Tipos de PLC en el Mercado

Para la información del Taller Escrito.
Escoja un PLC, analicelo y estudie su funcionamiento.

En la siguiente pagina podrá escoger cualquiera de estos:

• Formato físico:
• CompactDAQ (89)
• CompactRIO (56)
• Ethernet (45)
• PCI (85)
• PCI Express (19)
• PCMCIA (4)
• PXI Plataforma (84)
• SCC (14)
• SCXI (34)
• USB (88)
• Inalámbrico (45)

Tipos de Controladores Logicos Programables

SCADA Exposición + Resumen (22/01/2013)

TEMA PRINCIPAL

• Sistemas de Supervisión y Control de planta
• Control Industrial
• Sistema SCADA
• Estaciones remotas
• Instrumentos y dispositivos de campo
• Medios y protocolos de comunicación

Exposición:

Ud. debe escoger una empresa que utilice el sistema SCADA, hacer un estudio según su perspectiva, preparar una presentación y hacer una demostración de lo visto en la empresa, hablar de la empresa en general.

15%

Informe:

Hacerlo tipo ensayo, solo lo esencial de los temas estrictamente relacionados con la empresa estudiada.

5%

• Portada
• Introducción
• Desarrollo
• Conclusión
• Bibliografía

Ejemplo: explicar un proceso completo que realice la industria escogida.

Sistema de Supervision de Planta (Informe + Defensa 15/01/2013)

Sistemas de Supervisión y Control de Planta.
Conceptos básicos
Control Industrial

• Inalambricos
• Alambricos
• Caracteristicas
• Funcionalidades

Mas información:
Haz click.. servirá de mucha ayuda!

Pautas del Informe 10%

• Portada
• Introducción
• Desarrollo
• Conclusión
• Bibliografía
• Individual

 Defensa 10%

Sistema de Adquisición de Datos (TE 27/11/2012)

Sistemas de Adquisición de datos

La adquisición de datos o adquisición de señales, consiste en la toma de muestras del mundo real (sistema analógico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otras electrónicas (sistema digital). Consiste, en tomar un conjunto de señales físicas, convertirlas en tensiones eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan procesar en una computadora o PAC. Se requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento que hace dicha transformación es el módulo de digitalización o tarjeta de Adquisición de Datos (DAQ).

Proceso de adquisición de datos

Definiciones

Dato: Representación simbólica (numérica, alfabética...), atributo o característica de un valor. No tiene sentido en sí mismo, pero convenientemente tratado (procesado) se puede utilizar en la relación de cálculos o toma de decisiones.

Adquisición: Recogida de un conjunto de variables físicas, conversión en voltaje y digitalización de manera que se puedan procesar en un ordenador.

Sistema: Conjunto organizado de dispositivos que interactúan entre sí ofreciendo prestaciones más completas y de más alto nivel. Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales, se envían a través del bus de datos a la memoria del PC. Una vez los datos están en memoria pueden procesarse con una aplicación adecuada, archivarlas en el disco duro, visualizarlas en la pantalla, etc...

Bit de resolución: Número de bits que el convertidor analógico a digital (ADC) utiliza para representar una señal.

Rango: Valores máximo y mínimo entre los que el sensor, instrumento o dispositivo funcionan bajo unas especificaciones.

Teorema de Nyquist: Al muestrear una señal, la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces el ancho de banda de la señal de entrada, para poder reconstruir la señal original de forma exacta a partir de sus muestras. En caso contrario, aparecerá el fenómeno del aliasing que se produce al infra-muestrear. Si la señal sufre aliasing, es imposible recuperar el original. Velocidad de muestreo recomendada:

–2*frecuencia mayor (medida de frecuencia)

–10*frecuencia mayor (detalle de la forma de onda)

--> Haciendo un paréntesis a todo esto.. si se muestrea al doble de su frecuencia se la puede reconstruir exactamente, lo que no quiere decir que si triplico la frecuencia voy a tener una mejor señal muestreada, para nada.. ya verá el lector alguna aplicación en donde las frecuencias altas resultarán un problema, por ende no crea que aumentando las pulsaciones va a mejorar la señal, puesto que al menos de forma teórica el teorema no enuncia ni demuestra eso.. <--

Los componentes de los sistemas de adquisición de datos, poseen sensores adecuados que convierten cualquier parámetro de medición de una señal eléctrica, que se adquiriere por el hardware de adquisición de datos. Los datos adquiridos se visualizan, analizan, y almacenan en un ordenador, ya sea utilizando el proveedor de software suministrado u otro software. Los controles y visualizaciones se pueden desarrollar utilizando varios lenguajes de programación de propósito general como VisualBASIC, C++, Fortran, Java, Lisp, Pascal. Los lenguajes especializados de programación utilizados para la adquisición de datos incluyen EPICS, utilizada en la construcción de grandes sistemas de adquisición de datos, LabVIEW, que ofrece un entorno gráfico de programación optimizado para la adquisición de datos, y MATLAB. Estos entornos de adquisición proporcionan un lenguaje de programación además de bibliotecas y herramientas para la adquisición de datos y posterior análisis.

De la misma manera que se toma una señal eléctrica y se transforma en una digital para enviarla al ordenador, se puede también tomar una señal digital o binaria y convertirla en una eléctrica. En este caso el elemento que hace la transformación es una tarjeta o módulo de Adquisición de Datos de salida, o tarjeta de control. La señal dentro de la memoria del PC la genera un programa adecuado a las aplicaciones que quiere el usuario y, luego de procesarla, es recibida por mecanismos que ejecutan movimientos mecánicos, a través de servomecanismos, que también son del tipo transductores.

Un sistema típico de adquisición utiliza sensores, transductores, amplificadores, convertidores analógico - digital (A/D) y digital - analógico (D/A), para procesar información acerca de un sistema físico de forma digitalizada.

[editar]¿Cómo se adquieren los datos?

La adquisición de datos se inicia con el fenómeno físico o la propiedad física de un objeto (objeto de la investigación) que se desea medir. Esta propiedad física o fenómeno podría ser el cambio de temperatura o la temperatura de una habitación, la intensidad o intensidad del cambio de una fuente de luz, la presión dentro de una cámara, la fuerza aplicada a un objeto, o muchas otras cosas. Un eficaz sistema de adquisición de datos pueden medir todos estos diferentes propiedades o fenómenos.

Un sensor es un dispositivo que convierte una propiedad física o fenómeno en una señal eléctrica correspondiente medible, tal como tensión, corriente, el cambio en los valores de resistencia o condensador, etc. La capacidad de un sistema de adquisición de datos para medir los distintos fenómenos depende de los transductores para convertir las señales de los fenómenos físicos mensurables en la adquisición de datos por hardware. Transductores son sinónimo de sensores en sistemas de DAQ. Hay transductores específicos para diferentes aplicaciones, como la medición de la temperatura, la presión, o flujo de fluidos. DAQ también despliega diversas técnicas de acondicionamiento de Señales para modificar adecuadamente diferentes señales eléctricas en tensión, que luego pueden ser digitalizados usando CED.

Las señales pueden ser digitales (también llamada señales de la lógica) o analógicas en función del transductor utilizado.

El acondicionamiento de señales suele ser necesario si la señal desde el transductor no es adecuado para la DAQ hardware que se utiliza. La señal puede ser amplificada o desamplificada, o puede requerir de filtrado, o un cierre patronal, en el amplificador se incluye para realizar demodulación. Varios otros ejemplos de acondicionamiento de señales podría ser el puente de conclusión, la prestación actual de tensión o excitación al sensor, el aislamiento, linealización, etc. Este pretratamiento del señal normalmente lo realiza un pequeño módulo acoplado al transductor.

DAQ hardware son por lo general las interfaces entre la señal y un PC. Podría ser en forma de módulos que pueden ser conectados a la computadora de los puertos (paralelo, serie, USB, etc...) o ranuras de las tarjetas conectadas a (PCI, ISA) en la placa madre. Por lo general, el espacio en la parte posterior de una tarjeta PCI es demasiado pequeño para todas las conexiones necesarias, de modo que una ruptura de caja externa es obligatorio. Las tarjetas DAQ a menudo contienen múltiples componentes (multiplexores, ADC, DAC, TTL-IO, temporizadores de alta velocidad, memoria RAM). Estos son accesibles a través de un bus por un micro controlador, que puede ejecutar pequeños programas. El controlador es más flexible que una unidad lógica dura cableada, pero más barato que una CPU de modo que es correcto para bloquear con simples bucles de preguntas.

Driver software normalmente viene con el hardware DAQ o de otros proveedores, y permite que el sistema operativo pueda reconocer el hardware DAQ y dar así a los programas acceso a las señales de lectura por el hardware DAQ. Un buen driver ofrece un alto y bajo nivel de acceso.

Ejemplos de Sistemas de Adquisición y control: · DAQ para recoger datos(datalogger) medioambientales (energías renovables e ingeniería verde). · DAQ para audio y vibraciones (mantenimiento, test). · DAQ + control de movimiento(corte con laser). · DAQ + control de movimiento+ visión artificial (robots modernos).

[editar]Tiempo de conversión

Es el tiempo que tarda en realizar una medida el convertidor en concreto, y dependerá de la tecnología de medida empleada. Evidentemente nos da una cota máxima de la frecuencia de la señal a medir.

Este tiempo se mide como el transcurrido desde que el convertidor recibe una señal de inicio de "conversión" (normalmente llamada SOC, Start of Conversión) hasta que en la salida aparece un dato válido. Para que tengamos constancia de un dato válido tenemos dos caminos:

• Esperar el tiempo de conversión máximo que aparece en la hoja de características.
• Esperar a que el convertidor nos envíe una señal de fin de conversión.

Si no respetamos el tiempo de conversión, en la salida tendremos un valor, que dependiendo de la constitución del convertidor será:

• Un valor aleatorio, como consecuencia de la conversión en curso
• El resultado de la última conversión

[editar]La etapa de acondicionamiento de la señal

Con más detalle, en una etapa de acondicionamiento podemos encontrar estas etapas, aunque no todas están siempre presentes:

• Amplificación
• Excitación
• Filtrado
• Multiplexado
• Aislamiento
• Linealización

Amplificación ­ Es el tipo más común de acondicionamiento. Para conseguir la mayor precisión posible la señal de entrada debe ser amplificada de modo que su máximo nivel coincida con la máxima tensión que el convertidor pueda leer.

Aislamiento - Otra aplicación habitual en el acondicionamiento de la señal es el aislamiento eléctrico entre el transductor y el ordenador, para proteger al mismo de transitorios de alta tensión que puedan dañarlo. Un motivo adicional para usar aislamiento es el garantizar que las lecturas del convertidor no son afectadas por diferencias en el potencial de masa o por tensiones en modo común.

Cuando el sistema de adquisición y la señal a medir están ambas referidas a masa pueden aparecer problemas si hay una diferencia de potencial entre ambas masas, apareciendo un "bucle de masa", que puede devolver resultados erróneos.

Multiplexado - El multiplexado es la conmutación de las entradas del convertidor, de modo que con un sólo convertidor podemos medir los datos de diferentes canales de entrada. Puesto que el mismo convertidor está midiendo diferentes canales, su frecuencia máxima de conversión será la original dividida por el número de canales muestreados. Se aconseja que los multiplexores se utilizen antes del conversor y después del condicionamiento del señal, ya que de esta manera no molestará a los aislantes que podamos tener.

Filtrado - El fin del filtro es eliminar las señales no deseadas de la señal que estamos observando. Por ejemplo, en las señales cuasi-continuas, (como la temperatura) se usa un filtro de ruido de unos 4 Hz, que eliminará interferencias, incluidos los 50/60 Hz de la red eléctrica.

Las señales alternas, tales como la vibración, necesitan un tipo distinto de filtro, conocido como filtro antialiasing, que es un filtro pasabajo pero con un corte muy brusco, que elimina totalmente las señales de mayor frecuencia que la máxima a medir, ya que se si no se eliminasen aparecerían superpuestas a la señal medida, con el consiguiente error.

Excitación - La etapa de acondicionamiento de señal a veces genera excitación para algunos transductores, como por ejemplos las galgas "extesométricas", "termistores" o "RTD", que necesitan de la misma, bien por su constitución interna, (como el termistor, que es una resistencia variable con la temperatura) o bien por la configuración en que se conectan (como el caso de las galgas, que se suelen montar en un puente de Wheatstone).

Linealización - Muchos transductores, como los termopares, presentan una respuesta no lineal ante cambios lineales en los parámetros que están siendo medidos. Aunque la linealización puede realizarse mediante métodos numéricos en el sistema de adquisición de datos, suele ser una buena idea el hacer esta corrección mediante circuitería externa.

[editar]Ejemplo

A veces el sistema de adquisición es parte de un sistema de control, y por tanto la información recibida se procesa para obtener una serie de señales de control. En este diagrama podemos ver los bloques que componen nuestro sistema de adquisición de datos:

Como vemos, los bloques principales son estos:

• Transductor
• El acondicionamiento de señal
• El convertidor analógico-digital
• La etapa de salida (interfaz con la lógica)

El transductor es un elemento que convierte la magnitud física que vamos a medir en una señal de salida (normalmente tensión o corriente) que puede ser procesada por nuestro sistema. Salvo que la señal de entrada sea eléctrica, podemos decir que el transductor es un elemento que convierte energía de un tipo en otro. Por tanto, el transductor debe tomar poca energía del sistema bajo observación, para no alterar la medida.

El acondicionamiento de señal es la etapa encargada de filtrar y adaptar la señal proveniente del transductor a la entrada del convertidor analógico / digital. Esta adaptación suele ser doble y se encarga de:

• Adaptar el rango de salida del transductor al rango de entrada del convertidor.(Normalmente en tensión).

• Acoplar la impedancia de salida de uno con la impedancia de entrada del otro.

La adaptación entre los rangos de salida del convertidor y el de entrada del convertidor tiene como objetivo el aprovechar el margen dinámico del convertidor, de modo que la máxima señal de entrada debe coincidir con la máxima que el convertidor (pero no con la máxima tensión admisible, ya que para ésta entran en funcionamiento las redes de protección que el convertidor lleva integrada).

Por otro lado, la adaptación de impedancias es imprescindible ya que los transductores presentan una salida de alta impedancia, que normalmente no puede excitar la entrada de un convertidor, cuya impedancia típica suele estar entre 1 y 10 k.

El convertidor analógico/digital es un sistema que presenta en su salida una señal digital a partir de una señal analógica de entrada, (normalmente de tensión) realizando las funciones de cuantificación y codificación.

La cuantificación implica la división del rango continuo de entrada en una serie de pasos, de modo que para infinitos valores de la entrada la salida sólo puede presentar una serie determinada de valores. Por tanto la cuantificación implica una pérdida de información que no podemos olvidar.

La codificación es el paso por el cual la señal digital se ofrece según un determinado código binario, de modo que las etapas posteriores al convertidor puedan leer estos datos adecuadamente. Este paso hay que tenerlo siempre en cuenta, ya que puede hacer que obtengamos datos erróneos, sobre todo cuando el sistema admite señales positivas y negativas con respecto a masa, momento en el cual la salida binaria del convertidor nos da tanto la magnitud como el signo de la tensión que ha sido medida.

La etapa de salida es el conjunto de elementos que permiten conectar el s.a.d con el resto del equipo, y puede ser desde una serie de buffers digitales incluidos en el circuito convertidor, hasta una interfaz RS-232, RS-485 o Ethernet para conectar a un ordenador o estación de trabajo, en el caso de sistemas de adquisición de datos comerciales.

[editar]Ventajas

Flexibilidad de procesamiento, posibilidad de realizar las tareas en tiempo real o en análisis posteriores (a fin de analizar los posibles errores), gran capacidad de almacenamiento, rápido acceso a la información y toma de decisión, se adquieren gran cantidad de datos para poder analizar, posibilidad de emular una gran cantidad de dispositivos de medición y activar varios instrumentos al mismo tiempo, facilidad de automatización, etc.

Se utiliza en la industria, la investigación científica, el control de máquinas y de producción, la detección de fallas y el control de calidad entre otras aplicaciones.

[editar]Un tipo de ejercicio de adquisición

Ejemplo 1

Tenemos 300 señales a monitorizar. Todas ellas de 4 bytes y queremos guardar la información de todo el proceso cada segundo. ¿qué capacidad ha de tener el disco duro del PC servidor para tener un histórico de todo un año?

Tendríamos que tener una capacidad de 37,8 GB. Pero teniendo en cuenta que siempre se tiene que tener una copia de seguridad, esta capacidad la tendremos que multiplicar por dos y eso nos daría 75,7 GB.

Ejemplo 2

En un sistema de adquisición de datos entran 210 señales por segundo, de 8 bytes cada una. ¿qué capacidad ha de tener el disco duro del PC servidor para tener un histórico de todo un mes?

Sistemas básico de medición

Sistemas de Medición

Los sistemas de referencia global son realizados a través de plataformas que representan puntos de referencia en el universo o en la Tierra. Mediciones entre marcas de referencia contienen información sobre la relación entre ellas. Esta relación puede ser expresada como dirección o distancia para una época determinada.

Los marcos de referencia existentes son usados de una manera jerárquica. El principio geodésico desde lo grande a lo pequeño es aplicado aquí. Por lo tanto, los quásares localizados en las fronteras del universo conocido, forman un marco de referencia celeste casi-inercial (CRF) en el cual es determinada la posición de la Tierra.

En el nivel jerárquico siguiente sigue el marco de referencia terrestre (TRF). Cualquier otra red geodésica continental, nacional, regional o local aparecerán en los pasos subsecuentes en los marcos de referencia jerárquicos y harán uso de los puntos de referencia de los niveles precedentes como un marco exterior de mayor escala. Es por tanto una obligación que las técnicas de medición más precisas sean aplicadas en los observatorios geodésicos, los cuales deben proveer datos para la generación de los marcos de referencia celeste y terrestre.

Para unir puntos de referencia de diferentes continentes se requieren mediciones con técnicas capaces de entregar la relación entre los puntos de referencia. Estas técnicas son resumidas como técnicas geodésicas espaciales.

Las mediciones de las técnicas geodésicas espaciales son sesgadas debido a fenómenos geodinámicos. Estos efectos locales deben ser seguidos mediante mediciones locales para complementar las técnicas geodésicas espaciales.

El modelamiento correcto de los fenómenos geodinámicos (Ilustr. 36) permite finalmente la determinación precisa de marcos de referencia.

Ilustración: Fenómeno geodinámico con señales significantes en mediciones con técnicas geodésicas espaciales. Un modelamiento apropiado del fenómeno permite la determinación precisa de marcos de referencia global. (Imágenes tomadas de [1].)

Técnicas Espaciales Geodésicas

Técnicas espaciales geodésicas son métodos de medición que unen las plataformas de medición basadas en la Tierra con objetos en el espacio a través de señales electromagnéticas. De ahí que las técnicas de geodesia espacial pueden ser explicadas con modelos de comunicación ([1]).

Los objetos más remotos en el universo son los quásares en una distancia de aproximadamente 3-15 billones de años luz. Esos objetos pueden ser detectados con radiotelescopios muy sensibles. Con la técnica de Interferometría de Base Muy Larga (VLBI) es posible relacionar la posición, orientación y rotación de la Tierra en el marco de referencia casi-inercial materializado por los quásares. Debido a la distancia de los quásares el campo de gravedad de la Tierra no es predominante en las mediciones VLBI. Por esto, VLBI tiene un carácter cinemático.

VLBI es complementado por las observaciones a satélites que están orbitando en el campo de gravedad de la Tierra. Por consiguiente las observaciones de Medición Láser a Satélites (SLR) y el seguimiento de satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) tienen un carácter dinámico, complementando las observaciones VLBI.

Los objetivos de VLBI y las técnicas satelitales pueden ser desarrollados algunas veces durante un día y por ello tener capacidad para proveer datos de posicionamiento preciso sobre una escala global.

En otras palabras: las técnicas geodésicas espaciales permiten determinar distancias de hasta 10000 km (a través de los océanos) con una precisión de pocos milímetros. Una red global de observatorios geodésicos permite en consecuencia un marco de referencia preciso con muchas aplicaciones en ciencia, navegación (espacial), cartografía.

Investigar:

Sistemas de Instrumentación Analogicas y Digitales

Sistema Generalizado de Adquisicion de Dato

Elementos de los sistemas de adquisicion de datos

Aplicaciones de los sistemas de adquisicioon de datos

Buses de campo

Estructuras tipicas de los buses standar

Programación de un Autómata Programable (importante)

INSTRUCCIONES DE DIAGRAMA DE RELES

Vamos a referenciar las instrucciones por sus nemónicos. La mayoría de las instrucciones tienen asociados uno ó más operandos que indican ó suministran los datos sobre los que se ha de ejecutar cada instrucción, Estos suelen ser direcciones de canales o valores constantes, toda instrucción necesita uno o más canales de memoria.

La mayoría de las instrucciones están disponibles en forma diferenciada y en forma no diferenciada, distinguiéndose las primeras por un símbolo de arroba (@) delante del nemónico de la instrucción. Una instrucción no diferenciada se ejecuta cada vez que es escaneada siempre que su condición de ejecución sea ON, mientras que una instrucción diferenciada se ejecuta sólo una vez después de que su condición de ejecución pase de OFF a ON. Si la condición de ejecución no ha cambiado o ha cambiado de ON a OFF desde la última vez que fue escaneada  la instrucción, ésta no se ejecutará.

Estas seis instrucciones básicas corresponden a las condiciones de ejecución en un diagrama de relés. Cada una de esta instrucciones y cada dirección de bit se puede utilizar tantas veces como sea necesario, no existe un número limitado ni restricciones en el orden en el que se deben utilizar mientras no se exceda la capacidad del PLC. Las combinaciones de estas condiciones determinan la ejecución o no de las siguientes instrucciones:

OUT y OUT NOT se utilizan para controlar el estado del bit designado de acuerdo con la condición de ejecución. OUT pone a ON el bit designado A para una condición de ejecución ON y lo pone a OFF para una condición de ejecución OFF. OUT NOT pone a ON el bit designado para una condición de ejecución OFF y lo pone a OFF para una condición de ejecución ON.

SET pone el bit operando a ON cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit operando cuando la condición es OFF. RESET pone a OFF el bit operando cuando la condición de ejecución es ON y no afecta al estado del bit operando cuando la ejecución es OFF.

 DIFU y DIFD se utilizan para poner a ON el bit designado durante sólo un ciclo de scan. Estas instrucciones se utilizan cuando no hay disponibles instrucciones diferenciadas y se desea la ejecución de una instrucción sólo en un scan. (El programa se ejecuta contínuamente ya que es cíclico. Un scan es una sola pasada a ese programa). Son útiles a la hora de simplificar la programación. Llevan un contacto asociado que se pone a ON durante solo un scan.

IL se utiliza siempre junto a ILC para crear enclavamientos en el programa. Si la condición de ejecución de IL es ON el programa se ejecutará como está escrito, con una condición de ejecución ON para cada instrucción que haya entre IL e ILC. Si la condición de ejecución de IL es OFF no se ejecutarán las instrucciones que hay entre IL e ILC.

El rango de V es de 000.0 a 999.9, sin escribir el punto decimal y N define el número de contador. Un temporizador se activa cuando su condición de ejecución se pone a ON y se resetea de nuevo al valor V cuando la condición de ejecución se pone a OFF. Existe un contacto asociado que se pone a ON cuando el temporizador termina la cuenta y este contacto asociado será condición de ejecución de cualquier otra instrucción. Los temporizadores se resetean cuando están enclavados entre IL e ILC.

CNT se utiliza para descontar a partir del valor V cuando su condición de ejecución pasa de ON a OFF. Se resetea cuando su contacto de reset se pone a ON. También tiene un contacto asociado que se pone a ON cuando el contador termina de contar el valor V que sirve de condición de ejecución para cualquier otra instrucción. Los contadores no se resetean cuando se encuentran enclavados entre IL e ILC.

Estas son las llamadas instrucciones de transferencia de datos más importantes:

 MOV copia el contenido del canal S al canal D cuando su condición de ejecución es ON. S puede ser un canal ó un direccionamiento  inmediato ( un valor precedido del símbolo # ).

 XFER copia los contenidos de los canales S, S+1, S+2,..., S+N a los canales D, D+1, D+2,..., D+N. N tiene que estar en código BCD.

BSET copia el contenido del canal S a todos los canales existentes entre St y E. S también puede ser un direccionamiento inmediato.

XCHG intercambia el contenido de los canales S y T.

Esquema de contactos

El segundo paso en la programación de un autómata es la elaboración de un esquema de contactos del proceso a controlar basándonos en el grafcet antes realizado. Un diagrama de relés ó esquema de contactos consiste en una línea vertical a la izquierda que se llama BARRA DE BUS y de líneas paralelas que parten de ella denominadas LINEAS DE INSTRUCCIÓN. En las líneas de instrucción se colocan los relés ó contactos, que pueden corresponder con estados del sistema ó con condiciones de ejecución. Las combinaciones lógicas de estos contactos determinan cuándo y cómo se ejecutan las instrucciones del esquema, situadas al final de las líneas de instrucción. Todos los contactos, a efectos de programación, llevan asignados una dirección de bit, ( ej: 000.04) a excepción de los contactos que representan los estados del sistema, que llevan asignados una dirección de canal (ej: HR0.00).

 Toda contacto del diagrama de relés está ON u OFF dependiendo del estado del bit operando asignado. Una CONDICIÓN NORMALMENTE ABIERTA está en ON si el bit asignado está en ON, y en OFF si el bit asignado está en OFF. Una CONDICION NORMALMENTE CERRADA está en ON si el bit asignado está en OFF, y en OFF si el bit asignado está en ON. Generalizando, se utiliza una condición normalmente abierta si se desea hacer algo cuando un bit esté en ON y se utiliza una condición normalmente cerrada si se desea hacer algo cuando un bit esté en OFF. Ejemplo:

La primera línea representa una condición normalmente abierta donde la instrucción se ejecuta cuando A está en ON. La segunda representa una condición normalmente cerrada, donde la instrucción se ejecuta cuando B está en OFF.

 El diagrama se va realizando siguiendo las etapas del GRAFCET. Vamos a ver cómo sería el paso del GRAFCET al ESQUEMA DE CONTACTOS en diferentes situaciones

Con estos sencillos pasos podemos elaborar cualquier tipo de diagrama. Dos últimas consideraciones a tener en cuenta:

·         Las instrucciones de salida no pueden representarse más de una vez en el esquema de contactos, por lo que si tenemos varios estados que realizan la misma acción, realizaremos una “or” con los contactos asociados que activen esa salida.

·         Los esquemas de contactos siempre deben acabar con la instrucción “ END “

Esta inicialización hay que realizarla siempre al comienzo de un esquema de contactos.

Automatas Programables II (PM 30/10/2012)

En este enlace encontraran material para el taller grupal..

Estructura y Arquitectura de los AP

Autómatas Programables. (PLC). 

Implementación

Qué es un PLC?. 

PLC son las iniciales de  Programmable  Logic  Controller, que traducido resulta 

Controlador Lógico Programable. También se usa para nombrar a estos dispositivos el 

término  Autómatas Programables. A lo largo de este curso usaremos indistintamente 

cualquiera de ellos. 

Cualquier modificación en los procesos en una planta, significa re-cablear, agregar relés, 

temporizadores, etc. en los tableros de mando y control. Esto implica largas paradas de 

máquinas y a menudo los tableros quedan chicos para absorber los cambios. También es 

por ustedes conocido que las modificaciones “provisorias” no siempre se vuelcan en los 

planos eléctricos, con lo cuál se dificulta  el mantenimiento y por lo tanto aumenta el 

tiempo de parada de las máquinas. 

A fines de la década del 60, consciente de estos problemas, la General Motor le encarga 

a sus proveedores de controladores el diseño de equipos que cumplieran las siguientes 

especificaciones: 

• Flexibles:  Los aparatos debían ser capaces  de adaptarse a una gran variedad de 

situaciones, incluso reutilizarse para otras máquinas. Esta flexibilidad pretendía ser 

lograda mediante la programación. 

• Estado Sólido: Los nuevos equipos debían estar  realizados usando componentes 

electrónicos. 

• Ambiente: Debían poder soportar los ambientes industriales. 

• Sencillos: Tanto la programación, como el mantenimiento y la instalación debían estar 

a cargo del propio personal de la industria, ingenieros y técnicos, normalmente en esa 

época sin conocimientos informáticos 

• Lógicos: Las funciones que debían gobernar eran del tipo on/off (todo/nada). 

3.1.2. Historia. 

El primer PLC apareció en 1968 y cumplía con los requerimientos mínimos de General 

Motor, pero rápidamente aparecieron ventajas adicionales tales como: menor consumo de 

energía, reducción de espacio en los tableros, rápido mantenimiento, etc.. 

Por 1972 aparecieron equipos que ya se programaban usando esquemas de contactos 

(Relay Ladder Logic). Estos esquemas usaban los ingenieros y técnicos para diseñar los 

antiguos equipos cableados, por lo que resultaba fácil pasarse a la nueva tecnología y ello 

popularizó más su uso. 

En 1974 aparece el microprocesador, lo que provoca muy importantes avances en el 

desarrollo de los PLC. Permitiéndole realizar tareas cada vez más complejas, mejorando 

su confiabilidad. PLC. Implentación I - Página 2 de 6 

En estos últimos años el crecimiento no se detuvo y entre los avances y características 

más importantes de los PLC actuales, destacaremos: 

• Posibilidad de entradas y salidas analógicas. 

• Memorias más potentes y más pequeñas. Lo que permite programas más extensos. 

• Capacidad de realizar operaciones aritméticas más complejas. 

• Posibilidad de comunicación entre PLCs y entre PLC y computadoras. 

• Mayor velocidad en el procesamiento de los datos. 

• Entradas y salidas remotas. Sensores y actuadores a gran distancia del controlador. 

• Nuevos lenguajes de programación. 

• Aplicación de computadoras para su programación. 

• etc. 

3.1.3 Ventajas de los PLC. 

Se puede hablar de las siguientes ventajas del uso de los PLC frente a lógica cableada 

antigua: 

• Menor tiempo empleado en la elaboración del proyecto. 

• Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir elementos. 

• Reducido espacio de ocupación. 

• Menor costo de mano de obra de instalación. 

• Menor tiempo para la puesta en funcionamiento, al quedar reducido el de cableado. 

• Posibilidad de controlar varias máquinas con el mismo autómata. 

• Economía de mantenimiento. 

• Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el PLC sigue siendo útil para 

otra máquina o sistema de producción. 

Como es una tecnología que sigue evolucionando seguramente este listado se 

incrementará día a día. 

3.2 Estructura interna. 

Para poder interpretar luego el funcionamiento de un PLC presentamos la Figura 1, donde 

se muestra un esquema de su estructura interna. 

Podemos distinguir cinco bloques en la  estructura interna de los Autómatas 

Programables, que pasaremos a describirlos: PLC. Implentación I - Página 3 de 6 

   

Fuente de Alimentación

Interfaces

E

n

t

r

a

d

a

s

S

a

l

i

d

a

s

Unidad Central de

Procesamiento (CPU)

S

e

n

s

o

r

e

s

A

c

t

u

a

d

o

r

e

s

Programador

Perifericos

PLC, PC,

Impresora,

Etc.

  Figura 1 

• Bloque de Entradas.  En él se reciben las señales que proceden de los sensores. 

Estas  son adaptadas y codificadas de forma tal que sean comprendidas por la CPU. 

También tiene como misión proteger los circuitos electrónicos internos del PLC, 

realizando una separación eléctrica entre éstos y los sensores. 

• Bloque de Salidas: Trabaja de forma inversa al anterior. Interpreta las órdenes de la 

CPU, las descodifica y las amplifica para enviarlas a los actuadores. 

También tiene una interface para aislar la salida de los circuitos internos. 

• Unidad Central de Procesamiento CPU): En ella reside la inteligencia del sistema. En 

función de las instrucciones del usuario (programa) y los valores de las entradas, activa 

las salidas. 

• Fuente de Alimentación: Su misión es adaptar la tensión de red (220V/50Hz) a los 

valores necesarios para los dispositivos electrónicos internos (generalmente 24Vcc y 

5Vcc). 

• Interfaces:  Son los canales de comunicación con el exterior. Por ejemplo con: 

∗ los equipos de programación 

∗ otros autómatas. 

∗ computadoras. 

∗ etc.. 

3.3 Clasificación de los PLC.

La idea de esta sección es mostrar el amplio espectro de los PLC que actualmente 

existen en el mercado, para ayudar al usuario a decidir en el momento de realizar una 

compra. 

Con este objetivo, vamos a realizar varias clasificaciones de los Autómatas Programables, 

teniendo en cuenta sus distintas características. PLC. Implentación I - Página 4 de 6 

• Estructura externa. Se refiere al aspecto físico exterior del PLC. Actualmente en el 

mercado existen dos tendencias: 

∗ Diseño compacto: En un solo bloque residen todos sus elementos (fuente, 

CPU, entradas/salidas, interfaces, etc.). Tienen la ventaja de ser 

generalmente más baratos y  su principal desventaja es que no siempre es 

posible ampliarlos. 

∗ Diseño modular: Los distintos elementos se presentan en módulos con 

grandes posibilidades de configuración de acuerdo a las necesidades del 

usuario. Una estructura muy popular  es tener en un bloque la CPU, la 

memoria, las interfaces y la fuente. En bloques separados las unidades de 

entrada/salida que pueden ser ampliadas según necesidades. 

• Memorias. Llamamos memoria a cualquier dispositivo que nos permita guardar las 

instrucciones escritas por el programador. Su capacidad de almacenamiento se mide 

en Kbyte o en Mbyte y está relacionada con  el tamaño máximo de programa que 

podemos escribir. 

En la mayoría de los casos están diseñadas con elementos electrónicos. Se distinguen 

varios tipos: 

∗ PROM (Programmable Read Only Memory). Memorias para ser leídas 

únicamente. Permiten ser programadas una sola vez. Normalmente se usan 

para automatismos de equipos fabricados en serie. Ante una falta de energía 

mantienen su contenido. 

∗ EPROM (Erasable Prog..). Son iguales a las anteriores, pero está permitido 

borrar su contenido para reprogramarlas. El borrado se realiza por la 

aplicación de luz ultravioleta, a través de una ventanilla de cuarzo en su 

encapsulado. 

∗ EEPROM (Electrical Eraseble..). Iguales a las anteriores pero el borrado se 

realiza por la aplicación de señales eléctricas. 

∗ RAM (Random Access Memory). O memorias de acceso aleatorio. Está 

permitido escribirlas y borrarlas eléctricamente. Su lectura y escritura son muy 

veloces. Ante una falta de energía su contenido se pierde, por lo que deben 

usarse alimentadas con pilas de Litio  (duración de la pila más o menos 5 

años). 

 Estas dos últimas son las más usadas en la actualidad. 

• Unidades de Entrada. Son los dispositivos básicos por donde llega la información de 

los sensores. Vienen con distintas posibilidades. 

∗ Analógicas. Se deben usar cuando la entrada corresponde a una medida 

de por ejemplo: temperatura, presión, etc. En su interior tienen un dispositivo 

que convierte la señal analógica a digital (conversor A/D). Vienen en distintos 

rangos de tensión e intensidad. (por ejemplo 0 a 10V, 0 a +- 10V, 4 a 20 mA, 

etc.). La resolución puede ser de 8 o 12 bits. PLC. Implentación I - Página 5 de 6 

∗ Digitales. Son las más utilizadas y corresponde a señales todo/nada. O 

sea la presencia o no de una tensión (por ejemplo de fines de carrera, 

termostatos, pulsadores, etc.). Esta tensión puede ser alterna ( 0-220V, 0-

110V) o continua (generalmente 0-24V). 

• Unidades de Salida. Son los bloques básicos que excitarán los actuadores. Al igual 

que las entradas pueden ser analógicas o digitales. 

∗ Analógicas. Se deben usar cuando el actuador que se debe activar es 

analógico (por ejemplo una válvula modulante, un variador de velocidad, etc.). 

En este caso se dispone de un dispositivo interno que realiza el proceso 

inverso al de las entradas analógicas, un conversor D/A. 

∗ Digitales. Vienen de tres tipos. Con salida a triac, a relé o a transistor. En 

el primer caso es exclusivamente para corriente alterna. En el segundo puede 

ser para continua o alterna. En el caso de salida a transistor es 

exclusivamente para continua. Soportan en todos los casos corrientes entre 

0,5 y 2 A. 

• Lenguajes de Programación. Son las reglas por las cuáles se le escribe el programa 

al PLC. Es más bien una característica del  dispositivo programador. Existen diferentes 

lenguajes que el usuario puede elegir de acuerdo a su gusto o experiencia. 

∗ Listado de instrucciones. Como su nombre lo indica se trata de introducir 

una lista de instrucciones que debe cumplir el autómata. 

∗ Con símbolos lógicos. La programación se realiza usando símbolos 

similares a los que vimos para las compuertas lógicas. 

∗ Con símbolos de contactos. Es el más popular y la programación se lleva 

a cabo usando redes de contactos (ladder). 

• Equipos o unidades de programación. Son los dispositivos que nos permitirán entrar 

el programa. Son tres los tipos que se disponen. 

∗ Tipo calculadora. Constan de un teclado y un visor (como si fuera una 

calculadora). En el visor se puede ver  una o dos líneas del programa. Son 

muy útiles para realizar modificaciones o ajustes a la par de la máquina. 

∗ Consola. Son un tipo intermedio entra los anteriores y las PC. Permite ver 

hasta 20 o 30 líneas de programa 

∗ PC. Normalmente cualquier computadora PC, con el soft correspondiente y 

la interfaz adecuada permite la programación de los PLC. Su utilidad es mayor 

cuando se trabaja con grandes autómatas programándolos en las oficinas de 

programación. PLC. Implentación I - Página 6 de 6 

• Tamaño de los PLC. El tamaño se lo determina generalmente por la cantidad de 

entradas y salidas disponibles. Pudiendo variar entre 10 E/S hasta varios miles. Las 

denominaciones son: nanoautómatas, microautómatas, etc.. 

3.4 Cómo funciona un PLC.

En la Figura 2 se muestra  esquemáticamente el funcionamiento de un PLC. En ella 

podemos distinguir una secuencia que cumple a la puesta en marcha, dónde realiza un 

autotest para verificar sus conexiones con el  exterior (por ejemplo si tiene conectado 

algún dispositivo de programación. Además dentro de este mismo proceso coloca todas 

las salidas a 0. 

Luego entra en un ciclo que comienza leyendo y fijando ( “fotografiando”) el valor de las 

entradas (hasta que vuelva a pasar por esta etapa no detectará cualquier variación en 

ellas). 

A continuación comienza a cumplir instrucción por instrucción del programa (ejecución). 

Con los resultados que va obteniendo “arma” , internamente, “una imagen” de lo que va a 

ser la salida. Una vez que llega al final del programa recién transfiere esa imagen a los 

bornes de la salida (actualiza salidas). 

Cumplida esta tarea, realiza una nueva prueba interna, y vuelve a “cargar” las entradas y 

así sucesivamente.  

Arranque Autotest

Inicial

Lee entradas

Ejecuta programa

Actualiza salidas

Autotest

ciclo

 Figura 2. 

El tiempo que demora en recorrer el ciclo de trabajo, depende del tamaño del programa 

(cantidad de instrucciones) pero es muy  pequeño, del orden de los milisegundos (un 

milisegundo = una milésima parte de un segundo).