse con un circuito especial, después de borrar su contenido. Las células de memoria son borradas con luz ultravioleta que penetra en el chip a través de una ventana de cuarzo en su cara superior. Este proceso obliga a su extracción del autómata y, por tanto, a la interrupción del funcionamiento. Normalmente, estas 27
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memorias se utilizan para almacenar el programa del usuario, una vez que ha sido convenientemente depurado.
4. Memorias de solamente lectura, alterables por medios eléctricos (EEPROM): Las EEPROM o memorias reprogramables son memorias de sólo lectura alterables por medios eléctricos, es decir: reprogramables sobre el propio circuito, sin necesidad de extracción y borrado exterior. Los procesos específicos de almacenamiento y borrado de las memorias EEPROM hacen que los tiempos de acceso para lectura, y especialmente para escritura, sean largos en comparación con los correspondientes a las memorias RAM/EPROM. Sin embargo, desde el punto de vista del usuario, estos inconvenientes no lo son tanto, y para él, en definitiva, las memorias EEPROM combinan la no volatilidad de las memorias ROM + EPROM con la reprogramabilidad de las memorias RAM que les permite ser modificadas directamente sobre el circuito mediante señales eléctricas. Otra clasificación de los tipos de memoria del Autómata Programable puede ser: La memoria de datos: También llamada tabla de registros, se utiliza tanto para grabar datos necesarios a los fines de la ejecución del programa, como para almacenar datos durante su ejecución y/o retenerlos luego de haber terminado la aplicación. Este tipo de memorias contiene la información sobre el estado presente de los dispositivos de entrada y salida. Si un cambio ocurre en los dispositivos
de
entrada
o
salida,
ese
cambio
será
registrado
inmediatamente en esta memoria. En resumen, esta memoria es capaz de guardar información originada en el microprocesador incluyendo: tiempos, unidades de conteo y relés internos. Memoria del usuario:
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Es la memoria utilizada para guardar el programa. El programa construido por el usuario debe permanecer estable durante el funcionamiento del equipo, además debe ser fácil de leer, escribir o borrar. Por eso es que se usa para su almacenamiento memorias tipo RAM, o EEPROM. A estas memorias se la llama memoria del usuario o memoria de programa. 1.2.1.3. Interfaces de entradas y salidas.
Generalmente los dispositivos de entrada, los de salida y el microprocesador trabajan en diferentes niveles de tensión y corriente. En este caso las señales que entran y salen del PLC deben ser acondicionadas a las tensiones y corrientes que maneja el microprocesador, para que éste las pueda reconocer. Ésta es la tarea de las interfaces o módulos de entrada o salida. 1. Dispositivos de entrada: Los dispositivos de entrada y salida son aquellos equipos que intercambian (o envían) señales con el PLC. Cada dispositivo de entrada es utilizado para conocer una condición particular de su entorno, como temperatura, presión, posición, entre otras. Entre estos dispositivos podemos encontrar: 1. Sensores inductivos 2. Sensores magnéticos 3. Sensores ópticos 4. Pulsadores 5. Termoresistencias 6. Encoders. Las interfaces de entrada se pueden clasificar en: Entradas Digitales:
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También llamadas binarias u “On-off”, son las que pueden tomar sólo dos estados: encendido o apagado, estado lógico 1 o 0. Los módulos de entradas digitales trabajan con señales de tensión. Cuando por un borne de entrada llega tensión, se interpreta como “1” y cuando llega cero tensión se interpreta como “0”. Existen módulos o interfaces de entradas de corriente continua para tensiones de 5, 12, 24 o 48 Vcc y otros para tensión de110 o 220 Vca. Entradas Analógicas: Estos módulos o interfaces admiten como señal de entrada valores de tensión o corriente intermedios dentro de un rango, que puede ser de 4-20 mA, 0-5 VDC o 0-10 VDC, convirtiéndola en un número. Este número es guardado en una posición de la memoria del PLC. Los módulos de entradas analógicas son los encargados de traducir una señal de tensión o corriente proveniente de un sensor de temperatura, velocidad, aceleración, presión, posición, o cualquier otra magnitud física que se quiera medir en un número para que el PLC la pueda interpretar. En particular es el conversor analógico digital (A/D) el encargado de realizar esta tarea. Una entrada analógica con un conversor A/D de 8 bits podrá dividir el rango de la señal de entrada en 256 valores (28). 2. Dispositivos de salida: Los dispositivos de salida son aquellos que responden a las señales que reciben del PLC, cambiando o modificando su entorno. Entre los dispositivos típicos de salida podemos hallar: 1. Contactores de motor 2. Electroválvulas 3. Indicadores luminosos o simples relés 1.2.1.4. Fuente de Alimentación.
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La fuente de alimentación proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circuitos del sistema. Un autómata programable está formado por bloques que requieren niveles de tensión y de potencia diferentes y que, además, están sometidos a condiciones ambientales de ruido electromagnético también distintas.
Por todo ello es frecuente que la alimentación se obtenga de varias fuentes separadas, procurando independizar las siguientes partes del circuito: 1. Unidad central e interfaces E/S (alimentación autómata). 2. Alimentación de entradas. 3. Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético. Esta división, salvo en pequeños compactos, suele mantenerse en todos los autómatas, que necesitan al menos de dos fuentes de alimentación independientes: 1. Alimentación del autómata (CPU, memorias e interfaces). 2. Alimentación de los emisores de señal y de los actuadores de salida. La alimentación a la CPU puede ser de continua a 24 Vcc (tensión muy frecuente en cuadros de distribución, o en alterna a 110/220 Vca. En cualquier caso, la propia CPU alimenta las interfaces conectadas a través del bus interno. La alimentación a los circuitos E/S puede realizarse, según tipos, en alterna a 48/110/220 Vca, o en continua a 12/24/48 Vcc.
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1.3. Clasificación de los PLC´s. Daneri (2008), señala que para poder establecer una clasificacion entre los diferentes PLC´s se deben considerar los siguientes aspectos: (pp. 91) 1. Cantidad de entradas y salidas. 2. Estructura. 1.3.1. Cantidad de Entradas y Salidas. Si bien no se puede establecer una clasificación exacta de acuerdo a la capacidad, los fabricantes ofrecen diversas características, tales como el tamaño de su memoria, la cantidad de puertos de comunicación, el conjunto de protocolos de comunicación que soporta, su repertorio de instrucciones, etc., que diferencian tecnológicamente unos modelos de otros. Algunas marcas además definen como parámetros de selección la cantidad máxima de entradas y salidas que el controlador puede manejar. Este indicador permite clasificar a los PLC de la siguiente forma: 1. Micro PLC: hasta 64 E/S. 2. PLC pequeño: 65 a 255 E/S. 3. PLC mediano: 265 a 1023 E/S. 4. PLC grande: más de 1024 E/S. 1.3.2. Estructura.
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Tomando como indicador la estructura del PLC se pueden clasificar en: compactos o modulares. 1. PLC Compactos: Alojan todas sus partes, tales como interfaces de entradas, de salidas, CPU y es fuente de alimentación, en un mismo gabinete. Esta construcción compacta se da solamente en controladores de baja cantidad de entradas y salidas, comúnmente llamados micro PLC. Las unidades de expansión son simplemente entradas y salidas que se vinculan al equipo compacto mediante una conexión al bus de datos. La mayor ventaja que ofrecen es su bajo costo, y las desventajas residen en las limitaciones a la hora de expandir el equipo. 2. PLC Modulares: En los modulares, su fuente de alimentación, CPU, e interfaces de entradas y salidas, son partes componibles que se arman sobre un bastidor, base de montaje o rack, permitiendo conformar un PLC según la necesidad de la aplicación. Su capacidad de ampliación es muy superior a la de los compactos y disponen de mayor flexibilidad a loa hora del montaje. Como desventaja, su construcción completa mente modular posee un mayor costo cuando se emplean poca cantidad de canales de entradas y salidas.
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1.4. Funcionamiento. Un PLC permite controlar un proceso o realizar una secuencia de acciones de manera automática a partir de un programa definido por el usuario. Esto lo realiza ejecutando en forma cíclica una secuencia de instrucciones que, a partir de la información que llega a sus entradas desde los sensores, deciden cuando conmutar sus salidas, donde se encuentran conectados los actuadores. 1.4.1. Tiempo de Barrido. Tiempo de Barrido o Scan Time: es el tiempo que demanda al PLC completar un ciclo. A cada ciclo de tareas se lo denomina Barrido o Scan. Una típica secuencia se detalla a continuación: 3. Autodiagnóstico: El autodiagnóstico se realiza cuando el PLC es conectado a tensión y es una verificación de todos sus circuitos. Si existiera algún problema el PLC emitiría alguna señal luminosa indicando el tipo de error que ha detectado. 4. Lectura del registro de entradas y creación de una imagen de las entradas en la memoria: El PLC revisa cada entrada para determinar si está encendida o apagada (entrada binaria o de dos estados) Revisa las entradas desde la primera a la última, graba estos estados en la memoria creando la imagen de las entradas para ser utilizada en el paso siguiente.
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5. Lectura y ejecución del programa: Acudiendo a la imagen de las entradas y salidas en memoria, la CPU ejecuta el programa realizado por el usuario. La ejecución del programa se realiza instrucción por instrucción y en el orden en que se determinó. Como ya se ha revisado el estado de las entradas, el programa puede tomar decisiones basado en los valores que fueron guardados. Las decisiones que toma el programa, en última instancia, corresponden a los valores que van a tomar cada una de las salidas, estos valores son almacenados en registros para ser utilizados en la etapa final. 6. Atención de las comunicaciones. 7. Actualización del registro de salidas: Renovación de todas las salidas, en forma simultánea, en función de la imagen de las mismas, obtenidas al final de la ejecución del programa. Los fabricantes en general dan el tiempo de barrido para ejecutar 1K (1024) de instrucciones de lógica booleana. Sin embargo, al no estar normalizados el tipo de instrucciones a utilizar en el ensayo, el dato no alcanza para comparar distintos PLC. Puede darse el caso de que un PLC ejecute un cierto tipo instrucciones más rápido que otro o viceversa. Para determinar en forma certera el tiempo de barrido se requiere la determinación del tiempo que le insume al procesador le ejecución de cada una de las instrucciones utilizadas, así como el tiempo consumido por las demás funciones que ejecuta la CPU. 1.4.2. Ciclo de funcionamiento. Existen dos posibilidades en cuanto al ciclo de ejecución, que el autómata esté en RUN o en STOP. En cada uno de estos casos el autómata se comporta de la siguiente manera: Autómata en RUN: 35
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El procesador ejecuta el tratamiento interno, la confirmación de entradas, el tratamiento del programa y la actualización de las salidas. Autómata en STOP: En este caso no se ejecuta el tratamiento del programa. En la mayoría de los PLC existe un indicador luminoso en la parte frontal con la leyenda de RUN, que nos muestra cuando el microprocesador está ejecutando el programa. Cuando este indicador se encuentra en apagado el controlador no está ejecutando el programa o bien se encuentra en modo Stop. Otro indicador luminoso, con la leyenda de ERROR, nos muestra cuando se ha encontrado una falla en la etapa de autodiagnóstico. En la mayoría de los casos cuando se detecta un error se detiene automáticamente la ejecución del programa. 1.4.3. Desbordamiento del tiempo de ejecución. El temporizador watchdog del controlador supervisa el tiempo de ciclo del programa del usuario. Éste no debe exceder los 150 ms, ya que de lo contrario se producirá un fallo que provoque la detención inmediata del controlador en modo de parada o stop. Las salidas en este modo se fuerzan a su estado de retorno predeterminado. Casos posibles de funcionamiento: Tiempo de ciclo < watchdog: el funcionamiento es normal, una vez finalizado el ciclo, se inicia el siguiente. Tiempo de ciclo > watchdog: el autómata pasa a STOP, los indicadores RUN y ERR parpadean y el bit del sistema %S11 pasa a 1.
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1.5. Lenguajes de Programación. En el año 2000, Balcells y Romeral señalan que un programa puede definirse como el conjunto de instrucciones, órdenes y símbolos reconocibles por el autómata a través de su unidad de programación, que le permiten ejecutar la secuencia de control deseada (pp.450). Al conjunto total de estas instrucciones, órdenes y símbolos que están disponibles para escribir un programa se le denomina lenguaje de programación del autómata. Sería deseable que la misma simbología utilizada para representar el sistema de control pudiera emplearse para programar el autómata: el ahorro de tiempo y documentación y la seguridad en el programa obtenido serían considerables. Sin embargo, esta solución no es siempre posible: el lenguaje depende del autómata empleado y de su fabricante, que decide el tipo de unidad de programación (literal, gráfica) y el intérprete (firmware) que utiliza su máquina, mientras que el modelo de representación depende del usuario, que lo elige según sus necesidades o conocimientos. Pese a ello, los lenguajes de programación de autómatas intentan ser lo más parecidos posibles a los modelos de representación usuales, a fin de facilitar la transcripción entre ambos. Así estos lenguajes pueden ser: 1. Algebraicos:
Lenguajes booleanos.
Lista de instrucciones.
Lenguajes de alto nivel.
2. Gráficos:
Diagrama de contactos. 37
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Diagrama de funciones/bloques.
Intérprete GRAFCET.
Si la representación elegida para el sistema de control es comprensible por la unidad de programación, no será necesario realizar ninguna codificación, al aceptar ésta los símbolos utilizados. En caso contrario, habrá que traducirla a un programa, según uno de los anteriores lenguajes. El programa obtenido está formado por un conjunto de instrucciones, sentencias, bloques
funcionales
y
grafismos
que
indican
las
operaciones
a
realizar
sucesivamente por el PLC. La instrucción: Representa la tarea más elemental de un programa: leer una entrada, realizar una operación AND, activar una salida, etc. La sentencia: Representa el mínimo conjunto de instrucciones que definen una tarea completa: encontrar el valor de una función lógica combinación de varias variables, consultar un conjunto de condiciones y, si son ciertas, activar un temporizador, etc. El bloque funcional: Es el conjunto de instrucciones o sentencias que realizan una tarea o función compleja: contadores, registros de desplazamiento, transferencias de información, etc. Todos estos elementos están relacionados entre sí mediante los símbolos o grafismos (algebraicos o gráficos) definidos en el lenguaje empleado. Cualquiera que sea este, las instrucciones del programa tienen la siguiente estructura: 38
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1. Campo de Operación. (¿Qué hay que hacer?) Tipo de operación:
Leer una entrada,
Formar una combinación OR,
Asignar un resultado, etc.
2. Campo de operando. (¿Con que hay que hacerlo?) Variable que interviene:
Entrada número 5,
Relé número 400,
Palabra digital WR0, etc.
En general, las instrucciones pueden ser de distintos tipos: lógicas, aritméticas, de transferencia, etc., que adoptan diferentes formas de representación según el lenguaje empleado. En algunos autómatas, el programa necesita para su correcta ejecución de una tabla de parámetros, introducida también desde la unidad de programación, que define el entorno de funcionamiento de la máquina: 1. Uso o no de entradas de reset o stop. 2. Capacidad de la memoria de usuario empleada. 3. Conexión o no en red local. 4. Variables internas a mantener contra pérdidas de tensión, etc. La tabla de parámetros es específica para cada programa, y es grabada con el mismo cuando se transfiere al autómata. 39
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1.5.1. Lenguajes Booleanos y Lista de Instrucciones. El lenguaje booleano está constituido por un conjunto de instrucciones que son transcripción literal de las funciones del algebra de Boole, a saber:
OR - Función suma lógica.
AND - Función producto lógico.
NOT – Función negación.
Complementadas con instrucciones de inicio de sentencia y asignación de resultados:
LOD - Leer variable inicial.
OUT - Enviar resultado a salida.
Y de operaciones de bloques (paréntesis):
OR LOD coloca bloque en paralelo.
AND LOD coloca bloque en serie.
En operación normal, el autómata necesita algunas otras instrucciones como ampliación del lenguaje booleano, que le permitan manejar elementos de uso común en automatización. Son éstas las instrucciones secuenciales predefinidas:
T1M - Definir un temporizador.
CNT - Definir un contador.
SET - Activar una variable binaria (unidad de memoria). 40
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RST - Desactivar una variable binaria.
Además, la mayor parte de autómatas incluyen extensiones al lenguaje booleano básico descrito, que permiten la manipulación de datos y variables digitales y la gestión del programa. Estas extensiones pueden clasificarse en: Instrucciones aritméticas
ADD - Sumar.
SBB - Restar.
MUL - Multiplicar.
DIV - Dividir.
Instrucciones de manipulación de datos:
CMP - Comparar variables digitales.
SFR - Rotaciones de bits (variables binarias).
SHIFT - Rotaciones de palabras (variables digitales).
MOV - Transferencias de datos.
BCD/BIN - Conversiones de códigos numéricos, etc.
Instrucciones de gestión de programa:
END - Fin de programa.
JMP - Salto de bloque de programa.
MCS - Habilitación de bloque de programa.
JMPSLIB - Salto a subrutina, etc.
Las instrucciones aritméticas y de manipulación de datos admiten múltiples variaciones:
Aritmética binaria o BCD.
Instrucciones lógicas sobre palabras (8 o 16 bits). 41
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Transferencias entre bloques de palabras.
Codificación a salida en 7 segmentos.
Instrucciones de direccionamiento indirecto, etc.
Al lenguaje resultante, que no puede llamarse ya booleano después de ampliarlo con estas extensiones, se le denomina: “lista de instrucciones (Instruction List)”. Algunos fabricantes amplían las capacidades de programación de sus autómatas de gama baja con estas instrucciones avanzadas, que serían de más lógica aplicación en autómatas de superiores prestaciones. El tiempo de ejecución resultante (tiempo de Scan) sobre CPU básicas desaconseja su empleo en la mayoría de ocasiones. Sin embargo, disponible ya el firmware capaz de interpretarlas, desarrollado para otros autómatas de la familia, cuesta bien poco introducirlo en las versiones básicas aunque no sea más que por motivos comerciales de competencia. La tabla 1.1 muestra un listado de las instrucciones básicas disponibles sobre algún autómata de gama media. Estas instrucciones se complementan con otras de computación, que pueden ser: Básicas:
Operandos predefinidos.
Aritmética BCD.
Avanzadas:
Operandos cualesquiera
Aritmética de 16 bits
Direccionamiento indirecto, etc.
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INSTRUCCIÓN
DESCRIPCIÓN
LOD
Lee estado de variable binaria, E/S o interna.
AND
Función lógica AND.
OR
Función lógica OR.
OUT
Envía resultado sentencia a variable binaria.
MCS
Función relé maestro de control.
MCR
Final de función de relé maestro.
SOT
SOT delecta flanco de subida de una señal.
TIM
Define un temporizador con retardo a conexión.
CNT
Define un contador incremental de sucesos.
SFR
Define un registro desplazamiento sobre n bits.
END
Indica el final de programa.
SET
Fija una variable a estado “I”.
RST
Fija una variable a estado “0”.
JMP
Inicio de salto de programa.
JEND
Final de salto de programa.
NOT
Niega o complementa una variable lógica.
ORLOD ANDLOD
Conecta dos bloques de programa en paralelo. Conecta dos bloques de programa en serie
Tabla 1.1.Instrucciones Básicas del Tipo Booleano disponibles en algunos PLC.
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1.5.2. Diagramas De Contactos. El lenguaje de contactos expresa las relaciones entre señales binarias como una sucesión de contactos en serie y en paralelo, según las equivalencias que se muestran en la tabla 1.2. Adoptado por muchos fabricantes de autómatas (norteamericanos
y
japoneses,
principalmente)
como
lenguaje
base
de
programación, el diagrama de contactos (Ladder Diagram) puede ser introducido directamente en la unidad de programación mediante un editor de símbolos gráficos. Las equivalencias de la tabla 1.2 permiten definir sobre ellos un álgebra de Boole, denominada usualmente álgebra de contactos. Normalmente este editor incluye restricciones en cuanto al número de contactos o bobinas a representar en cada línea, la ubicación de los mismos, la forma de las conexiones, etc. Siendo los contactos de relés componentes de dos estados, asignados a los valores lógicos:
0: Contacto abierto.
1: Contacto cerrado.
Función Lógica
Operación Producto lógico
Operación Suma Lógica
Operación Negación
Asignación de valor
Instrucciones Booleanas
AND
OR
NOT
OUT
Esquemas de Relés
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Diagramas de Contactos Tabla 1.2. Equivalencias entre algunas instrucciones Booleanas lógicas y Diagramas de contactos.
Las equivalencias de la tabla 1.2 permiten definir sobre ellos un álgebra de Boole, denominada usualmente álgebra de contactos. Esto significa que cualquier función lógica puede ser transcrita directa e inmediatamente a diagrama de contactos y viceversa, transcripciones de utilidad cuando se trata de visualizar gráficamente un programa escrito en lenguaje booleano. Sin embargo, el diagrama de contactos, de origen norteamericano, no nació como una posible herramienta de visualización de programas ya escritos en lista de instrucciones, sino como transcripción directa de los esquemas eléctricos de relés (circuitos de mando) de uso común en la automatización previa a la aparición de los sistemas programables. Por esta razón, los diagramas de contactos incluyen desde sus orígenes bloques funcionales que ya aparecían como elementos propios en aquellos esquemas, los temporizadores y los contadores. Utilizando estos bloques, sobre los cuales pueden definirse la base de tiempos y el tiempo final en el caso de temporizadores y el módulo de contaje y condiciones de paro y reset en el caso de contadores, el lenguaje de contactos permite programar directamente cualquier esquema eléctrico de relés. La presencia de estos bloques, de ejecución dependiente de una o más condiciones binarias, multiplica la potencia de programación sin dejar de mantener las ventajas de la representación gráfica del programa. Así, pueden programarse situaciones de automatización compleja que involucren variables digitales, registros, transferencias, comparaciones, señales analógicas, etc. Por supuesto, y al igual que ocurre con las extensiones al lenguaje booleano, no todos los autómatas, aun del mismo fabricante, pueden manejar todas las posibilidades de programación con contactos: sólo las gamas más altas acceden a la 45
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totalidad de extensiones del lenguaje, quedando las restantes limitadas al empleo de partes más o menos significativas de él. La figura 1.3 muestra un ejemplo de programación con diagrama de contactos a partir de un esquema eléctrico de arrancador estrella-triángulo (obsérvese la representación del contacto de paro, cerrado en reposo). Para mostrar la potencia de los lenguajes extendidos, se añade una condición de alarma de valor mínimo de velocidad en el eje, medida con un tacómetro (5000 r.p.m., 10 Vcc) desde la entrada analógica (0 a 10 Vcc, 10 bits) conectada en el canal 3, con visualización de un mensaje de error sobre la consola conectada al autómata.
Figura 1.3. Equivalencias entre algunas instrucciones Booleanas lógicas y Diagramas de contactos.
En muchas ocasiones, sobre todo trabajando con unidades de programación basadas en PC, el fabricante del software ya ha previsto que el usuario programe 46
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alternativamente en lista de instrucciones o diagrama de contactos: existe una correspondencia directa entre ambas formas de presentación, y puede pasarse de una a otra con órdenes sencillas de compilación/de compilación del programa 1.5.3. El Diagrama lógico. El diagrama lógico o plano de funciones es la representación de las tareas de automatización utilizando los símbolos contenidos en las normas DIN 40700 y D IN 40719, cuya forma general se presenta en la figura 1.4.
Figura 1.4. Símbolo normalizado para el lenguaje de Diagramas Lógicos.
Algunos de estos símbolos normalizados, correspondientes a las funciones más frecuentes, se muestran en la figura 1.5.
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Figura 1.5. Algunos de los principales símbolos del lenguaje de Diagramas Lógicos.
La programación por diagramas lógicos, que deriva de la representación por logigrama habitual entre los técnicos en electrónica digital, incluye como bloques normalizados algunas funciones secuenciales típicas en automatización, como temporizadores y contadores, e incluso algunos bloques combinacionales y de tratamientos
numéricos,
como
multiplexores,
demultiplexores,
sumadores,
multiplicadores, etc., pero no alcanza la multitud de funciones que han ido añadiéndose a las listas de instrucciones y diagramas de contactos, como extensiones a estos lenguajes. Por esta razón, y en sentido estricto, la programación por diagramas lógicos queda reservada a aplicaciones en las que sólo intervengan variables booleanas todo-nada, y algunos bloques secuenciales elementales: temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, etc. Esta circunstancia, unida al desconocimiento del diagrama lógico por parte del usuario habitual del autómata, explica la baja difusión de estos lenguajes de programación. Dada la inexistencia, antes comentada, de bloques normalizados para todas las posibles operaciones del autómata, los fabricantes han optado por permitir el uso, en sus consolas gráficas de los bloques de extensión definidos en el diagrama de contactos, aun trabajando bajo el entorno de diagrama lógico: el lenguaje resultante 48
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resulta un hibrido que recoge toda la potencia de programación del autómata, y en el que cada usuario puede elegir la forma de representación que prefiera para las funciones básicas (AND, OR, NOT, TIM , etc.).
1.5.4. Lenguajes de Alto Nivel. Con CPU cada vez más rápidas, más potentes y de mayor capacidad de tratamiento, los autómatas de gamas altas invaden aplicaciones poco reservadas a los miniordenadores industriales. Para estas aplicaciones, los lenguajes tradicionales en lista de instrucciones o diagrama de contactos resultan ya insuficientes, aun mejorados con las expansiones comentadas en apartados anteriores. Por esta razón, los fabricantes han desarrollado lenguajes de programación próximos a la informática tradicional, con sentencias literales que equivalen a secuencias completas de programación: son los lenguajes de alto nivel. En ellos, las instrucciones son líneas de texto que utilizan palabras o símbolos reservados (SET, AND, FOR, etc.), las operaciones se definen por los símbolos matemáticos habituales (+, *,
PRINT
PTR
READL
REM
RES PS
RES F
RESTORE
RUNE
SPC
STEP
STOP
TAB
THEN
TIMER
TO
UNLOCK 52
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UPD
USING
SET
SWAP
Tabla 1.3. Algunas instrucciones del intérprete BASIC disponibles en algunos autómatas comerciales.
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Capítulo 2. HMI (Interfaz Hombre Máquina) 2.1. Definición de la HMI (Interfaz Hombre Máquina). Algunas definiciones de diferentes autores y fuentes consultadas señalan definen que: Arenas Montaño, Castilla, & Rojas, (2010) señalan que un HMI es una interfaz que nos permite la interacción entre un humano y una máquina, las cuales varían ampliamente, desde paneles de control para plantas nucleares hasta botones de entrada en un celular. Una interfaz hombre máquina es la que permite que el usuario u operador del sistema de control o supervisión, interactué con los procesos.(pp. 01) “La sigla HMI es la abreviación en ingles de Interfaz Hombre Máquina. Los sistemas HMI
podemos
pensarlos como
una
“ventana” un
de
Capítulo 2. HMI (Interfaz Hombre Máquina)
proceso.
Esta ventana puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en una computadora.” (Universidad Nacional de Quilmes, 2008) “HMI significa “Human Machine Interface”, es decir es el dispositivo o sistema que permite el interfaz entre la persona y la máquina. Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, registradores, pulsadores, selectores y otros que se interconectan con la máquina o proceso”. (Casisa, 2014) En la actualidad, dado que las máquinas y procesos en general están implementadas con controladores y otros dispositivos electrónicos que dejan disponibles puertas de comunicación, es posible contar con sistemas de HMI bastantes más poderosos y
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eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o con las máquinas.
2.2. Características de la HMI (Interfaz Hombre Máquina). Los aspectos esenciales que se realizan en la comunicación hombre máquina son: 1. Indicación del estado del proceso: Para ello se pueden utilizar: equipos convencionales, terminales de video, impresoras, registradores, diodos emisores de luz (LED). Para la selección en pantallas se pueden emplear: mouse, teclado, lápiz óptico, touch Screen. 2. Tratamiento e indicación de alarmas (buscan informar al operador de una situación anormal): Las
alarmas
se
pueden
representar:
mediante
símbolos
que
aparecen
intermitentemente, cambios repetidos de color en el nombre de alguna variable o grupo, intermitencia de textos, mensajes, mediante el uso de videos específicos, mediante indicación sonora, utilizando impresoras para imprimir los mensajes de alarma. 3.Ejecución de acciones de mando: Estas se pueden realizar por técnicas convencionales (pulsadores, interruptores, potenciómetros, etc.), o mediante teclados, lápiz óptico, mouse, pantallas táctiles, etc. Las características del puesto de mando deben estudiarse cuidadosamente. Con el puesto de mando se debe buscar comodidad para el operador: temperatura estable, presión atmosférica ligeramente superior al exterior, muebles cómodos y funcionales, buena iluminación. 56
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2.3. Clasificación de la HMI (Interfaz Hombre Máquina). Interfaz de manipulación directa es el nombre de una clase general de interfaces de usuario, que permiten a los usuarios manipular los objetos que se les presenten, con las acciones que correspondan al menos vagamente con el mundo físico. Los siguientes tipos de interfaz de usuario son los más comunes: 1. Las interfaces gráficas de usuario (GUI): Aceptan la entrada a través de un dispositivo como el teclado de la computadora y el ratón, y proporcionar una salida gráfica en la pantalla del ordenador. Hay por lo menos dos principios diferentes utilizados en el diseño de interfaz gráfica de usuario: Interfaces de usuario orientada a objetos (OOUIs) e Interfaces orientadas a aplicaciones. 2. Interfaces basadas en Web de usuario o interfaces de usuario web (IUF): Son una subclase de interfaces gráficas de usuario que aceptan una entrada y proporcionar una salida mediante las páginas web que se transmiten a través de internet y vistos por el usuario mediante un navegador web. 3. Pantallas táctiles: Son dispositivos que aceptan una entrada a través del tacto de los dedos o un lápiz. Se utiliza en una amplia cantidad de dispositivos móviles y muchos tipos de punto de venta, procesos industriales y máquinas, máquinas de autoservicio, etc. 4. Las interfaces de línea de comandos: El usuario proporciona la entrada al escribir una cadena de comando con el teclado del ordenador y el sistema proporciona una salida de impresión de texto en la 57
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pantalla del ordenador. Utilizado por los programadores y administradores de sistemas, en los ambientes científicos y de ingeniería, y por los usuarios de computadoras personales de tecnología avanzada. 5. Las interfaces de voz del usuario: Acepta la entrada y proporciona una salida mediante la generación de mensajes de voz. La entrada del usuario se realiza pulsando las teclas o botones, o responder verbalmente a la interfaz. 6. Multi-pantalla de interfaces: El empleo de múltiples pantallas para proporcionar una interacción más flexible. Esto se emplea a menudo en la interacción de juegos de ordenador, tanto en las galerías comerciales y, más recientemente, etc. La figura 2.1 muestra un ejemplo de pantalla táctil industrial PanelView Plus 600 de la marca Allen Bradley.
Figura 2.1. 2711P Terminal PanelView Plus 600, Allen Bradley.
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2.4. Comunicación. La comunicación con los dispositivos de las máquinas o proceso se realiza mediante comunicación de datos empleando las puertas disponibles para ello, tanto en los dispositivos como en los PC´s. Actualmente para la comunicación se usa un software denominado servidor de comunicaciones, el que se encarga de establecer el enlace entre los dispositivos y el software de aplicación (HMI u otros) los cuales son sus clientes. La técnica estandarizada en estos momentos para esto se llama OPC (Ole for Process Control), por lo que contamos entonces con Servidores y Clientes OPC, sin embargo aún quedan algunas instalaciones donde se usaba DDE para este propósito, como también muchos softwares de aplicación sólo son clientes DDE por lo que lo usual es que los servidores sean OPC y DDE. En la figura 2.2 se muestra una red de comunicación industrial de un sistema de supervisión HMI.
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Figura 2.2. Ejemplo de una red de comunicación industrial de un sistema de supervisión HMI.
2.5. Diseño de la HMI (Interfaz Hombre Máquina). En la actualidad se aprecia una fuerte tendencia que se está dando por parte de los procesos industriales a la automatización de cada una de sus fases, de manera especial a la automatización de procesos, siendo esta la determinante de la calidad del producto que presente la empresa. La interfaz Humano Máquina permite la comunicación entre estos dos, transmitiéndose información, órdenes, y datos en ambos sentidos, la importación de una buena interfaz entre usuario máquina se basa en poder controlar las anomalías que se puedan dar en un tiempo determinado, pudiendo también ajustar los diversos parámetros seleccionados para el control de procesos. De esta manera la interfaz se puede convertir en una barrera debido a un pobre diseño y una escasa atención a los detalles de la tarea a realizar. Un buen programa con una interfaz pobre tendrá una mala imagen, por lo tanto es necesario conocer las pautas de diseño, normas y recomendaciones para la elaboración de un HMI apropiado, Amendaño (2008), proporciona algunos criterios necesarios para el diseño de la HMI:
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1. Análisis y Modelación de Tareas. 2. Aspectos de Diseño. 3. Reglas para el Diseño de Interfaces. 4. Consideraciones para el Diseño.
2.5.1. Análisis y Modelación de Tareas. El análisis y modelado de tareas puede aplicarse para entender las tareas que realizan comúnmente los usuarios y después orientarlas en un conjunto similar de tareas que se implementan en el contexto de interfaz hombre máquina. Esto se puede llevar a cabo mediante la observación o estudiando una especificación existente de una solución basada en computadora y obteniendo un conjunto de tareas de usuario que implante el modelo del usuario, el modelo de diseño y la percepción del sistema. Independientemente del enfoque general del análisis de tareas, el ingeniero del software debe definir y clasificar las tareas. Un enfoque es hacer la elaboración paso a paso. El modelo de diseño de la interfaz debería acomodar todas estas tareas de manera que sean compatibles con el modelo de usuario y con la percepción del sistema. Una vez que se ha definido cada tarea o acción, empieza el diseño de la interfaz. Los primeros pasos en el proceso de diseño de la interfaz se puede llevar a cabo usando el siguiente enfoque: 61
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1. Establecer los objetivos e intenciones de la tarea. 2. Analizar cada objetivo/intención en una secuencia de acciones específicas. 3. Especificar la secuencia de la acción tal y como se ejecutará a nivel de la interfaz. 4. Indicar el estado del sistema; por ejemplo, ¿cómo es la interfaz cuando se realiza una acción de la secuencia? 5. Definir los mecanismos de control, por ejemplo, los dispositivos y acciones disponibles para el usuario para alterar el estado del sistema. 6. Mostrar cómo afectan los mecanismos de control al estado del sistema. 7. Indicar como interpreta el usuario el estado del sistema por la información que le proporciona a través de la interfaz. 2.5.2. Aspectos de Diseño. Existen cuatro aspectos importantes que se deben tomar en cuenta para el diseño de la interfaz hombre máquina: tiempo de respuesta del sistema, facilidades de ayuda, manejo de la información de error y la denominación de las órdenes que deben ser analizados durante el proceso de diseño, donde los cambios son fáciles de realizar y los costos son bajos y con el fin de evitar revisiones innecesarias, retrasos en el proyecto y frustración del cliente. 1. Tiempo de respuesta: Se mide desde el momento en que un usuario realiza alguna acción de control, hasta que el software responde con la acción deseada. En el tiempo de respuesta se destacan dos características importantes: el retardo y la variabilidad. Si el retardo es grande conlleva frustración y el estrés del usuario. Y un tiempo muy pequeño que se refleja en un exceso de velocidad le lleva al usuario inevitablemente al error, ya que no le permite asimilar la información entregada.
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En tanto, la variabilidad se refiere al tiempo de respuesta medio en la ejecución de una tarea determinada, la cual debe ser constante en cada una de las acciones o respuestas que realiza. El tiempo de respuesta al que pretende llegar el equipo de trabajo se establece en la fase de planificación. 2. Facilidades de ayuda: Permiten al usuario tener mayor conocimiento acerca del software a utilizar y se divide en dos tipos: integrada y agregada. La integrada se establece durante el desarrollo de la aplicación y es sensible a los temas que se encuentran en el mismo ayudando a aumentar la amigabilidad de la interfaz. Y una agregada se añade posterior como un manual de usuario con una lista de temas relacionados. 3. Manejo de la información de error: Los mensajes de error señalan al usuario, cuando algo ha ido mal y en algunos casos los mismos no muestran información clara del error por falta de indicación real de lo que está equivocado, conllevando a la frustración del usuario. Para el establecimiento de mensajes de error se debe considerar las siguientes características:
Debe contener una descripción del problema en un idioma que pueda entender el usuario.
Debe proporcionar información de tipo retrospectiva de forma que pueda recuperarse del error.
Señalar si ha provocado alguna consecuencia negativa por ejemplo la pérdida de información, etc.
Debe ir acompañado por una señal visible. 63
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El texto no debe culpar nunca al usuario
4. Denominación de las órdenes: Antiguamente se utilizaban órdenes escritas para la interacción entre el usuario y la máquina, pero actualmente con el despliegue de ventanas, señalización y elección se trata de mejorar esta orientación de tal manera que la interacción sea la mejor.
En el diseño se debe utilizar la menor cantidad de órdenes que abrevie o simplifique el proceso que realiza el usuario para su revisión. Usando un formato con mensajes cortos y precisos que no le confunda al usuario.
Las órdenes se mantienen en pantalla hasta que continúe con el siguiente proceso con el fin de evitar que se tengan que memorizar las mismas. 2.5.3. Reglas para el Diseño de Interfaces.
Reglas del diseño de interfaces:
Dar control al usuario.
Reducir la carga de memoria del usuario.
Consistencia.
Regla 1: Dar control al usuario. El diseñador debe dar al usuario la posibilidad de hacer su trabajo, en lugar de suponer qué es lo que éste desea hacer. La interfaz debe ser suficientemente flexible para adaptarse a las exigencias de los distintos usuarios del programa. Principios: 1. Usar adecuadamente los modos de trabajo. 64
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2. Permitir a los usuarios utilizar el teclado o el mouse. 3. Permitir al usuario interrumpir su tarea y continuarla más tarde. 4. Utilizar mensajes y textos descriptivos. 5. Permitir deshacer las acciones, e informar de su resultado. 6. Permitir una cómoda navegación dentro del producto y una fácil salida del mismo. 7. Permitir distintos niveles de uso del producto para usuarios con distintos niveles de experiencia. 8. Hacer transparente la interfaz al usuario, que debe tener la impresión de manipular directamente los objetos con los que está trabajando. 9. Permitir al usuario personalizar la interfaz (presentación, comportamiento e interacción). 10. Permitir al usuario manipular directamente los objetos de la interfaz. En suma, el usuario debe sentir que tiene el control del sistema. Regla 2: Reducir la carga de memoria del usuario. La interfaz debe evitar que el usuario tenga que almacenar y recordar información. Principios: 1. Aliviar la carga de la memoria de corto alcance (permitir deshacer, copiar y pegar; mantener los últimos datos introducidos). 65
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2. Basarse en el reconocimiento antes que en el recuerdo. 3. Proporcionar indicaciones visuales de dónde está el usuario, qué está haciendo y qué puede hacer a continuación. 4. Proporcionar funciones deshacer, rehacer y acciones por defecto. 5. Proporcionar atajos de teclado (iniciales en menús, teclas rápidas). 6. Asociar acciones a los objetos (menú contextual). 7. Presentar
al
usuario
sólo
la
información
que
necesita
(menús
simples/avanzados, asistentes). 8. Hacer clara la presentación visual (colocación/agrupación de objetos, evitar la presentación de excesiva información). Regla 3: Consistencia. Permite al usuario utilizar conocimiento adquirido en otros programas. Ejemplo: mostrar siempre el mismo mensaje ante un mismo tipo de situación, aunque se produzca en distintos lugares. Principios: 1. Consistencia en la realización de las tareas: proporcionar al usuario indicaciones sobre el proceso que está siguiendo. 2. Consistencia dentro del propio producto y de un producto a otro. La consistencia se aplica a la presentación (lo que es igual debe aparecer igual: color del texto estático), el comportamiento (un objeto se comporta igual en
66
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todas partes) y la interacción (los atajos y operaciones con el mouse se mantienen). 3. Consistencia en los resultados de las interacciones: misma respuesta ante la misma acción. Los elementos estándar del interfaz deben comportarse siempre de la misma forma (las barras de menús despliegan menús al seleccionarse). 4. Consistencia de la apariencia estética (iconos, fuentes, colores, distribución de pantallas). 5. Fomentar la libre exploración de la interfaz, sin miedo a consecuencias negativas. 2.5.4. Consideraciones para el Diseño. Existen diversas guías de diseño sacadas de expertos y comités, Por citar algunas de ellas: 1. No se deben colocar demasiados objetos en la pantalla, y los que existen deben estar bien distribuidos. 2. Cada elemento visual influye en el usuario no sólo por sí mismo, sino también por su combinación con el resto de elementos presentes en la pantalla. 3. Demasiada simetría puede hacer las pantallas difíciles de leer. 4. Si se ponen objetos sin alinear, hacerlo drásticamente. 5. Elementos de tamaño y color similares se perciben como pertenecientes a un grupo.
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6. Asumir errores en la entrada del usuario. 7. Diseñar para el usuario, no para demostrar los propios conocimientos tecnológicos. 8. Unos gráficos espectaculares no salvarán a una mala interfaz. 9. No se deben colocar demasiados objetos en la pantalla, y los que existen deben estar bien distribuidos. 10. Cada elemento visual influye en el usuario no sólo por sí mismo, sino también por su combinación con el resto de elementos presentes en la pantalla.
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Capítulo 3. Add-on Instructions de RSLOGIX 5000. 3.1. ¿Qué son las Add-on Instructions? “Las instrucciones Add-on permiten recopilar la lógica más habitualmente utilizada en forma de conjuntos de instrucciones reutilizables, similares a las instrucciones ya incorporadas en los controladores Logix. Esto ahorra tiempo, ya que facilita la reutilización del código que se utiliza con más frecuencia en los proyectos y favorece, además, la creación de proyectos más coherentes, ya que todos los algoritmos de uso regular funcionarán del mismo modo, con independencia de quién sea la persona responsable del proyecto. Las instrucciones Add-on pueden crearse mediante los diagramas de contactos, diagramas de bloques funcionales y texto estructurado de los que dispone RSLOGIX 5000. Una vez creada, la instrucción Addon puede utilizarse en cualquiera de los editores de RSLOGIX 5000 sin ninguna operación adicional su
por
parte.
La
resolución
de
problemas
en
Capítulo 3. Add-on Instructions de RSLOGIX
línea en sus instrucciones Add-on se simplifica gracias a la existencia de vistas contextuales que le permiten observar la lógica de la instrucción en cada una de sus instancias. La ayuda específica para sus instrucciones facilita, así mismo, que los usuarios de las instrucciones puedan disponer de la ayuda que necesiten para ponerlas en práctica con éxito”. (Rockwell Automation, 2014) La Figura 3.1 muestra un ejemplo de un bloque Add-on “ALM100_v.2.0” realizada en RSLOGIX 5000.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Figura 3.1. Ejemplo de un bloque Add-on “ALM100_v.2.0”.
3.2. Componentes de un Add-on Instructions. Rockwell Automation (2014), menciona las partes que componen un Add-on, que al definirlos nos permitirá comprender el uso de las Add-on. Los elementos que componen una Add-on Instruction son: 1. Ventana de información general. 2. Parámetros del Add-on Instruction. 3. Local Tags. 4. Data Types. 5. Logic Routine.
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3.1.1. Ficha de Información General. La Ficha de Información General contiene la información que se puede ingresar cuando se crea la instrucción. Se puede utilizar esta ficha para actualizar esa información. La descripción, revisión, nota de revisión, y la información del proveedor se copia en la ayuda personalizada para la instrucción. La revisión no se gestiona de forma automática por el software. El usuario es responsable de definir la forma en que se utiliza y cuando se actualiza. La Figura 3.2 muestra el ejemplo de la ventana de definición de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation, (2014),
donde se
muestra la ficha Información.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Figura 3.2. Ejemplo de una la ficha de Información General de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por Rockwell Automation, (2014).
3.2.2. Parámetros del Add-on Instruction. Los parámetros definen la interfaz de instrucción; es decir, cómo aparece la instrucción cuando se utiliza. El orden parámetro define el orden en que aparecen en los parámetros de la llamada de instrucciones. La Figura 3.3 muestra el ejemplo de la ventana de definición de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation, (2014),
donde se
muestra la ficha de edición de los Parámetros de la instrucción.
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Figura 3.3. Ejemplo de una la ficha de Edición de Parámetros de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por Rockwell Automation, (2014).
3.3.3. Local Tags. La ficha local Tags define las Tags que se utilizan por la lógica dentro de la instrucción Add-on y no son visibles fuera de la instrucción. Otras instrucciones Addon o programas en el proyecto no pueden acceder a estas Tags. La Figura 3.4 muestra el ejemplo de la ventana de definición de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por
Rockwell Automation, (2014),
donde se
muestra la ficha de edición de las Local Tags de la instrucción.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Figura 3.4. Ejemplo de una la ficha de Edición de Local Tags de un Add-on Instruction; ejemplo proporcionado por Rockwell Automation, (2014).
3.3.4. Data Types. Los parámetros y local Tags se utilizan para definir el tipo de datos que se utiliza cuando se ejecuta la instrucción. El software construye el tipo de datos asociado. El software ordena a los miembros del tipo de datos que corresponden a los parámetros en el orden que los parámetros se definen. Las local Tags se agregan como miembros ocultos. 3.3.5. Logic Routine.
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La rutina lógica de la Add-on Instruction define la funcionalidad principal de la instrucción. Es el código que se ejecuta cada vez que la instrucción se llama. A continuación se muestra la interfaz de una instrucción Add-On, y su rutina lógica primaria que define lo que hace la instrucción. La Figura 3.5 muestra una parte de la rutina lógica utilizada en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 3.5. Parte de la rutina lógica utilizada en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
3.3. Diseño de un Add-on Instruction. 3.3.1. Consideraciones en el proceso de creación de un Add-on Instruction. Para el desarrollo de una instrucción Add-On, se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos: 1. Funcionalidad de las Instrucciones. Las instrucciones complejas tienden a tener aplicaciones altamente específicas y no son reutilizables, o necesita extensa configuración en el código de soporte. Al igual que con las instrucciones incorporadas, para las Add-on Instructions se tiene que 76
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realizar el código de soporte de manera modular. Se debe considerar cómo se utilizará la instrucción y se debe administrar la complejidad de interfaz para el usuario o para la aplicación final. 2. La encapsulación. Las Add-on Instructions están diseñados para encapsular totalmente el código y los datos asociados con la instrucción. La lógica dentro de una instrucción Add-On utiliza sólo los parámetros y variables locales definidas por la definición de la instrucción. No hay acceso a la programación directa del controlador o a las Tags del programa. Esto permite que la Add-on Instruction sea un componente independiente, que se pueda ejecutar en cualquier aplicación que se llame mediante la interfaz de parámetros. Puede ser validada una vez y luego bloqueada para evitar ediciones. 3. Seguridad de una Add-on Instruction. El programador tiene la ventaja de restringir el acceso al código de un Add-on Instruction, además de volver su código de solo lectura, para evitar modificaciones en este. Una parte importante en la seguridad de un Add-on es la posibilidad de seleccionar que parte del código permanecerá oculto o si lo desea puede ocultar todo el código del Add-on.
4. Firma de la Instrucción. La firma de la instrucción, está disponible para los controladores estándar y de seguridad, le permite determinar rápidamente si el Add-on Instruction se ha modificado. Se requiere la firma de instrucción cuando se usa una Add-on Instruction en 3 funciones de seguridad SIL, y puede ser necesario para las industrias reguladas. 5. Lenguajes de programación. Seleccione el lenguaje de programación basado en el tipo de aplicación que está desarrollando. Diagrama de contactos, Diagrama de bloques de funciones y texto 77
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estructurado son los lenguajes disponibles que se pueden utilizar para Add-on lógica de instrucciones. No se puede comparar tiempos de ejecución para la misma Add-on Instruction escrito en diferentes lenguajes de programación. Existen diferencias fundamentales sobre cómo los diferentes idiomas se ejecutan y se compilan. 6. Tamaño de la Instrucción. Las Add-on Instructions tienen una rutina lógica primaria que define el comportamiento de la instrucción cuando se ejecuta. Esta rutina lógica es como cualquier otra rutina en el proyecto y no tiene restricciones adicionales de longitud. El número total de parámetros de entrada, además de los parámetros de salida, además de etiquetas locales puede ser de hasta 512. No hay límites en el número de parámetros InOut. 7. Jerarquización de Add-on Instructions. Una Add-on Instruction puede llamar a otras Add-on Instructions en sus rutinas. Esto proporciona la capacidad de diseñar más código modular mediante la creación de instrucciones simples que pueden usarse para desarrollar una funcionalidad más compleja por las instrucciones de anidación. Las instrucciones se pueden anidar hasta siete niveles de profundidad. Las Add-on Instructions no pueden llamar a otras rutinas a través de una instrucción JSR. Se deben utilizar instrucciones anidadas si necesita funcionalidad completa que constara de múltiples rutinas. 3.3.1.1. Parámetros del Add-on Instruction.
Uno de los elementos más importantes de un Add-on Instruction son los parámetros ya que son parte fundamental de esta, debido a su función como interfaz entre el programa principal y el Add-on Instruction, estos parámetros pueden ser clasificados como: 1. Input Parameters. 2. Output Parameters.
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Se deben tomar en cuenta todas las variables externas que debe utilizar el Add-on Instruction para cumplir con el funcionamiento planeado por el programador, ya que dichas variables serán definidas como parámetros de entrada, y al ser procesados por el Add-on entregaran las variables procesadas como parámetros de salida, los parámetros deben ser definidos en la ventana de definición del Add-on en la ficha de parámetros, estos deben ser definidos de forma ordenada ya que serán mostrados en el orden en que fueron definidos, además se debe mostrar una nomenclatura clara para que puedan ser fáciles de identificar. La Figura 3.6 muestra una estructura que representa los parámetros utilizados en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Figura 3.6. Parámetros utilizados en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
3.3.1.2. Local Tags.
Son Tags creadas dentro del Add-on, pueden ser utilizadas como memorias para guardar estados, para procesar señales que no se van a utilizar fuera del Add-on, son totalmente necesarias para el funcionamiento del Add-on Instruction, es importante que el programador defina correctamente el tipo de dato que va a utilizar ya que estas pueden ser: variables de timers, contadores, etc. La tabla 3.1 muestra las Local Tags que se utilizan en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”. 79
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Nombre
Data
Descripción
Type
L_Active_Acoustic_Alarms
DINT
L_Active_Auto_Alarms
DINT
L_Active_Emerg_Alarms
DINT
L_Active_Man_Alarms
DINT
L_Last_Acoustic_Alarm
DINT
L_Ons_Reset
BOOL
Estructura utilizada para averiguar si hubo una alarma acústica. Estructura utilizada para averiguar si hubo una alarma automática. Estructura utilizada para averiguar si hubo una alarma emergencia. Estructura utilizada para averiguar si hubo una alarma manual. Estructura utilizada como memoria de la última alarma acústica. Bit utilizado como disparo durante un ciclo del programa para borrar las alarmas actuales activas.
Tabla 3.1. Local Tags utilizadas en la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
3.3.1.3. Utilización de la Instrucción.
La nueva instrucción puede utilizarse en cualquiera de los lenguajes disponibles: diagrama de contactos, bloques de funciones o texto estructurado La visualización de la instrucción se adaptará al entorno en el que esta se sitúe. La selección de atributos de parámetros realizada en la definición de parámetros determina su comportamiento de entrada, verificación y visualización en cada lenguaje. Es posible acceder a la Add-on Instruction anteriormente creada desde cualquiera de los mecanismos de edición de instrucciones normales:
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La barra de herramientas de instrucciones tiene una ficha Add-On con una lista de todas las AOI (Add-On Instructions) del proyecto. La figura 3.7 muestra la barra de herramientas de instrucciones en el software RSLOGIX 5000.
Figura 3.7. Barra de herramientas de instrucciones en el software RSLOGIX 5000.
La figura 3.8 muestra la llamada del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0” en el lenguaje de Diagrama de contactos. En el cual se asignan las Tags que requiere el Add-on.
Figura 3.8. Llamada del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
3.3.2. Proceso de creación de un Add-on Instruction. Según Rockwell Automation (2014), el proceso para crear una nueva instrucción incluye: 1. El diseño/especificación previos. Un poco de planificación obtiene grandes resultados en este paso. 2. Creación de la estructura de la instrucción: selección del lenguaje de la lógica de la instrucción, comportamiento antes y después de la exploración, control de revisiones, etc.
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3. Creación de las estructuras de Tags de la instrucción: parámetros frente a Tags locales.
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Capítulo 4. Resultados 4.1. Procedimiento y descripción de las actividades realizadas. 4.1.1. Documentación: Add-on Instructions y HMI terminal PanelView Plus 1000. Se realizó la documentación del uso de las Add-on Instructions de RSLOGIX 5000, mediante el uso de los manuales proporcionados por Allen Bradley, además de la documentación del uso de los controladores Logix5000, y documentación del uso de leguajes en los mismos controladores. Los manuales proporcionados son los siguientes: 1. Rockwell Automation. (07 de Octubre de 2014). Rockwell Automation Publication. Logix5000 Controllers Add On Instructions 1756-PM010F-EN-P. 2. Rockwell Automation. (26 de Octubre de 2014). Rockwell Automation Publication. ControlLogix
System
1756-
UM001O-EN-P.
Capítulo 4. Resultados
3. Rockwell Automation. (05 de Julio de 2008). Rockwell Automation Publication. Instrucciones generales de los controladores Logix5000 1756-RM003K-ES-P.
Además se realizó la documentación de la programación del HMI terminal PanelView Plus 1000, y también del uso del software FactoryTalk View Machine Edition v.7.0 mediante el uso de los manuales proporcionados por Allen Bradley. Los manuales proporcionados son los siguientes: 1. Rockwell Automation. (16 de Agosto de 2013). Rockwell Automation Publication. FactoryTalk View Site Edition User's Guide VIEWSE-UM006J-EN-E. 2. Rockwell Automation. (28 de Noviembre de 2009). Rockwell Automation Publication. PanelView Plus Terminals User's Manual 2711P-UM001J-EN-P
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4.1.2. Programación de Add-on Instructions. Durante el desarrollo del proyecto se realizó la programación de la Add-on Instruction Alarm Management cuya nomenclatura se definió de la siguiente manera: 1. Selección de las 3 primeras letras de la nomenclatura: “ALM” (las dos primeras letras se toman de la primera palabra: Alarm, posteriormente se toma la primera letra de la segunda palabra Management; en caso de que el nombre de la Add-on tuviera tres o más palabras se tomara la primera letra de cada una). 2. Selección de los 3 dígitos siguientes, para estos se tomara en cuenta si la Add-on es la primera programada, si es el caso se colocara el número 100, el numero cambiara si el Add-on no es funcional, es decir, si se tiene que reprogramar todo el código, entonces el primer digito cambiara al siguiente numero consecutivo, los siguientes dos dígitos son para indicar la versión de la Add-on que será reprogramada, por ejemplo del cambio de estos dígitos seria: si se debe reprogramar la Add-on “ALM100_v.1.8” la siguiente Add-on seria “ALM218_v.1.0”. 3. Para la versión de la Add-on, se indicara con la letra “v” seguida de un numero decimal, se comenzara cada versión desde: 1.0, y la continuidad de esta será: desde .1. Se cambiara de versión cada que se deba realizar una corrección en el código de la Add-on Instruction. La finalidad de crear un estándar para la nomenclatura de las Add-on, es para utilizarlas en todos los proyectos de la empresa MATICORP S. de R.L. de C.V., además se planea crear las siguientes Add-on Instructions: User Manager, Servomotors Control, Directmotors Control, Speed Management, etc.; parta ser utilizadas en los proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-ColgateDepucker. Debido a las políticas de confidencialidad de la empresa MATICORP S. de
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R.L. de C.V., solo se permitió mencionar en este trabajo al Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”. 4.1.3. Programación de la aplicación HMI terminal. Se realizó la programación de la aplicación para el HMI terminal panel view plus 1000 a través del software FactoryTalk View Machine Edition v.7.0 con el fin de crear un estándar para ser reutilizado en cualquier proyecto de la empresa, además de vincular la estandarización de la aplicación HMI y las Add-on Instructions. Con el fin de obtener un estándar en las aplicaciones HMI, se desarrollaron los siguientes elementos: 1. Imagen de Base. 2. Barra de Estado. 3. Barra de menú. 4. Iconos. 5. Indicadores de estado. 6. Display cambio de formato. 7. Parámetros del sistema. 8. Display Alarmas. 9. Display Alarm Management. 4.1.4. Puesta en marcha de los proyectos (Prueba y depuración). Se realizó la puesta en marcha de los proyectos: Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker en la empresa LANFRANCHI SRL. Además de realizar las pruebas de funcionamiento de las Add-on Instructions, realizando una depuración para su correcto funcionamiento. Después de la creación de la Add-on Instruction en su versión: Alarm Management “ALM100_v.1.0”. Además se realizaron pruebas de funcionamiento y depuración del código, para ser utilizadas por ambos proyectos, dando como resultado la
siguiente versión
funcional: Alarm Management
“ALM100_v.2.0”. 86
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4.2. Resultados. Toda la información anexa, imágenes, códigos de programación y diagramas es propiedad de intelectual de MATICORP S. de R.L de C.V. 4.2.1. Add-on Instructions. 4.2.1.1. Alarm Management “ALM100_v.2.0”.
Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”, fue creada con la finalidad de gestionar y estandarizar el manejo de las alarmas en la programación de cualquier máquina, a través de la clasificación de las alarmas en grupos y habilitándolas a través de 4 mascaras que son usadas como filtro para seleccionar si dicha alarma generara un paro en modo manual, un paro en modo automático, un paro de emergencia o si será una alarma acústica, dando como resultado un programa más estructurado y ordenado. 4.2.1.1.1. Función Del Add-on.
Alarm Management “ALM100_v.2.0” es un Add-on Instruction que gestiona, ordena y clasifica las alarmas de la máquina en grupos (Alarmas de Paro Manual, Alarmas de Paro Automático, Alarmas de Paro de Emergencia y Alarmas Acústicas), gracias a esto el programador, o el encargado de mantenimiento, tendrá la ventaja de seleccionar el tipo de respuesta que tendrá cada una de las alarmas de la máquina, todo a través de la aplicación de la terminal HMI. Será posible exportar esta Add-on Instruction, así como, cada uno de los Display de la aplicación que trabajan en conjunción con el Add-on para que ambas puedan completar sus funciones como Alarm Management en cada proyecto en el que se requiera. El desarrollo de las Addon Instructions se realizó finalidad de optimizar, estandarizar y reducir tiempo y costo en la programación de PLC´s en los diferentes proyectos de la empresa, todo esto sin importar quien sea la persona responsable de la programación de cada proyecto. 87
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4.2.1.1.2. Descripción del Funcionamiento.
La principal característica de esta Add-on Instruction es la gestión y clasificación de las alarmas en grupos, todo con la finalidad de estandarizar y facilitar su manejo para el programador. El Add-on Instruction, Alarm Management “ALM100_v.2.0” recibe como parámetro de entrada una estructura definida por el programador, esta contiene las Tags en las cuales mostraran todas las alarmas de la máquina, cada alarma es filtrada con 4 mascaras (emergencia, manual, automática, acústica) y dan como resultado alarmas que generan: paro de emergencia, paro en modo manual, paro en modo automático, las cuales además indican si la alarma genera una señal acústica o si una nueva alarma acústica se activa después de la primera, las alarmas filtradas son enviadas a la aplicación HMI, para ser mostradas en la terminal donde se mostrara como “alarma activa” al operador de la máquina. 4.2.1.1.3. Parámetros Input / Output.
1. Input Parameters: Input Parameters o parámetros de entrada, son definidos por el programador, y son procesados por el Add-on Instruction, pueden ser entradas del PLC como: botones, sensores, fotoceldas, o pueden ser entradas que escriben desde la terminal HMI. Los parámetros de entrada de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0” y sus principales características se muestran en la tabla 4.1. 2. Output Parameters: Output Parameters o parámetros de salida del Add-on son el resultado del procesamiento de los parámetros de entrada. Los Output Parameters o parámetros de salida de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0” y sus principales características se muestran en la tabla 4.2. 88
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Name
Data Type
Description
External Access
EnableIn
BOOL
Enable Input - System Defined Parameter.
Read Only
I_Current_Alarms
DINT
Es una estructura de 32 bits, cada bit es una alarma actual.
Read/Write
I_Reset
BOOL
Es un bit de entrada, al ser habilitado borra todas las alarmas activa.
Read/Write
HMI_Manual_Stop_Mask
DINT
HMI_Aut_Stop_Mask
DINT
HMI_Emerg_Stop_Mask
DINT
Es una estructura de 32 bits que se puede habilitar desde HMI, la cual filtra las 32 alarmas actuales para indicar si genera un paro en modo manual. Es una estructura de 32 bits que se puede habilitar desde HMI, la cual filtra las 32 alarmas actuales para indicar si genera un paro en modo automático. Es una estructura de 32 bits que se puede habilitar desde HMI, la cual filtra las 32 alarmas actuales para indicar si genera un paro de emergencia.
Read/Write
Read/Write
Read/Write
HMI_Acoustic_Mask
DINT
Es una estructura de 32 bits que se puede habilitar desde HMI, la cual filtra las 32 alarmas actuales para para indicar si genera una alarma acústica.
HMI_Reset_Acoustic_Mask
BOOL
Es un bit que se habilita desde HMI, el cual borra la máscara de alarmas acústicas.
Read/Write
HMI_Reset_Aut_Stop_Mask
BOOL
Es un bit que se habilita desde HMI, el cual borra la máscara de alarmas automáticas.
Read/Write
HMI_Reset_Emerg_Stop_Mask
BOOL
Es un bit que se habilita desde HMI, el cual borra la máscara de alarmas de emergencia.
Read/Write
HMI_Reset_Manual_Stop_Mas k
BOOL
Es un bit que se habilita desde HMI, el cual borra la máscara de alarmas manuales.
Read/Write
Read/Write
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Tecnológico de Estudios Superiores de Coacalco Tabla 4.1. Descripción de Input Parameters de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Name
Data Type
EnableOut
Output
Enable Output – System Defined Parameter.
Read Only
BOOL
Es un bit de salida, es la respuesta del filtrado de las alarmas actuales, indica si se generó una alarma acústica.
Read/Write
BOOL
Es un bit de salida, es la respuesta del filtrado de las alarmas actuales, indica si se generó una alarma manual.
Read/Write
BOOL
Es un bit de salida, es la respuesta del filtrado de las alarmas actuales, indica si se generó una alarma automática.
Read/Write
BOOL
Es un bit de salida, es la respuesta del filtrado de las alarmas actuales, indica si se generó una alarma de emergencia.
Read/Write
BOOL
Es un bit de salida, es la respuesta del filtrado de las alarmas actuales, indica si se generó una nueva alarma acústica.
Read/Write
O_Acoustic_Alarm
O_Man_Ok
O_Auto_Ok
O_Emerg_Ok
O_New_Acoustic_Alarm
Description
External Access
Tabla 4.2. Descripción de Output Parameters de la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
4.2.1.1.4. Estructura del Add-on
No es posible hacer referencia total al código contenido en el Add-on Instruction, ya que es propiedad de intelectual de MATICORP S. de R.L de C.V, pero en este trabajo se mencionara una parte del código y se explicaran las características principales de la estructura utilizada por Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”. En la imagen 4.1 se muestra la estructura principal del Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”.
Figura 4.1. Estructura Generada por la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Luego de definir los parámetros de entrada y salida, el programador debe definir esta estructura con el Data Type generado por el Add-on el cual contiene los parámetros mencionados anteriormente. Después de ser definida, el Add-on toma la estructura para procesarla a través de las diferentes funciones que incluye el software de programación, como es mostrado en 91
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la Figura 4.2, el Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0” es llamada en el código de una rutina del programa principal y la interfaz del Add-on requiere ingresar la estructura con el Data Type generado para poder procesarla.
Figura 4.2. Llamada del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, con la estructura “Alarms” definida en su interfaz.
El Add-on Instruction utiliza los parámetros de entrada, tomados a partir de la estructura definida por del programador y los procesa dentro de su lógica, como se muestra en la Figura 4.3, donde se muestra un renglón de la lógica del Add-on el cual es un filtro de activación de alarmas acústicas (HMI_Acoustic_Mask) aplicado a la estructura de alarmas actuales (I_Current_Alarms), el cual a través de este filtro indica al programa principal si se ha generado alguna alarma acústica (O_Acoustic_Alarm=1), en este caso el programa principal generara una alarma acústica en la máquina.
Figura 4.3. Lógica del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, renglón donde se muestra el filtrado de las Alarmas acústicas.
La figura 4.4 muestra el filtrado de los 4 tipos de alarmas: Alarma de paro en modo manual, alarma de paro en modo automático, alarma de paro de emergencia o si será una alarma acústica. 92
Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Figura 4.4. Lógica del Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, filtrado de las Alarmas: manuales, automáticas, emergencia y acústicas.
4.2.1.1.5. Versiones Anteriores.
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La versión anterior de la Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0” es la “ALM100 v.1.0”, creada el 02/09/2014. La función de esta Add-on Instruction es la misma, los cambios y mejoras en el código son: Creación de 4 Output Parameter: 1. HMI_Reset_Acoustic_Mask, 2. HMI_Reset_Aut_Stop_Mask 3. HMI_Reset_Emerg_Stop_Mask 4. HMI_Reset_Manual_Stop_Mask Dichos parámetros son 4 Tags de Reset, uno para cada mascara de alarmas, dichos parámetros realizan un borrado de su máscara correspondiente, esta función es realizada a través de 4 botones de reset en la aplicación HMI, los cuales están ubicados en cada Display de control correspondiente a cada mascara. El botón de reset en la versión “ALM100 v.1.0”, borra todas las máscaras, dificultando el trabajo del programador, ya que si se requiere reconfigurar una sola mascara, este parámetro, borrara la configuración de todas las máscaras, en la nueva versión es posible reconfigurar solo una de las máscaras sin afectar la configuración de las demás.
4.2.1.1.6. Llamada de la Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Para la llamada del Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”, en la rutina principal del programa del PLC, es necesario seguir los siguientes pasos: Paso 1. Creación de la estructura del Add-on: Crear una estructura con el tipo de dato generado por el Add-on, la cual incluye las salidas del Add-on, el reset general, las estructuras de las cuatro máscaras, el reset de las cuatro máscaras y la estructura de las alarmas actuales. La Figura 4.5 muestra la estructura generada con el tipo de dato del Add-on.
Figura 4.5. Estructura con el tipo de dato generado por la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”.
Paso 2. Asignación de cada bit de la estructura de Alarmas Actuales: Asignar a cada bit de la estructura de alarmas de la máquina las condiciones que la disparan, además de comentar cada bit de la estructura, ya que este representara a 95
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cada alarma de la máquina y con esto será más fácil su identificación. En la Figura 4.6 se muestra parte de la lógica de la rutina general del programa, donde se asignan las condiciones de alarma que disparan algunos bits de la estructura de alarmas actuales.
Figura 4.6. Asignación de condiciones de Alarma.
Paso 3. Llamada del Add-on: Llamar el Add-on y asignar las estructuras creadas a las inputs requeridas en la interfaz del Add-on. En la Figura 4.7 se asignan diferentes estructuras de Alarmas a distintas Add-on Instructions Alarm Management “ALM100_v.2.0”.
Figura 4.7. Llamada de Add-on y asignación de Estructura de alarmas.
Paso 4. Asignación de los Parámetros de salida a las condiciones de arranque: Asignar los Parámetros de salida como condiciones de arranque de la máquina, cuando se deshabilite alguno la máquina se detendrá. La Figura 4.8 muestra un 96
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ejemplo de la condiciones de Arranque de la máquina
en modo manual y las
condiciones en paro de emergencia.
Figura 4.8. Asignación de las condiciones de paro Manual y de Emergencia.
4.2.1.1.7. Ventajas de la Add-on Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”.
Eficiencia: 97
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El Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”, permite gestionar y agrupar de manera más óptima el manejo de las alarmas ya que al ser clasificadas en grupos solo es necesario agregar las condiciones que disparan la alarma y hacer la llamada de la Add-on, la eficiencia de utilizar esta Add-on es la reutilización de código. Al tener una mejor clasificación en el manejo de alarmas optimiza el mantenimiento y la programación, ya que al estar clasificadas en grupos permite hacer una mejor identificación de cada alarma y de las condiciones que la activan.
Estandarización: Favorece la creación de proyectos más coherentes, todas las Instruction Alarm Management “ALM100_v.2.0”, funcionarán del mismo modo, con independencia de quién sea la persona que programe el proyecto.
4.2.2. Aplicación HMI terminal Panel View plus 1000.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Se creó un estándar para la programación de aplicaciones HMI, para ser vinculadas con las Add-on Instructions debido a que es posible utilizar las mismas Tags, Display y objetos en todos los proyectos, lo que da como resultado una programación más ordenada y estructurada, permitiendo utilizar una aplicación como base para las terminales de los diferentes proyectos solo modificando alguno de sus elementos. Los terminales Panel View Plus 1000, son una interfaz hombre-máquina (HMI) que ejecutan aplicaciones gráficas, lo que permite al operador: el monitorear, controlar, y ver la información del estado de la máquina. La figura 4.9 muestra una terminal HMI Panel View Plus 1000, con la aplicación HMI del proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker. La figura 4.10 muestra la Main Display de la aplicación HMI del proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura 4.9. Terminal HMI Panel View Plus 1000, proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker.
99
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Figura 4.10. Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
A continuación se muestran a algunos de los elementos principales de la aplicación para los proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker. 1. Barra de estado. 2. Barra de menú. 3. Main Display. 4. Format Display. 5. Alarm Display. 6. Alarm Management Display.
4.2.2.1. Barras de herramientas.
100
Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
La aplicación Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-Colgate-Depucker, contiene 2 barras de herramientas, siempre activas que permiten al operador una mayor rapidez y una navegación sencilla. 4.2.2.1.1. Barra de estado.
La barra de estado permite al operador de la máquina conocer el estado de la terminal, esta barra muestra: la sesión activa en la interfaz, la fecha y la hora, el formato actual con en que la máquina está trabajando. Los elementos de la barra de estado se muestran en la Figura 4.11, y ahí se enumeran los diferentes elementos de la barra los cuales son: 1. Usuario Activo. 2. Fecha y Hora. 3. Formato de la Máquina.
Figura 4.11. Barra de Estado y sus principales elementos.
4.2.2.1.2. Barra de menú.
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La barra de menú permite al operador navegar entre los Display de la aplicación, además la barra de menú indica al operador el estado de la máquina (Trabajando en modo manual, Paro en Modo Manual, Trabajando en Modo Automático, Paro en Modo Manual). La visibilidad de algunos iconos depende del usuario activo, por lo que el acceso a las diferentes funciones de la aplicación y de la máquina dependerá de los permisos del usuario. La Figura 4.12 muestra la barra de menú, los principales elementos de esta barra son: 1. Iconos de Navegación. 2. Indicador de Estado de la máquina.
Figura 4.12. Barra de Menú y sus principales elementos.
La barra de menú permite que el operador navegue entre los Display mostrados en la Figura 4.13.
Figura 4.13. Elementos de Navegación mostrados en la Barra de Menú.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
La barra de menú muestra un indicador de estado de la máquina, el cual puede mostrar los siguientes estados: Trabajando en modo manual, Paro en Modo Manual, Trabajando en Modo Automático, Paro en Modo Manual. Véase la Figura 4.14.
Figura 4.14. Diferentes estados de la máquina mostrados por el Indicador de la barra de menú.
La tabla 4.3 muestra una descripción general de los elementos de navegación que proporciona la barra de menú.
Elemento de Navegación Configuration
Speed
Alarms
Manual
Format
Login / Logout
Main / Information
Descripción General Si el operador presiona este icono, la aplicación abrirá la pantalla de configuración. La visualización de esta Display depende de los permisos del usuario, en la cual se muestran dos opciones: Configuración del Programa y Configuración de la Máquina. Si el operador presiona este icono, la aplicación abrirá la pantalla de configuración de velocidad. En esta Display el operador podrá cambiar los parámetros de velocidad de la máquina dependiendo de los permisos del usuario, además del modo en el que la máquina este trabajando. Si el operador presiona este icono, la aplicación abrirá la pantalla de visualización de las Alarmas. En esta Display el operador podrá Visualizar las alarmas activas y el Historial de alarmas, además si existe una alarma activa el icono se volverá una animación intermitente. Si la máquina es cambiada a través del panel de control al Modo Manual, y el Jog está insertado en alguna de las entradas Jog de la máquina, la aplicación en el terminal HMI mostrara el icono Manual el cual permitirá acceder al Display que permite seleccionar el tipo de movimiento manual de la máquina. Al presionar el icono de Format., el operador podrá ingresar al Display de cambio de formato de la máquina, y dependiendo de los permisos del usuario se tendrá acceso a todos los parámetros de la máquina y poder editarlos Este icono permite iniciar sesión en donde el usuario podrá ver un pop-up que le permitirá ingresar su password de usuario, una vez que la sesión esta activa el icono cambiara al icono Logout que al ser presionado cerrara la sesión. En la Main Display se mostrara el icono de la Display Information, donde muestra al operador la producción actual y absoluta de la máquina. Al navegar por los diferentes Display de la aplicación el icono Information cambiara por el icono Main el cual trasladara al usuario a la Main Display.
Tabla 4.3. Descripción general de los elementos de navegación de la barra de menú.
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4.2.2.2. Main Display.
La Main Display muestra al operador de la máquina un layout general donde se muestra el estado de la máquina, como por ejemplo: la ubicación de alguna puerta, si esta ha sido abierta o la ubicación de algún paro de emergencia si este ha sido presionado; además muestra un indicador de producción, donde el operador puede ver la producción y la eficiencia de la máquina, Este Display permite al operador navegar a través del layout de la máquina, con la finalidad de mostrarle su estado. La Figura 4.15 muestra la Main Display de la aplicación del terminal HMI del proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck, y la Figura 4.16 muestra la muestra la Main Display de la aplicación HMI del proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker.
Figura 4.15. Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura 4.16. Main Display, proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker.
La Main Display contiene distintos elementos que permiten al operador una visualización más óptima de los parámetros de las diferentes secciones de la máquina. La Tabla 4.4 muestra los principales elementos de la Main Display y una descripción de sus principales características. Elemento de la Main Display
Descripción
Indicador de puertas abiertas
Si alguna puerta de la máquina es abierta, el indicador de la aplicación HMI mostrara una alerta visual, indicando la posición de la puerta abierta.
Indicador Paro de Emergencia
Si algún paro de emergencia de la máquina es presionado, el indicador de la aplicación HMI mostrara una alerta visual, indicando la posición del paro de emergencia.
Indicador “Home Machine”
Muestra al operador un indicador, si la máquina necesita iniciar el “ciclo Home”, además indica en su mensaje la fase en la que se encuentra el “ciclo Home”.
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Permite al operador encender o apagar las luces internas de la máquina.
Interruptor luz de la máquina
Indicador del Estado de Producción
Indicador de Alarma
Muestra al operador un indicador en tiempo real del cálculo de la producción de entrada, de salida y la producción mecánica.
Este icono permite al operador navegar en la pantalla de alarmas, pero cuando hay una alarma activa es un indicador que muestra una animación intermitente.Muestra al operador un zoom a detalle de cada parte importante de la máquina, mostrando sus parámetros correspondientes. Los iconos de zoom de la máquina están distribuidos por toda el layout de la Main Display.
Icono Zoom de la Máquina Tabla 4.4. Elementos principales de la Main Display y sus principales características.
La Figura 4.17 muestra la Main Display cuando algunos paros de emergencia son presionados y los indicadores de paro de emergencia muestran la alerta visual al operador.
Figura 4.17. Main Display con indicadores de paro de emergencia activados.
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Cuando se abre alguna o varias de las puertas de la máquina, la aplicación del terminal HMI muestra un indicador intermitente que está en la posición de la puerta correspondiente en la máquina, el indicador tiene como función proporcionar al operador una alerta visual, que le indique en qué posición se abrió una o varias puertas y que pueda identificarlas rápidamente. La figura 4.18 muestra el indicador de puertas abiertas activado en la Main Display.
Figura 4.18. Main Display con un indicador de puertas abiertas activado.
Para que los servomotores de la máquina puedan iniciar sus movimientos, es necesario que el operador lleve a cabo la operación de “Home Machine”, en esta operación es necesario que los servomotores lleguen a su posición 0, la aplicación de la terminal HMI tiene como función alertar al operador y proporcionarle un botón que inicie el “ciclo de Home”, en la Main Display hay un indicador que proporcional operador un mensaje de alerta para que pueda simplificar el inicio del “ciclo Home”. Como muestra la Figura 14.19, cuando la máquina inicia operaciones y no está en la 107
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posición de “Home”, muestra al operador el indicador de alerta y el botón de inicio del “ciclo home”.
Figura 4.19. Main Display con un indicador de Inicio del “ciclo Home”.
La Figura 4.20 muestra una nueva Display redirigida desde el icono zoom en el cual se puede ver una parte en específico de la máquina llamada Metipuck además de ver algunos de sus parámetros de funcionamiento.
Figura 4.20. Display Metipuck Parameters, acercamiento desde la Main Display.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
4.2.2.3. Alarm Management Display.
Un conjunto de 4 Display y la Add-on Instruction “ALM100_v.2.0” forman en conjunto el “Alarm Management Display” el cual permite al programador o al encargado de mantenimiento realizar una gestión del tipo de respuesta que generara cada alarma, enviando la configuración desde: Manual Mask Display (Veasé Figura 4.21), Automatic Mask Display (Veasé Figura 4.22), Emergency Mask Display (Veasé Figura 4.23) y el Acoustic Mask Display (Veasé Figura 4.24) al Add-on Instruction “ALM100_v.2.0”, en la cual se comparan las alarmas generadas en tiempo real y la configuración de los Display permiten seleccionar si cualquier alarma genera: parar en modo manual, parar de emergencia, parada en modo automático, o si la alarma genera una alarma acústica.
Figura 4.21. Manual Mask Display.
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Figura 4.22. Automatic Mask Display.
Figura 4.23. Emergency Mask Display.
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Figura 4.24. Acoustic Mask Display.
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4.2.2.4. Organigrama de las pantallas.
La Figura 4.25 es el organigrama de la base estandarizada para el desarrollo de aplicaciones para terminales HMI, esta organización fue utilizada en los proyectos: Lanfranchi-Colgate-Metipuck y Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley Figura 4.25. Organigrama de Display para las aplicaciones de terminales HMI.
Conclusiones
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Gracias a la experiencia obtenida en el desarrollo de los proyectos LanfranchiColgate-Metipuck, Lanfranchi-Colgate-Depucker y a la estandarización de Add-on Instruction y la aplicación de terminal HMI se concluyó lo siguiente: La importancia de la optimización de código, gracias a este proyecto hubo un aumento en la velocidad de puesta en marcha, desarrollo y entrega de los proyectos de la empresa, abriendo la puerta a 3 nuevos proyectos, los cuales fueron desarrollados en un tiempo más corto, comparado con los proyectos anteriores de la empresa; gracias a las software desarrollado para la programación de los PLC´s y para las aplicaciones de las terminales HMI, además se comprendió la importancia del desarrollo de aplicaciones HMI optimas; las cuales permiten al operador de la máquina visualizar o modificar los parámetros de la máquina que son necesarios para el desarrollo óptimo del proceso de la máquina, conteniendo las unidades correctas, además es de vital importancia para el operador el manejo y visualización óptima de las alarmas de la máquina a través de la terminal HMI. La importancia que tiene la rapidez de la puesta en marcha, el desarrollo y la entrega de una máquina, radica en la preferencia del cliente al arranque de esta, con el fin de no perder tiempo en paros de producción debido al acoplamiento o mantenimiento de las máquinas en el proceso de producción, lo cual se traduce en menos perdidas de capital, gracias al desarrollo de las Add-on se logró una programación optima, rápida y eficaz, aunque la primera versión del software se tuvieron retrasos debido a la depuración del código, documentación teórica del uso de Add-on Instructions, para la segunda versión de las Add-on desarrolladas se corrigieron partes del código con el fin de mejorar la compatibilidad con otros proyectos. La desventaja del desarrollo de estándares de programación de proyectos PLC ALLEN BRADLEY es: la falta de compatibilidad con otras marcas de PLC’s, aunque se abrió la puerta a la investigación para desarrollar software similar para las diferentes marcas que existen en el mercado, con el objetivo de proporcionar puesta en marcha, desarrollo y entrega de proyectos más rápidos y más flexibles, todo con el fin de lograr con un único estándar de programación PLC en la empresa. 114
Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
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Anexo s
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A. Puesta en Marcha de los Proyectos. La puesta en marcha de los proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck, LanfranchiColgate-Depucker se realizó en un periodo de dos meses comprendidos desde el 22 de Junio del 2014 al 17 de Agosto en la empresa Lanfranchi SRL. Las figuras A.1, A.2, A.3, A.4, y A.5 corresponden a las diferentes partes de los proyectos mencionados anteriormente. Todas las Imágenes, y los diagramas eléctricos son propiedad intelectual de Lanfranchi SRL. La figura A.1 muestra la línea de producción de los proyectos Lanfranchi-ColgateMetipuck, Lanfranchi-Colgate-Depucker,
fueron adecuadas y programadas en
conjunción para su programación y posteriores pruebas de funcionamiento.
Figura A.1. Línea de Producción: Proyectos Lanfranchi-Colgate-Metipuck, Lanfranchi-ColgateDepucker.
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Las Figura A.2 y A.3 muestran una parte de la máquina llamada “Carrusel” la cual es la encargada de sacar (Lanfranchi-Colgate-Depucker) y meter (Lanfranchi-ColgateMetipuck) las botellas del dispositivo llamado pucker con la finalidad de ser distribuidas para su posterior procesamiento a través de la línea de producción.
Figura A.2. Carrusel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
Figura A.3. Carrusel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Otra parte de la máquina del proyecto Lanfranchi-Colgate-Depucker es la Starwheel la encargada de transportar la botella que es extraída del dispositivo pucker por el Carrusel. La Starwheel del Lanfranchi-Colgate-Depucker se muestra en la figura A.4.
Figura A.4. Starwheel del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
La Figura A.5 muestra el tablero eléctrico del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker, imagen en la cual se pueden apreciar los módulos de seguridad PILZ, algunos contactores de la máquina y el interruptor general.
Figura A.5. Tablero Eléctrico del Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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B. Modelado: Lanfranchi-Colgate-Metipuck / Lanfranchi-ColgateDepucker. A continuación se muestra el modelado y los diseños de los proyectos LanfranchiColgate-Metipuck, Lanfranchi-Colgate-Depucker en el software de diseño mecánico “Solid Works”, en diferentes perspectivas y el diseño de las diferentes partes de la máquina. Veasé Figuras B.1, B.2, B.3, B.4, B.5 y B.6. Todas las Imágenes, y los diagramas eléctricos son propiedad intelectual de Lanfranchi SRL. La Figura B.1 muestra el modelo en isométrico del proyecto Lanfranchi-ColgateDepucker, incluyendo sus puertas de seguridad.
Figura B.1.Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker con puertas de seguridad.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
La Figura B.2 muestra el modelo desde la vista superior del proyecto LanfranchiColgate-Depucker, incluyendo sus puertas de seguridad.
Figura B.2. Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker con puertas de seguridad, Vista Superior.
El sistema Depucker fue diseñado con el fin de extraer la botella del dispositivo pucker luego de ser llenada, etiquetada y tapada, en la línea de producción, para que el sistema Depucker
pueda reordenar las botellas para su empaquetado en la
siguiente línea de producción. Veasé Figura B.3.
Figura B.3. Sistema de Extracción Depucker Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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La Figura B.4 muestra el modelo en isométrico del proyecto Lanfranchi-ColgateMetipuck, incluyendo sus puertas de seguridad.
Figura B.4. Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck con puertas de seguridad.
La Figura B.5 muestra el modelo desde la vista superior del proyecto LanfranchiColgate-Metipuck, incluyendo sus puertas de seguridad.
Figura B.5. Modelo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck con puertas de seguridad, Vista Superior.
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El sistema Metipuck fue diseñado con el fin de colocar la botella en el dispositivo pucker, para posteriormente ser llenada, etiquetada y tapada, en la línea de producción, enviándola para que el sistema Depucker pueda reordenar las botellas para su empaquetado en la siguiente línea de producción. Veasé Figura B.6.
Figura B.6. Sistema de Ordenamiento de botellas Metipuck Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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C. Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck. A continuación se muestran algunas imágenes que son parte del diagrama eléctrico del proyecto Lanfranchi-ColgateMetipuck. Todas las Imágenes, y los diagramas eléctricos son propiedad intelectual de Lanfranchi SRL.
Figura C.1. Portada del Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.2. Dimensiones externas del Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.3. Dimensiones internas del Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.4. Dimensiones Superiores del Panel de Control Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.5. Dimensiones Laterales del Panel de Control Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.6. Parte de la Lista de Materiales Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.7. Servomotor Carrusel Metipuck, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.8. Servomotor Starwheel, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.9. Inverter Motor, Motor de la banda de entrada de Puck, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.10. Alimentación de Motores Directos, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.11. Alimentación 24Vdc / 120Vca Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.12. Contactores Térmicos Motores Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.13. Módulos SMC de Electroválvulas, Twister 1 Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.14. Circuito de Seguridad de Emergencias Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.15. Circuito de Seguridad de Puertas Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.16. Circuito de Seguridad de Jog Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.17. Circuito del Módulo PILZ de Seguridad Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.18. Configuración del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.19. Configuración del Módulo de entradas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.20. Configuración del Módulo de entradas / Salidas Analógicas del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.21. Configuración del PLC OMRON esclavo Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.22. Configuración del Módulo de Salidas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.23. Configuración de cables de comunicación del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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Figura C.24. Posición de Componentes Layout de la Máquina Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Metipuck.
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D. Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker. A continuación se muestran algunas imágenes que son parte del diagrama eléctrico del proyecto Lanfranchi-ColgateDepucker. Todas las Imágenes, y los diagramas eléctricos son propiedad intelectual de Lanfranchi SRL.
Figura D.1. Portada del Diagrama Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.2. Dimensiones externas del Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.3. Dimensiones internas del Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.4. Posicionamiento de la Botonera de Control en el Tablero Eléctrico Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.5. Parte de la Lista de Materiales Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.6. Inverter Motor, Motor del Carrusel Depucker, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.7. Alimentación de Motores Directos, Circuito de control de Motor Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.8. Alimentación 24Vdc / 120Vca Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.9. Contactores Térmicos Motores Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.10. Configuración Sensor óptico de la Banda Ordenadora Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.11. Módulos SMC de Electroválvulas, Depucker Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.12. Circuito de Seguridad de Emergencias Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.13. Circuito de Seguridad de Puertas Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.14. Circuito de Seguridad de Jog Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.15. Circuito del Módulo PILZ de Seguridad Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.16. Configuración del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.17. Configuración del Módulo de entradas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.18. Configuración del Módulo de Salidas Digitales del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.19. Configuración de cables de comunicación del PLC Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Figura D.20. Posición de Componentes Layout de la Máquina Proyecto: Lanfranchi-Colgate-Depucker.
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Glosari o
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Glosario Archivo de programa: Áreas en el procesador que contienen los programas lógicos.
Archivo: Una recolección de datos o lógica organizada en grupos. Archivos de procesador: El conjunto de archivos de datos y programa que residen en el controlador.
Autómata: Es un sistema secuencial, puede definirse como un equipo electrónico programable en lenguaje no informático y diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Sin embargo, la rápida evolución de los autómatas hace que esta definición no esté cerrada.
Automatización: Es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinaria o procesos industriales. Como una disciplina de la ingeniería más amplia que un sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.
Bit menos significativo (LSB): El elemento (o bit) en una palabra binaria que tiene el menor valor de peso.
Bit reservado: Una ubicación reservada para uso interno.
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Bit: Es el acrónimo Binary Digit (‘dígito binario’). Un bit es un dígito del sistema de numeración binario.
Byte inferior: Los bits 0 a 7 de una palabra. Byte superior: Los bits 8 a 15 de una palabra. Carga La transferencia de datos desde
el
controlador
a
un
dispositivo
de
programación
o
almacenamiento.
Byte: Es una unidad de información utilizada como un múltiplo del bit. Generalmente equivale a 8 bits.
Controlador: Un dispositivo, tal como un controlador programable, usado para controlar dispositivos de salida.
Electrónica: Es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.
Hardware: Se refiere a todas las partes físicas de un sistema informático; sus componentes son: eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos.
Hidráulica: Es la rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a que pueden ser sometidos.
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Estandarización de Instrucciones Add-On En PLC’s Serie 5000 Compact Logix Allen Bradley
Instrucción: Un mnemónico que define una operación que va a ser realizada por el procesador. Un renglón en un programa consta de un conjunto de instrucciones de entrada y salida. Las instrucciones de entrada son evaluadas por el controlador como verdaderas o falsas.
Interfaz: En informática se utiliza para nombrar a la conexión física y funcional entre dos
sistemas
o
dispositivos
de
cualquier
tipo
dando
una
comunicación entre distintos niveles.
LCD: Una pantalla de cristal líquido o LCD (sigla del inglés Liquid Crystal Display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.
LED: Un LED (del acrónimo inglés LED, Light Emitting Diode: “diodo emisor de luz”) es un componente optoelectrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz.
Lógica: Una serie de instrucciones o límites creados para permitir el control de un proceso. La lógica puede ser programada a través de alambrado físico (como en el caso de una lógica de relevador) o bien a través de una PC (como es el caso de un PLC).
Microprocesador: El microprocesador es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el “cerebro” de una computadora. Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones 173
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aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.
Módulo Analógico: Cualquier tipo de entrada o salida que tiene más de dos estados; conectado y desconectado (véase Digital). Una señal analógica que puede variar en cuanto a magnitud de “desconexión” a un valor alto o entre dos valores no cero. Un ejemplo de un dispositivo analógico es un sensor de nivel que devuelve una tensión entre 0 y 10 V que puede variar con el paso del tiempo.
Módulo Digital: Cualquier tipo de señal de entrada o salida que tiene exactamente dos estados, conexión y desconexión.
Neumática: Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.
Programación Lógica: Es un tipo de paradigmas de programación dentro del paradigma
de
programación
subparadigmas de declarativa
son:
declarativa.
programación programación
dentro funcional,
El de
resto la
de
los
programación
programación
con
restricciones, programas DSL (de dominio específico) e híbridos.
Protocolo de Comunicación: Las reglas de intercambio de datos mediante comunicaciones
Pulsador: Es un dispositivo utilizado para realizar cierta función. Los botones son de diversas formas y tamaño y se encuentran en todo tipo de dispositivos, aunque principalmente en aparatos eléctricos y electrónicos.
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Red de Comunicación: Varios dispositivos conectados juntos a través de dispositivos eléctricos para adquirir y/o controlar datos.
Relevador: El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Ruido Eléctrico: Se denomina ruido eléctrico, a todas aquellas señales de interferencias, de origen eléctrico, no deseadas y que están unidas a la señal principal, o útil, de manera que la pueden alterar produciendo efectos que pueden ser más o menos perjudiciales.
Sensor Inductivo: Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para detectar materiales metálicos ferrosos.
Sensores Magnéticos: Son caracterizados por la posibilidad de distancias grandes de la conmutación, disponible de los sensores con dimensiones pequeñas. Detectan los objetos magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se utilizan para accionar el proceso de la conmutación.
Sistema Binario: Sistema numérico que consta de dos dígitos. Se usa para catalogar dispositivos que han sido diseñados para soportar dicho sistema numérico.
Software: Se refiere al equipo lógico o soporte lógico de un sistema informático, que comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas, en
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contraposición a los componentes físicos que son llamados hardware.
Termoresistencias: Un RTD (del inglés: Resistance Temperature Detector) es un detector de temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura.
TRC: El tubo de rayos catódicos (CRT, del inglés Cathode Ray Tube) es una tecnología que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fósforo y plomo.
Unidad Central de Procesamiento (CPU): El procesador principal de información en su computadora. Este chip individual lleva a cabo todas las operaciones lógicas y matemáticas del PLC.
Word: En el contexto de la informática, una Word es una cadena finita de bits que son manejados como un conjunto por la máquina. El tamaño o longitud de una Word hace referencia al número de bits contenidos en ella, y es un aspecto muy importante al momento de diseñar una arquitectura de ordenadores.
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