TEMA 1: AUTOMATIZACIÓN CON PLCs - infoPLC

1 PLC s P gina 1 Curso 2009/10 TEMA 1: AUTOMATIZACI N CON PLCs 1. AUTOMATIZACI N DE PROCESOS. Automatizaci n de procesos Objetivo de la automatizaci n L gica programada frente a cableada 2. GENERALIDADES SOBRE PLCs. 3. AUT MATAS PROGRAMABLES DE siemens . PLC s P gina 2 Curso 2009/10 1. AUTOMATIZACI N DE PROCESOS Automatizaci n Dotaci n a la fase de producci n de un sistema de control, potencia y comunicaci n, que realice el trabajo y que pueda ser gobernado por el operador mediante un sistema de mando Qu es un automatismo? Todo dispositivo f sico (el ctrico, electr nico, neum tico, hidr ulico, etc.), capaz de controlar el funcionamiento de una m quina o proceso Libera al hombre de operaciones peligrosas, pesadas o rutinarias. El elemento de control ejecuta el programa l gico interno, reacciona ante la informaci n recibida por captadores actuando sobre los accionamientos de la instalaci n.

2 PLC s P gina 3 Curso 2009/10 OBJETIVO DE LA AUTOMATIZACI N Tecnolog as de automatizaci n L gica Cableada L gica Programada Funciones b sicas de la automatizaci n de una m quina o instalaci n Disminuir costes: humanos, energ ticos, materiales, etc. Mejorar la calidad del producto acabado, calidad constante Evitar tareas de dif cil control manual: peligrosas, complejas o r pidas Informaci n en tiempo real del proceso Aumentar la producci n y flexibilidad de las m quinas (adaptaci n al mercado) Facilitar la detecci n de aver as y su reparaci n PLC s P gina 4 Curso 2009/10 AUTOMATISMOS CABLEADOS En qu consiste? Automatismo realizado mediante el cableado de los elementos que intervienen: sensores, actuadores, rel s, contactores Inconvenientes: Ocupa mucho espacio Poca flexibilidad para modificaciones, mejoras, etc. Problemas de mantenimiento, localizaci n y correcci n de aver as.

3 Dif cil implantaci n de algoritmos que no sean derivados del lgebra de Boole Tipo de control: on/off Los elementos de control en automatismos cableados (Hard Wired Control) son: a) contactores y b) rel s Para una buena instalaci n se requiere contar con: a) habilidad b) planos de conexiones PLC s P gina 5 Curso 2009/10 AUTOMATISMOS PROGRAMADOS (1/2) En qu consiste? Incorporaci n de controladores programables al entorno industrial. Ventajas: Simplificaci n en la elaboraci n de proyectos. No planos de contactos (cableada) Facilidad en la introducci n de modificaciones: cambios en programa. No sustituci n de cables ni elementos activos (rel s) Instalaci n c moda y sencilla. Minimizaci n de espacio Mantenimiento r pido y sencillo: herramientas software de diagn stico y reparaci n Capacidad de control multiproceso Documentaci n inmediata de aplicaciones Inconvenientes: Personal t cnico para instalaci n y programaci n Coste elevado en aplicaciones de peque a envergadura PLC s P gina 6 Curso 2009/10 AUTOMATISMOS PROGRAMADOS.

4 EJEMPLOS (2/2) PLC s P gina 7 Curso 2009/10 TEMA 1: AUTOMATIZACI N CON PLCs 1. AUTOMATIZACI N DE PROCESOS 2. GENERALIDADES SOBRE PLCs. Qu es un aut mata programable? Revisi n hist rica. Generalidades y estructura de un PLC C mo trabaja un PLC? Descripci n de los elementos de un PLC. Lenguajes de programaci n 3. AUT MATAS PROGRAMABLES DE siemens . PLC s P gina 8 Curso 2009/10 QU ES UN PLC AUT MATA PROGRAMABLE 1/2 Programmable Logic Controller Dispositivo electr nico programable, en lenguaje espec fico, dise ado para controlar, en tiempo real y en un medio industrial, procesos secuenciales. PLC s P gina 9 Curso 2009/10 EJEMPLO DE APLICACI N INDUSTRIAL DE PLCs Elementos hardware Elementos software PLC s P gina 10 Curso 2009/10 REVISI N HIST RICA 1968: Procesador cableado sustituye a rel s. D cada de los setenta Incorporaci n de elementos hombre-m quina.

5 Manipulaciones de datos Operaciones aritm ticas Comunicaciones (ordenador) Incremento de memoria E/S remotas Desarrollo de comunicaciones con dispositivos D cada de los ochenta: - Avance de la tecnolog a P Alta velocidad de respuesta, m s lenguajes Reducci n de dimensiones M dulos inteligentes, autodiagn stico D cada de los noventa: Buses de campo abiertos Utilizaci n de tecnolog a de ordenador: PCMCIA /ETHERNET Plug & Play / Easy to use PLC s P gina 11 Curso 2009/10 GENERALIDADES PLCs Criterios de selecci n: - N mero de E/S a controlar - Capacidad de la memoria de programa - Potencia de las instrucciones - Posibilidad de conexi n de perif ricos, m dulos especiales y comunicaciones. Clasificaci n PLC por tipo de formato COMPACTOS: Suelen integrar en el mismo bloque la alimentaci n, entradas y salidas y/o la CPU.

6 Se expanden conect ndose a otros con parecidas caracter sticas. Ejem: S7-200 MODULARES: Est n compuestos por m dulos o tarjetas conectadas a rack con funciones definidas: CPU, fuente de alimentaci n, m dulos de E/S, etc .. Ejem: S7-300 La expansi n se realiza mediante conexi n entre racks. PLC s P gina 12 Curso 2009/10 ESTRUCTURA DE UN AUT MATA PROGRAMABLE Bloques principales de un PLC: CPU Perif ricos: dispositivos de interfaz con entorno Buses: internos y externos, interconexi n entre CPU y perif ricos PLC s P gina 13 Curso 2009/10 C MO TRABAJA UN PLC? Tratamiento secuencial de la informaci n Ciclo b sico de trabajo Durante la ejecuci n del programa el PLC ignora la evoluci n del proceso externo PLC s P gina 14 Curso 2009/10 C MO TRABAJA UN PLC? CICLO DE SCAN Conjunto de tareas, adem s de programa de usuario, que el automata lleva a cabo cuando est controlando un proceso.

7 TAREAS COMUNES: (SUPERVISION GENERAL) ACEPTACION DE ENTRADAS Y ACTUACION SOBRE SALIDAS EJECUCION DE LAS INSTRUCCIONES SERVICIO A PERIFERICOS TIEMPO DE RESPUESTA Tiempo necesario para llevar a cabo las distintas operaciones de control de un proceso externo. El tiempo de respuesta de un sistema (activaci n de una se al de salida en relaci n a una entrada) viene determinado por: TIEMPO DE SCAN DE LA CPU TIEMPO DE ON/OFF DE LOS MODULOS DE E/S PLC s P gina 15 Curso 2009/10 ELEMENTOS CPU: MEMORIA La memoria del PLC se encuentra dividida en varias reas, AREA DE SISTEMA OPERATIVO: El fabricante graba programa de comportamiento PLC ROM, no vol til AREA DE PROGRAMA: El usuario graba el programa a ejecutar por el PLC RAM con bater a, EPROM EEPROM AREA DE DATOS: Este rea es usada para almacenar valores o para obtener informaci n sobre el estado del PLC.

8 RAM PLC s P gina 16 Curso 2009/10 ELEMENTOS PLC: M DULOS DE ENTRADA / SALIDA Clasificaci n Tarjetas Entrada / Salida Aislamiento galv nico - No: conexi n directa - Si: acoplamiento ptico Se ales Tipo Anal gicas / Digitales Excitaci n Tensi n / Corriente PLC s P gina 17 Curso 2009/10 ELEMENTOS PLC: M DULOS DE ENTRADA Ejemplo de entrada a PLC Funciones m dulos Entrada: Recogida de informaci n Adaptaci n niveles de se al Filtrado de ruido Separaci n galv nica entre circuitos L gicos y de Potencia Visualizaci n estado entradas PLC s P gina 18 Curso 2009/10 ELEMENTOS PLC: M DULOS DE SALIDA Ejemplo de salida de PLC Funciones m dulos Salida: Activaci n actuadores Aislamiento galv nico y Protecci n circuitos internos Amplificaci n de se al Visualizaci n estado salidas PLC s P gina 19 Curso 2009/10 LENGUAJES DE PROGRAMACI N Qu es un programa ?

9 Conjunto de instrucciones que ejecuta un dispositivo, con l gica programada, para controlar un proceso determinado. Partes de una instrucci n ORDEN Qu es un lenguaje de programaci n ? Conjunto de s mbolos, expresiones literales o combinaciones de ambas, a partir del cual se desarrolla un programa comprensible por el PLC. Tipos de lenguajes Gr ficos De contactos De funciones Literales PLC s P gina 20 Curso 2009/10 LENGUAJES DE PROGRAMACI N. EJEMPLOS Lenguaje de contactos: a) siemens KOP, LAD- b) Omron ladder- Lenguaje de funciones siemens FUP, FBD- Omron logigrama- Lenguaje literal: a) siemens AWL, SCL- b) Omron nem nico- PLC s P gina 21 Curso 2009/10 TEMA 1: AUTOMATIZACI N CON PLCs 1. AUTOMATIZACI N DE PROCESOS.

10 2. GENERALIDADES SOBRE PLCs. 3. AUT MATAS PROGRAMABLES DE siemens . Automatizaci n Integrada SIMATIC Del problema de automatizaci n al ejecutable final C mo trabaja un SIMATIC S7? Del sensor a la variable Plataforma b sica SIMATIC S7 S7-200 S7-300 CPU 314-IFM PLC s P gina 22 Curso 2009/10 AUTOMATIZACI N INTEGRADA EN siemens Totally Integrated Automation (TIA) es una estrategia desarrollada por siemens para ofrecer una soluci n integrada de diferentes productos para la automatizaci n de procesos: Aut mata programable Control num rico Interfaz hombre-m quina (HMI) Driver para motor Red con protocolo abierto PLC s P gina 23 Curso 2009/10 SIMATIC Qu s es? Conjunto de componentes hardware y software coordinados de siemens , para: Administraci n del sistema Transmisi n de datos Componentes de Simatic S7 familia de aut matas S7-200, S7-300, S7-400 M7 m dulos de c lculo compatibles con PC-AT C7 unidades compactas para control de m quinas (display+teclado) Win AC software que simula el comportamiento de aut mata en PC DP m dulos de E/S distribuidas que conectan al PLC en red profibus HMI elementos para operaci n de usuario y monitorizaci n variables NET red que permite la interconexi n de elementos Simatic STEP 7 software b sico y pieza clave del concepto Autom.