PDF de programación - Introducción a los PLC

PLC

INTRODUCCIÓN

Historia de los PLC

 Primer controlador programable:

MODICON, a fines de los 60

 Objetivo: sustituir la lógica de relé
 Lógica de relé:

 Circuitos lógicos basados en contactores,

relés y temporizadores discretos

 Utilizada para automatización de procesos

secuenciales en ambientes industriales

Historia de los PLC

 Primer cambio cualitativo con PLCs:

posibilidad de reprogramación de la lógica sin
cambios drásticos en el cableado del
hardware, sustituyendo relés mecánicos por
relés virtuales

Historia de los PLC

 Ejemplo: uso de un PLC en el

encendido de un motor

 circuito de arranque de un motor por lógica

de relé

Historia de los PLC

Historia de los PLC

 Cableado del PLC para implementar lo

anterior:

 Observaciones sobre cableado de

PLC anterior:
 PLC se conecta a las entradas y salidas

de la planta

 El relé intermedio “Relé 1” se sustituye

por software del PLC

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Historia de los PLC

 Si se agrega un botón adicional de

arranque.
- Nuevo cableado con lógica de relé:

Historia de los PLC

- Nuevo cableado del PLC:

 Ventajas:

 cambio de hardware por software
 flexibilidad

Historia de los PLC
 La capacidad de los PLCs se amplía

en la década de los 70:
 Introducción de comunicaciones: protocolo

MODBUS (en MODICON). Permite
descentralización del sistema

 Introducción de entradas y salidas

analógicas. Permite uso más amplio del
PLC como recolector de datos y la
posibilidad de realizar control

Historia de los PLC
 La ampliación de capacidad de
los PLCs en los 70 se sustenta
en:
 Evolución de microprocesadores

y microcontroladores

 Conversores análogo-digitales

Historia de los PLC

 Década de los 80:

 Programación por lenguajes gráficos desde
ambientes de desarrollo de PCs (realizada
hasta los 80 por consolas especiales)

 Uso de microntroladores más potentes

dentro de la CPU de los PLC (INTEL,
Motorola, AMD).

Historia de los PLC

 Década de los 90:

 386 de INTEL y 68000 de Motorola
 Estandarización de protocolos de

comunicaciones y lenguaje

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Historia de los PLC

Historia de los PLC

 Estándar de lenguajes: 1131-3.

- No se utiliza en forma amplia.
- Se definen 5 lenguajes.

 Hoy día existen fábricas de PLC

prácticamente en todos los países
desarrollados:
- Modicon, Allen Bradley y General Electric en

Estados Unidos

- Siemens en Alemania
- Telemécanique en Francia
- Omrom en Japón

Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 Un PLC se compone de un CPU, memoria

y entradas/salidas.
 Diferencias con PC:

- El PLC no tiene interfaz gráfica
- El hardware del PLC es de mejor calidad
- El sistema operativo del PLC es más robusto

 Las entradas digitales del PLC se conectan

a las entradas físicas del proceso.
- Presentan aislación óptica.
- Normalmente se manejan con baja tensión de

continua.

Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 Sustituyendo la lógica de relés

- Los relés intermedios de la lógica de relé se

sustituyen por los relés virtuales del PLC
(lenguaje LD).

 Las salidas digitales del PLC actúan

directamente sobre el mundo. Pueden ser
transistores o relés.

 Las salidas digitales presentan aislación

- Otro elemento de la lógica de relés: el timer.

galvánica.

El PLC puede correr cientos de timers
simultáneamente, por software.

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Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 El PLC ejecuta cíclicamente un programa

de usuario.

 El período de ejecución se denomina

tiempo de ciclo del PLC.

 Cada ciclo se divide en tres etapas:
1) Actualización de entradas físicas y de

comunicaciones.

2) Ejecución del programa.
3) Actualización de salidas físicas y de

comunicaciones

Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 Debido a la división del ciclo:
- las salidas no cambian mientras se ejecuta el

programa

- se ignoran los cambios de entradas mientras se

ejecuta el programa.

 Tiempo de respuesta: tiempo desde que cambia una
entrada hasta que cambia la salida correspondiente.
 Peor caso de tiempo de respuesta: dos tiempos de

ciclo.

Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 Ancho mínimo de entrada para ser

reconocida: tiempo de ciclo.

 Configuración del PLC. Dos parámetros

importantes:
 Tiempo de ciclo
 Modo de funcionamiento del PLC en red de

comunicaciones

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Dentro de un PLC

Dentro de un PLC

 Configuración del tiempo de ciclo

 Determina el tiempo de respuesta de PLC a

estímulos externos

 Depende de largo del programa y configuración

comunicaciones

 Configuración del modo de funcionamiento

del PLC en la red de comunicaciones:
 Unidad stand-alone o en red de comunicaciones
 El PLC puede tener módulos remotos de entrada

salida, o comunicarse con otros PLCs

 Los módulos remotos se disponen lo más cerca

posible de la toma de señales, resultando en
ahorro de cableado del orden del costo de los
equipos

PLC

TIPOS DE DATOS

La memoria del PLC

 Estructura de la memoria:

- Memoria no accesible
- Memoria de programa de usuario y
configuración
- Memoria accesible

La memoria del PLC

 Memoria accesible:

- Memoria E/S
- Memoria Lectura/Escritura

 Memoria E/S se actualiza con E/S.

Tipos de datos de un PLC

 Las localidades de la memoria
accesible se agrupan formando
datos

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Tipos de datos de un PLC

Variables y constantes

 Hay cuatro tipos de datos

- Datos binarios (1 bit)
- Palabras (2 bytes)
- Palabras dobles (4 bytes)
- Flotantes

 Un dato puede ser variable o constante
 Constante: valor no se puede modificar en

ejecución de programa

 Variable: valor se puede modificar en

ejecución de programa

Direcciones de los datos

Direcciones de los datos

 Un dato del PLC se refiere por su

dirección

 Dirección:

 Direcciones:
- Entrada
- Salida
- Datos internos (memoria

Lectura/Escritura)

[Código letras] [Código números]

Direcciones de los datos

Direcciones de los datos

 Código de letras: distingue el tipo
de dato y el espacio de la memoria

 Primer letra:

- I/E: Dirección E
- Q/O: Dirección S
- M: Dirección dato interno

 Segunda letra:

- X: bit
- B: byte (8 bits)
- W: word (16 bits)
- D: double word (32 bits)
- L: long word (64 bits)

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Direcciones de los datos

 Direcciones de datos binarios

- Internos: M XX.YY
- Entradas: I XX.YY
- Salidas: O XX.YY

Direcciones de los datos

 Direcciones de palabras

- Internas: MW XX.YY
- Entradas Conversores A/D: IW XX.YY
- Salidas Conversores D/A: OW XX.YY
- Constantes (LAB): KW XX.YY

Direcciones de los datos

 Direcciones de palabras dobles

- Internas: MD XX.YY
- Constantes (LAB): KD XX.YY

Mapeo de extensiones y
unidades remotas en memoria

 Las entradas/salidas de un sistema se

mapean como datos en memoria de E/S
del PLC central

Mapeo de extensiones y
unidades remotas en memoria

 Operación de PLC central y unidades remotas:

- Entrada: se transfieren entradas a

zona de memoria (comunicaciones o bus
datos)

de

- Ejecución del programa
- Salida: se transfiere zona de memoria a

salidas

PLC

LADDER

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Porqué LADDER?

 Orígenes históricos
 Ejemplo 1 lógica de relés: A1 o A2

encienden el motor M

Porqué LADDER?

 Cambio conexión paralelo a serie

requiere recableado

Porqué LADDER?

 Con PLC:

Porqué LADDER?

 Ejemplo 2 lógica de relés: encendido de

motor con relé intermedio

Porqué LADDER?

 Con PLC:

Porqué LADDER?

 Objetivos

 Aumentar la confiabilidad
 Aumentar la flexibilidad
 Mantener la facilidad de soporte:

lenguaje de programación fácilmente
entendido por electricistas de planta

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Porqué LADDER?

Porqué LADDER?

 Programas LD ejemplo 1:

 Programa LD ejemplo 2:

Estructura programa LD
 Lenguaje gráfico
 Programa consiste en una secuencia de

escalones (en inglés, rungs)

 Estructura de escalón:

 comienza en barra de alimentación a la izquierda

(positivo de fuente)

 condiciones y acciones, conectadas por líneas de

conexión

 termina en una barra de alimentación a la derecha

(negativo de fuente)

Estructura programa LD

 Los escalones se ejecutan de arriba

hacia abajo

 Cada escalón se ejecuta de izquierda a

derecha

Diferencias entre fabricantes

Símbolos básicos

 Diferencias entre fabricantes:

implementación y nomenclatura de las
instrucciones

 En este curso se utiliza la nomenclatura
de los PLCs del laboratorio, en algunos
aspectos estándar y fácilmente
comprensible

 Contacto (entrada):

 Bobina (salida):

 Cada símbolo tiene asociado un bit de

la memoria, que se refiere por su
dirección o por una etiqueta (en inglés
“label”)

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Operaciones Básicas

AND
(Conexión
serie)

OR
(Conexión
Paralelo)

O1 = 1

si

(I1 = 1) y (I2 = 1)

O1 = 1

si

(I1 = 1) o (I2 = 1)

Instrucciones con BITs

 Contacto directo:

 Contacto normalmente abierto
 Verdadero si bit vale 1

 Contacto invertido:

 Contacto normalmente cerrado
 Verdadero si bit vale 0

Instrucciones con BITs

 Bobina directa:

 Análogo a la bobina de un relé
 Si escalón es 1, escribe 1 en bit asociado
 Si escalón es 0, escribe 0 en bit asociado

 Bobina invertida:

 Función inversa de Direct coil

Instrucciones con BITs

 SET (o LATCH):

 Instrucción de salida retentiva
 Si el escalón es 1 escribe 1 en el bit
 Si el escalón es 0 no hace nada
 Se utiliza en conjunto con RESET

 RESET (o UNLATCH):

 Si el escalón es 1 escribe 0 en el bit
 Si el escalón es 0 no hace nada

Instrucciones con BITs

Instrucciones con BITs

 Ejemplo

SET/RESET:

BOBINA

vs

contador de pulsos electromagnéticos
 Solución con Direct Coil

 Solución con SET:

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Bloques funcionales

 Las instrucciones de aquí en adelante

se representan gráficamente como
bloques funcionales

 Bloque funcional: objeto gráfico que se

representa por un rectángulo, con
puntos de conexión de entradas,
conexión de salidas y un identificador

Bloques funcionales
 El identificador describe función del bloque
 Ejemplo: bloque funcional que implementa la

función FUN, con dos entradas y dos sa