Prof. María Jesús de la Fuente Aparicio ... - …

1 Sistemas l gicos y secuencialesProf. Mar a Jes s de la Fuente AparicioDpt. Ingenier a de Sistemas y Autom ticaFacultad de CienciasUniversidad de ValladolidIndice Sistemas de eventos discretos L gica combinacional Sistemas secuenciales Aut matas programables (PLC) Arquitectura y Funciones Programaci n Control de procesos batch (por lotes) Sistemas de seguridadSistemas de eventos discretos Muchos procesos no son continuos Sus variables solo admiten un n mero finito de valores Los valores de las variables no cambian de forma continua en el tiempo, sino en instantes determinados (eventos). Problemas de control l gicos y secuenciales Estados discretosMotor: En marcha o paradoDep sito: Con l quido o vac oV lvula:Abierta o cerradaInstrumentaci nCircuito cerradoCircuito abiertoLos sensores s lo toman dos valores y cambian cuando ocurre un evento:Detector de nivel m nimo: cuando el nivel desciende del valor m nimo se activa / o desactiva la se al del sensorNO / NC: Normalmente abierto / cerradoInstrumentaci nProcesoPSTST ermostato.

2 Cuando la temperatura supera un l mite se activa/desactiva el sensorPresostato01 5 VTempInstrumentaci n (Detectores)Detector de presenciaEmisorReceptorFinal de carreraInstrumentaci n (Actuadores)V lvula on/offElectrov lvulaArrancador de motor~V lvula de solenoideV lvula neum ticaSistemas combinacionales Las respuestas dependen solo del valor actual de las entradas a trav s de las funciones l gicas Y, O, NO SI ( condiciones l gicas )ENTONCES ( acciones) Asociados a alarmas o l gicas de operaci nL gica ANDA+B OR )BA(+==+Leyes de MorganPuertas l gicas&AB +B 1A ANomenclatura DINLas expresiones l gicas pueden asimilarse a circuitos el ctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a presencia o ausencia de se al y la conclusi n se expresa en t rminos de la se al de salidaCircuitos l gicos (Bloques funcionales)& 1BC(C+B). A 1&ABD& + 1A ADiagramas (escalera) de contactos+-CorrienteLas expresiones l gicas pueden asimilarse a circuitos el ctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a contactos cerrados o abiertos y la conclusi n se expresa en t rminos de circula corriente o noSi el interruptor est cerrado circula corriente y se activa la bombillaDiagramas de contactos (Diagrama de escalera)Contacto normalmente abiertoNormalmente est abierto pero si se cumple una condici n l gica se cierra y se activa la conclusi n+-Contacto normalmente cerradoNormalmente est cerrado y se activa la conclusi n, pero si se cumple una condici n l gica se abre y se desactiva la conclusi nCargacontactorL gica combinacional con lampara se enciende si A y B est n cerradosABA+BLa lampara se enciende si A B est n cerradosDiagramas de contactosABCD+-Funci n l gica: (A+B).

3 C. DElemento a activarRel sLa mayor a de las veces la corriente que circula por el circuito es demasiado peque a para activar un dispositivo ( bombilla, motor, ). Para esto necesitamos un rele~CargaS1S2SI (S1= cerrado y S2= cerrado)ENTONCES carga activadabobinarel mec nicoestado s lidoEl rel permite activar la caga con una corriente m s grande Diagramas de contactosNormalmente, la corriente que circula por un circuito l gico es muy peque a como para activar la mayor a de los dispositivos (Bombillas, motores, sirenas, etc.) Por eso se utilizan rel s como elementos de activaci de rel S1S2X1+En el diagrama de contactos (escalera) s lo se representa la bobina del rel Diagrama de contactosbobina de rel S1S2X1 Pulsador normalmente abiertoPulsador normalmente cerradoS1 S2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una se al l gica 0 - 1+-EjemploM~Rel inversoS1P1X1+-S1P1X1X2X2S2S2La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de productoS1+ -Ejemplo: sistema de seguridadReactorTTTV aporProductoTCuReactanteTSTSX1+-LSX1Se cierra el vapor si la temperatura o el nivel est n fuera de l mites LSProcesos Secuenciales / procesos batchABDescargaSucesi n de etapas de operaci n con acciones espec ficas y condiciones de transici n entre ellas1 Espera 2 Carga 3 Operaci n 4 Descarga MGrafos de transici n de estadosABM1234 ArranqueTanque llenoOperaci n terminadaTanque vacioEstadosTransicionesEsperaCargaOpera ci nDescargaGrafos de transici n de estadosLas transiciones se formulan como funciones l gicas de las entradas.

4 Una transici n se activa cuando se est en el estado y la funci n l gica asociada tiene un valor estado lleva asociadas una serie de acciones espec ficasProcesos s ncronos y as ncronos S ncronos: Los cambios de estado ocurren solo en instantes determinados establecidos por los pulsos de sincronizaci n de un circuito reloj As ncronos: Los estados cambian en funci n del valor de las entradas, sin requerir tiempos espec ficosSFC / Grafcet SFC Sequential Function Chart Lenguaje gr fico para describir secuencias Antecedentes: Redes de Petri Muy similar a Grafcet Puede usarse a distintos niveles Estados, transiciones y accionesSFCL lenadoOper1 Cuando la condici n l gica asociada a una transici n es cierta (y el proceso se encuentra en el estado anterior) se desactiva la etapa anterior y se activa la siguiente, ejecut ndose las acciones asociadas a esta. La condici n l gica puede expresarse en varios lenguajes IEC 61131 Variables asociadas a una = 1 si el proceso est en esa etapa, 0 si no est = tiempo transcurrido desde que se activa estadotransici nSFC / GrafcetStartLlenadoOper1 DescargaAcciones de una etapaTransici nCondici n l gica asociada a una transici nOper2 Caminos divergentes y convergentes (solo uno est activo simult neamente)StopComienzoSecuencias simultaneasStartLlenadoOper1 DescargaOper2 Oper3 Oper4 Divergencia simultanea: se activan Oper1 y Oper2 en paraleloConvergencia simultanea: cuando Oper3 y Oper4 est n activas y se cumple la transici n se pasa a DescargaAccionesEtapaNCualificador: indica cuando se ejecuta la acci nAcci n: Nombre nico que describe la acci n, bien en el SFC, o mediante alguno de los lenguajes IECA brir v lvulaVariable indicadora opcionalvalveAValveA.

5 = ONAcciones / CualificadoresNAbrir v lvulavalveANSe ejecuta cuando la etapa est activaSSe comienza a ejecutar cuando la etapa est activa y continua hasta un resetRreset de una acci n anteriorD xComienza a ejecutarse x sg despu s de que la etapa est activa y mientras est activaL Se ejecuta solo una vez al activarse la etapaEjemploE1E2E3E4 Tanque lleno = 1 Temperatura alta = 1 & han trancurrido 20 minArranque = 1 Tanque vacio=1V lvulas A y B abiertasV lvula C abierta, Motor M arrancadoV lvula D abiertaAMCDBNNNAut matas programables. Controladores l gicos programables (PLC)Dispositivos programables orientados a implementar funciones l gicas y secuenciales conectados a un proceso CPU Comunicaciones Tarjetas I/O Alimentaci de los60 s ModiconTSX NanoAlimentaci nEntradas / salidasRS232:Conexi n con el ordenadorDisplayArquitecturaICPUORAMbusR OMAA: Alimentaci n y BateriaDistintos tipos de tarjetas de entrada/salidaTarjetas de entrada /salida (I/O) Las tarjetas de entrada contienen rel s, transistores, etc (contactos) conectados al mundo exterior: sensores, pulsadores, etc.

6 Que reciben las se ales de campo y las convierten a valores 0/1 en la memoria del PLC Las tarjetas de salida contienen rel s de salida, transistores, etc. (bobinas) conectadas al mundo exterior: solenoides, luces, etc.,Ellos les env an se ales on/off de acuerdo a los valores 1/0 de la memoria del PLC El software del PLC contiene rel s virtuales, contadores, etc., usados para implementar las funciones l gicas y secuenciales n del PLC / Ciclo de trabajoMemoria Imagende las entradasMemoria Imagende las salidasTarjetas de entradaSensores del ProcesoCPUM emoria de datosMemoria de programaTarjetas de salidaActuadoresdel ProcesoScan: tiempo gastado en ejecutar un : almacenamiento de la informaci nProgramaci nProgramaci n mediante software de configuraci nTransferencia al PLC mediante conexi n RS-232 o redDistintas formas de ejecuci n del programa: c clica, a una hora, por evento, etcPosibilidad de supervisi n/ depuraci n del PLC desde el PCPC consolaPC + aut mataLenguajes IEC 61131-3 Diagrama de funciones secuenciales: Grafcet (SFC).

7 Estructura la organizaci n interna de un programa: cuatro lenguajes de programaci n: Texto estructurado (ST) ~ Pascal Diagramas de bloques funcionales (FB) Diagramas de escalera (LD) Lista de instrucciones (IL) de escalera (Ladder Diagrams) Programaci n gr fica Usados por la semejanza con los diagramas de contactos: trata de imitar los diagramas de circuitos el ctricos con rel s, contadores, Los escalones se ejecutan secuencialmente desde el arriba a abajo, de izquierda a derechaS1P1X1X1X2 AutomantenimientoAPXXA rranque y parada de un motor con dos pulsadoresTambi n:SETRESL enguaje de instruccionesProgramar sistemas secuenciales con Diagramas de contactos En procesos secuenciales: Escalones para activar las etapas Escalones para activar las transiciones entre etapas Escalones para implementar las acciones asociadas a cada etapaEjemplo: etapasE2E2T2E3E3E3T3E4E4E4T4E1E1E1T1E2E etapaT condicion de salto de etapaInicializaci de etapaABMT2E1 ArranqueT3E2T4E3E etapaT condicion de salto de etapaT1E4 Dep sito vac oDep sito n de salto de etapaAccionesAMV lvulaE etapaA,B,C,D Electrov Timer on delay.

8 La salida se activa n periodos despu s de que se active la entrada. El temporizador se resetea si la entrada se desactiva antes de salida se activa n periodos despu s de que se active e. Si e se desactiva antes de n, el temporizador conserva el tiempo acumulado. El temporizador solo resetea si se activa la entrada de de etapaABMT2E1 ArranqueT3E2T4E3Se requiere permanecer un cierto tiempo 20 sgs en la etapa 3 antes de iniciar la descargaT1E4 Dep sito vac oDep sito n de salto de etapaTMR20 ContadoresCTUnreseteLa salida se activa cuando ha cambiado n veces de valor de falso a cierto. El valor del contador se pone a cero cuando se activa la l nea de de PLCs / buses de PLCsCon la instrumentaci nTSX NanoN mero de entradas: 9 (% a % ). (L gica positiva)N mero de salidas: 7 (% a % ), todas digitales a rel .Posibilidades de expansi n:1 aut mata como extensi n de aut matas como extensi n de aut forosTSX NanoCada aut mata dispone de un selector que indica su configuraci n en 0: aut mata individual n en 1: aut mata como extensi n de entradas/salidas del n en 5, 6 y 7.

9 Aut mata configurado como extensi n de aut n de E/SExtensi n de aut mata y E/SNomenclatura de E/SConexionadoNomenclatura de variablesBloques funcionalesSIF SIS SIL Sistemas para asegurar una operaci n segura y un paradacontrolada cuando sea necesario IEC 61508 (ISA ), IEC61511 standards SIF Safety Instrumented Function (Conjunto de accionesque protegen frente a un determinado riesgo) SIS Safety Instrumented Systems (SistemasInstrumentados de Seguridad) (compuestos por varios SIF) SIL Safety Integrity Level (1, 2, 3) (Nivel de protecci nde un SIF) El dise o del sistema de control y el sistema de seguridadha de hacerse conjuntamentepero la implementaci n debeser Sensores (distintos de los del sistema de control y cableadosindependientemente)2 L gica de actuaci n implementadaen un PLC independiente3 ActuadoresDebe proporcionarse el dato de tiempo medio entre fallosReactorTTTV aporProductoTCuReactanteTSX1 LSReactorTTTV aporProductoTCuReactanteTSX1 LSSISSIL de un SIF