PDF de programación - Tesis: Rafael Aguilar - EMULACION DE CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES

CUU& DE IHVESTIGICIU Y II

£STUDIOS JV.- ,\VD OS IHL

I. P. N .

• IB L I OTEC A
INGENIERIA ELECT~I C ~

CENTRO DE INVESTIGACION Y DE ESTUDIOS

AVANZADOS

DEL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

DEPARTAMENTO DE I NGENIERIA ELECTRICA

SECCION DE COMPUTACION

EMULACION DE CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES

I P N

CINVESTAV/1
AD~QIJLI~~;~~
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T~.:sis que pn.:senLa t:ll ng. Rafw..:l Aguilar Garda para nblen\!r el grado de MAESTRO EN
CJENCIAS en Ia csr er.:ialidad de INGENIERIA ELECTRICA.

Trabajo dirigido por el M . en C. J\lsC Oscar Olmedo Aguirre

I:[HTftO DE INYESTIGACIIN Y tl

MCxicu D. F. Junio de 1992

! STUDIOS AVANU&DS Ill

I. P. N .

• 18LIOTECA
INGENIERIA ELECT/110

Dedicado a toda mi familia, con mucho cariiio.

ClaTftt D£ INV£STIG<CIIM Y tl

ESTUDIOS AV .& ~z 1 OOS t:H l

I. P. N .

• IBLI OTEC A
INGENIEIIIA ELECTIIICA

"EI hombre no debe considcrar tanto lo que lwce, sino lo
que es''

Eckhart

"Cuanto mcnos es cl individuo, y cuanto mcnos expresa su

vida, tanto mas rie11e y mas cnajenada es su vida"

K. Marx

"Porque cualquiera que quisit!re salvar su vida. Ia perda<i; y cualquicra que
pcrdiere su vida por causa de mf. Cstc Ia salvara. Porque i.,QUC aprovecha
al hombre, si sc granjearc todo el mundo. y sc picrda Cl a sf mismo,
o corra pcligro de sf?"

Jcsucristo (San Lucas 9:24-25)

"El modo de ser ticne como requisitos previos Ia indepcndcncia, Ia libertad y Ia presencia
de Ia raz6n crftica. Su caracterfstica fundamental es estar activo, y no en el scntido de una
actividad exterior, de cstar ocupado, sino en una actividad interior, el usa productivo de
nuestras facultadcs. cl talento y Ia riqucza de los doncs que ticnen (aunquc en varios
!.!rados) todos los .-.cres humanos. Esto sil!nifica rcnovarsc, crecer. flui r. amar, trasccndcr
Ia prision del ego aisladn. cstar activamc;tc intcrcsado. dar

Erich Fromm

CENat DE IWVESTIG•CIIN Y II

[ST UDIOS .A.VANV.tOS fJ(l

I. P. N.

aiB LIOTEC A
INGENIERIA ELECTIIIC~

C£NU& D£ INV[ STIGACIIW Y II

£STUDIOS AYAN Z, De! e!l

I. P. N.

aiBILI OTEC A
lNGENIEftiA ELECTftiC~

CONT ENIDO

CAPITULO I. LOS CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMAB LES .......... 3

1. 1 Panoran1a gcn<:!ral .............................................................................. 3
1.2 Desr.:ripci6n...
. ..... 5
1.2 Objetivos dd lrabajo de Lesis ....................... ....... ..... ....................... 10

CAPITULO 2. FUNDAMENTOS ...

....... I2

2. I In troducci6n ...
2.2 Tenremas ...
2.3 Diagram as de estado ....

. ....... ................................................ I2
. ............................... .. I6
. ............................ .. I9

CAPITULO 3. DISENO DEL SISTEMA ....................... ................. ........... ......... 23

3. 1 Los elementos de Ia programaci6n "escalcra" ........... ................ ...... 23
3.1. 1 Mallas...
. ............................. ...... 23
3.1 .2 Co ntactos ..... ................................ .... ............... ................ .. 26
3. 1.3 Bobinas .......................... ....... ................ ... ...... ................. 33
3. l .4 NUmcros de rcferencia ...................................................... 34
l. l .5 Tahla de variables discretas ......... ... ... ................. .............. 35
3. l .6 Puentes vcrti calcs y puentcs horizontalcs ... ............. ....... .. . 36
3. 1.7 Ejcmplo de aplicaciOn usando contactos y bobinas ........... 36
3. l .8 Ten1porizadores ............................................................. 39
3.1.9 Contadorcs. ..
. ..... .......... .. ....................... .46
3.1 .1 0 Funcio ncs aritmCticas ............ ........................... ... ............ 50
3.! . I I Tabla de registros...
. ............ 62
3.2 Barri du (scanni ng) ....... ...... .. .. ... .... ................................................. 63
3.3 Moni tor de r rocesos...
. ........ .... 65
3.4 lntcrfaz de usua rio ............................... .... .............. ............ .............. 66

CAPITULO 4. PROGRAMAC ION DEL SISTEM A .... ...... ...... .............. ...... 69

4.3 RepresentaciOn de los elementos de Ia programac i6n

"cscalcra".. .

. ....... ... ........... .... 70
4.3.1 Ma!las...
. .......... .......... . 75
4.3.2 C1lll tw..:t11S ...... .... .... ...... .............................. .... ... ........... ...... 76
4.3.3 B11hinas ................................................ ............................ 81

4.3.4 Tabla de variables discrclas ..... ... ....... ..................... 83
. ........ 86
4.3.5 Temporizadorcs...
4.3.6 Contadorcs...
. ............ 94
4.3.7 Tabla de registros .......................................................... . 98
4.3.8 Funciones aritmeticas ...................................................... 99
. .............. .. .... 108
4.4 Barrido (scanning)....
. .... 115
4.5 Monitor de proce.sos...
4.6 lnterfaz de usuario...
. ..................................................... 11 5
4.7 Algunos comentarios fi nales ........................................................ 116
4.8 Dirccciones fuluras ..................................................................... 117

CONCLUSIONES .......................................................................................... I I 8

REFERENCIAS ............................................................................................. I I9

APENDICE A. MANEJO DEL EMULADOR ............................................... I20

A. I MenUes .... ...................................................................................... 120
A.2 Comandos...
. ... ............................. 123
. ..................................................... 123
A.3 Mcnsajcs de crrurcs...

APENDICE B. ALGUNAS APLJCACIONES UTILIZADAS EN LA

INDUSTRIA...

. .... ............................................ 124

APENDICE C. DI AGRAM AS ELECTRICOS...

. ......... ........................... 125

CfiiU8 Df IHVE Sl iG.&. CJU y flU
fST UDIUS .I. V L". l if~ OS en

I. P. N .

BIBLt OT E CA
INGEN/ERIA ELECT RJU

CAPITULO I

LOS CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES

Actualmente, en las plantas industriales de nuestro pafs sc Jleva a cabo un proceso de
modernizaci6n, que tiene como ubjt:tivo clcvar Ia productividad y obtener un nivel de
compctitividad en el plano intcrnaciona\. El \ogro de cstas mctas sc traduce en Ia
permanencia de estas industrias en d men.:ado.

Para alcanzar Ia competi tividad sera neccsario poncr especial atenci 6n a dos factures
decisivos en el proceso productivo: los recursos humanos y Ia maquinaria industrial.

En lo que respecta a los rt:cursos humanos sabcmos que Ia mano de obra calificada en
nuestro pals es poca, y debido a esto se tendriln que hacer gra ndes invcrsioncs para Ia
capacitaci6n en general, y en particular, en el area industrial. Con esta medida se podra
contar con el personal apropiado que pueda instalar, disefiar aplicaciones, operar y dar
mantenimiento a los sistemas industriales modcrnos, lo que implica finalmente Ia
asimi laci6n de Ia tecnologfa moderna en nuestro pafs. Por cl \ado de Ia maquinaria
industrial y equipos de control automritico es claro que se deben integrar al mobiliario
industrial cl cual, en rnuchos casos, resulta obsoleto.

Adem as de los factores mcncionados, sera importantc in troducir tCcnicas para au men tar
Ia productividad. Estas tecnicas integran todos los departamentos de una planta industrial,
tales como producci(ln, administraci6n, comcrcializaci6n, etc., co n cl objeto de
automatizarlos y por lo tanto hacerlos mris eficientcs. Algunas de cstas tCcnicas son: el
control cstadfstico de proccsos, el control distribufdo, el control supervisori o, etc.

En base a lo anterior, el siguicntc trabajo de tesis prctende scr una opci6n rea l que sirva
en Ia capacitaci6n de los recu rsos humanos en el Urea industrial y tambiCn en el con trol
de procesos industriales, csperando scr llll producto competitivo hech o en MCxico.

1.1 Panorama general

Un Controlador L6gico Programable (PLC) es un dispositivo electr6nico, disefiado para
el monitoreo y el control de procesos industriales. Esta constilUido basicamente por tres
panes: m6dul os de en trada, procesador y m6dulos de salida.

lnicialrnentc los PLC's sc discfiarun para climinar los tableros basados en rclevadores por
cl alto costo del rc-alambradn en Ins ca rnhi os tic modelo en las lfncas tic producci6n de Ia
industria autom otrfz. Pcro debidn a Ia vcrsatilidad y confiabilidati de cstos equipos se
extc ndi6 su utili zaci6n a prricticamcntc todas las ramas industriales.

El primer comrolador programablc fuC di scfiado en 1968 por una firma de consultores en
in !!eni erfa denominada Bedford Associates (postcriormente Modicon)
como una
co~11pu1adora dedicada para un sistema de control, construfdo para Ia General Motors

Hydramatic Division. A estc primer modelo se Je dcnomin6 084, cl cual sc modific6 para
convertirsc en los modclos 184 y 3&4. Estos modclos sc realizaron a principios de Ia
dCcada de los 70's. Y como era de esperarse, en el mercado aparecieron otras marcas de
fabricantcs de PLC's como: Siemens y General Electric entre otros.

Con Ia llegada del microprocesador, a mcdiados de Ia dccada de los 70's, sc alcanz6 un
los m6dulos
mayor nivel de sofisticaci6n en los PLC's apareciendo entonces
"inteligentes", que podfan realizar fund ones como: con teo a alta velocidad y algoritmos
PID e