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MÓDULO 1
LÓGICA DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
PROFESOR. HECTOR MUÑOZ ROMERO
T01
1.- Procesos de producción.
2.- Diagrama de flujo de procesos de producción.
3.- Automatización de procesos industriales.
4.- Controladores lógicos programables (PLC).
5.- Lenguajes de programación.
6.- Operaciones lógicas fundamentales.
7.- Ejemplos de programación.
8.- Conexionado eléctrico.
9.- Puesta en marcha, regulación y verificación de
trayectorias.
T02
CONTENIDO:
T03
1.- PROCESOS DE PRODUCCIÓN
TRABAJO
PROCESOS DE
TRANSFORMACIÓN
CAPITAL
MATERIAS
PRIMASPRODUCTO
T04
2.- DIAGRAMA DE FLUJO DE
PROCESOS DE FABRICACIÓN
PROCESOS DE
ELABORACIÓN
HARINA
ACEITEPESCADO
ELABORACIÓN DE HARINA DE PESCADO
T05
2.- DETALLE DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE HARINA DE PESCADO
PESCADO
POZOS PRECOSEDOR COSEDOR PRENSA
SECADOR
ENFRIADOR
MOLINO
ENSACADOR
HARINA
EVAPORADOR
CENTRÍFUGAS
ACEITE
T06
3.- AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES
3.1 Introducción
- Sistema: Es la unidad superior que contiene variados componentes que funcionan
conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.
SISTEMACausa, excitación
señal de entrada
Efecto, respuesta
señal de salida
Perturbaciones
T07
3.1 Introducción
- Control: Se puede definir control como la manipulación indirecta de las magnitudes de un
sistema denominado PLANTA a través de otro sistema llamado SISTEMA DE
CONTROL.
- Sistema de control en lazo abierto:
ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)
señal de salida
R(t)
Referencia
Va(t)
Vp(t)
3.2 Filosofías de control
T08
- Sistema de control en lazo cerrado:
ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)
señal de salida
R(t)
Referencia
Va(t)
Vp(t)
Sc(t)
SISTEMA DE MEDICIÓN
Vsm(t)
3.2 Filosofías de control
T09
- Sistema de control prealimentado:
ACTUADORCONTROLADOR PLANTAVs(t)
señal de salida
R(t)
Referencia
Va(t)
Vp(t)SISTEMA DE MEDICIÓN
3.2 Filosofías de control
Sc(t)
- Control de razón
ACTUADORCONTROLADOR
Qb(t)
Qa(t)
Qa(t) de referencia
3.2 Filosofías de control
T10
(sensor)
transmisor
(sensor)
transmisor
- Control proporcional: (P)
- Control integral: (I)
- Control derivativo (D)
- Control PID
- Control todo/nada
3.3 Acciones básicas de control
T11
T12
3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)
- Suma lógica:
También llamado “0perador O”, es una operación entre dos
variables lógicas “a” y “b”, representada por el símbolo
“+”, definida por la siguiente tabla:
a b a+b
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Así:
0 + a = a y 1 + a = 1
T13
3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)
- Producto lógico:
También llamado “0perador Y”, es una operación entre dos
variables lógicas “a” y “b”, representada por el símbolo
“*”, definida por la siguiente tabla:
a b a*b
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Así:
0 * a = 0 y 1 * a = a
T14
3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)
- Complemento:
También llamado “0perador NO”, es una operación sobre
una variable lógica “a” , representada por el símbolo ” ”, definida por la
siguiente tabla:
a a
0 1
1 0
Así:
a+ a = 1 ; a * a = 0 y a = a
T15
3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)
Cabe destacar el sentido práctico de éstas operaciones
respecto a los componentes todo o nada, así.
COMPONENTE MODELO
CONTACTO A
BOBINA B
LAMPARA L
ABIERTO
CERRADO
DESACTIVADA
ACTIVADA
APAGADA
ENCENDIDA
A = 0
A = 1
B = 0
B = 1
L = 0
L = 1
T16
3.4 Álgebra booleana (componentes todo nada y variables lógicas)
Hacer el diagrama de contacto y la tabla de verdad de los siguientes
ejemplos:
1.- Una luz “L” es comandada por dos interruptores en paralelo
“a” y “b”.
2.- Una luz “L” es comandada por dos interruptores en serie
“a” y “b”..
3.- Con un interruptor “a” se comanda la bobina de un contactor
“B”, y para comandar el encendido de una luz “L” se usa un
contacto N/C del contactor “B”.
T17
4 Controlador lógico programable (PLC)
4.1 ¿ Qué es un PLC?
Es toda máquina electrónica diseñada para
controlar en tiempo real y en ambiente
industrial procesos secuenciales. Esto se logra
activando las salidas de acuerdo a los estados de
las entradas y en función de un algoritmo de
control almacenado en la memoria del sistema.
4 Controlador lógico programable (PLC)
4.2 Evolución de los PLC
T18
Aparecen en la década de 60´s.
-Memoria de ferita.
-Procesador cableado basado en circuitos integrados.
Primera mitad de la década de 70´s
-Microprocesador:
Manipulación de datos.
Operaciones aritméticas.
Comunicación con computadores.
Interconexión hombre máquina
T19
Segunda mitad de la década de los 70´s
-Incremento en la capacidad de memoria.
-Posibilidad de entradas/salidas (E/S) remotas.
-E/S análogas y digitales.
-Mejoras en la comunicación y en la programación
4 Controlador lógico programable (PLC)
4.2 Evolución de los PLC
T20
4.2 Evolución de los PLC
En la actualidad
-Hay equipos desde 10 E/S hasta grandes controladores
capaces de gobernar hasta 10000 E/S
Década de los 80´s (mejoras en los microprocesadores)
-Alta velocidad de respuesta.
-Reducción de las dimensiones físicas.
-E/S para servocontroladores, control PID.
-Mayor capacidad de diagnóstico de funcionamiento.
-Mejoras en los lenguajes: Bloques de funciones, diagramas
de contactos, diagramas de fases, Basic o C .
-Mayor capacidad de almacenamiento de datos
T21
4.3 Campo de aplicación de los PLC
En procesos industriales con algunas de las siguientes
características:
-Espacio reducido.
-Proceso de producción periodicamente cambiantes.
-Procesos secuenciales.
-Maquinaria de procesos variables.
-Control de procesos complejos y amplios.
-Chequeo de programación centralizada del proceso.
- Etc.
224.4 Ventajas de los PLC
-No es necesario simplificar ecuaciones lógicas.
-Se reduce la lista de materiales.
-Posibilidad de modificaciones sin añadir cables.
-Reducidas dimensiones.
-Reducción de costos de instalación.
-Fácil mantenimiento.
-Posibilidad de controlar varias máquinas
-Menor tiempo de puesta en marcha.
-Son equipos reutilizables.
-Posibilidad de monitorear y controlar a distancia
4.5 Desventajas de los PLC
-Se necesita de un programador(Equipo y personal calificado.
-El costo inicial puede ser elevado en caso de procesos simples
23
4.6 Arquitectura de un PLC
MEMORIA DE
PROGRAMABATERÍA
FUENTE DE
ALIMENTACIÓN
INTERFACES
DE
ENTRADA
MEMORIA DE
DATOS
INTERFACES
DE
SALIDAS
MEMORIA
IMÁGENES
E/S
UNIDAD
CENTRAL
DE
PROCESO
TEMPORI-
ZADORES
CONTADORES
BUS INTERNO
24
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
La programación del PLC pasa por los siguientes pasos:
1.- Determinar que debe hacer el sistema de control y en qué orden
(por ejemplo, mediante un diagrama de flujo, una descripción
literal, GRAFCET, etc.).
2.- Identificar las señales de E/S del PLC y su tipo.
3.- Asignar direcciones de E/S e internas.
4.- Codificar el programa en instrucciones o símbolos intelegibles
por la unidad de programación.
5.- Transferir el programa a la memoria del PLC
6.- Depurar el programa y obtener una copia de seguridad
25
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
1.- Proporcional; (descripciones literales).
Enumeración literal de las acciones a desarrollar por el
proceso, expuesta secuencialmente y con indicación de
las condiciones de habilitación o validación en cada caso.
La alarma “S” debe activarse cuando el contacto “C” esté cerrado y
los contactos “A” y “B” en estados opuestos
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4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
1.- Proporcional; (descripciones literales).
2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).
La función algebraica de cada función de mando puede
obtenerse directamente a partir de las especificaciones,
aplicando métodos de síntesis basados en el álgebra de
Boode, que regula las relaciones entre señales binarias.
S = (A.B+A.B).C
27
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
1.- Proporcional; (descripciones literales).
2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).
3.- Gráficas; (esquemas de relés, ….)
A
B
C
B
A
N
L1
S
28
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
1.- Proporcional; (descripciones literales).
2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ….)
&A
B
&
>1
&
SC
29
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas.)
partir
Leer
:A;B;C
A=1 Y B=0no
A=0 Y B=1
no
si
S 0
C=1
sino
S 0
S 0
S 1
30
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,
Grafcet..) Es evolución del diagrama de flujo.
Etapa
nº0.0
transición
acciones
etiqueta
transición
acciones
31
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Etapa
nº0.1
inicio
Grafcet
Etapa
nº0.0
S
(A and notB or notA and B) and C
32
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,
Grafcet. LADDER.)
Variables:
X/Y; I/O;… :Variables de Entrada/Salida
M : Marcador, es interna , volátil o con protección
S : Operadores de paso
T : Relojes
C : Contadores.
33
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC LADDER.)
SET/RST
Símbolos:
Cargar/des... : X;Y;M;S;T;C
Salida : Y;M;S;T;C
Serie Y/ no : X;Y;M;S;T;C
Paralelo/no : X;Y;M;S;T;C
Enclavar/des..: Y;M;S;T;C
34
4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,
Grafcet. LADDER.)
SA B
A B
C
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4.7 PROGRAMACIÓN DE LOS PLC
Según los símbolos usados en el modelo, la representación puede ser:
1.- Proporcional; (descripciones literales).
2.- Algebraicas;. (Funciones Booleanas y aritméticas).
3.- Gráficas; (esquemas de relés, esquemas lógicos, ordinogramas,
Grafcet. LADDER.)
4,- Lenguajes de alto nivel: Con CPU cada vez más rápidas, potentes y
mayor capacidad de procesamiento, los PLC de gamas altas invaden
aplicaciones de los microcomputadores industriales.
BASIC, PASCAL, FORTRAN, C, C++, JAVA, Etc.
Con poderosas herramientas matemáticas a gran velocidad.
36
Cilindro
horizontal
Cilindro
vertical
Ls-H +
X1
Ls-H -
X2
Ls-V -
X4
Ls-V +
X3
partir
X5
SALIDAS:
Y1: Electroválvula - cil. Horiz. +
Y2: Electroválvula - cil. Horiz. -
Y3: Electroválvula - cil. Vert. +
Y4: Electroválvula - cil. Vert. -
Y5: Luz piloto
ENTRADAS:
X1: Sensor N.A.cil. Horiz. +
X2: Sensor N.A.cil. Horiz -
X3: Sensor N.A.cil. Vert. +
X4: Sensor N.A.cil. Vert. -
X5: Pulsador partir
37
DIAGRAMA DE TIEMPO
X1
X2
X3
X4
X5
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
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