Yimhen Garrido Parte II.pdf

Captulo III Controladores Lgicos Programables (PLC) _____________________________________________________________________________

27

3.3 Aplicaciones de los PLC

El PLC es esencialmente un controlador programable digital y su

principal funcin es la de sustituir los rels cableados, pero por sus

caractersticas especiales de diseo, actualmente tiene un campo de

aplicacin muy extenso.

Su utilizacin abarca desde instalaciones en donde es necesario

realizar procesos de maniobra, control hasta sealizacin.

Sus caractersticas especiales, el fcil montaje, la posibilidad de

almacenar los programas para su posterior y rpida ejecucin, hace

recomendable su uso en los procesos en los cuales se necesitan, espacios

reducidos, procesos de produccin peridicamente cambiantes, procesos

secuenciales, maquinaria de procesos variables, instalaciones de procesos

complejos etc.

Los dispositivos de E/S a conectar son muy variados y con distintos

mrgenes de tensin y corriente, ejemplo:

3.3.1 Entradas Interruptores de nivel, presostatos, termostatos, pulsadores, selectores

de varias posiciones, finales de carrera.

3.3.2 Salidas Alarmas luminosas o sonoras, solenoides, electro vlvulas, contactores,

dispositivos de estado slido.


28

Los PLC tienen una amplia aplicacin en todas las industrias, algunos

ejemplos: Produccin de Cementos, Generacin de energa, Extraccin y

Reduccin de Petrleo, etc.

3.4 Comparacin entre lgicas a rel cableado y el PLC

3.4.1 Lgica a rel cableado

La lgica a rel cableado se ha dividido en tres partes como lo muestra

la Figura 3.1

3.4.2 Dispositivos de entrada

Se caracterizan por incluir los dispositivos operados manualmente

(pulsadores, selectores), y dispositivos electromecnicos operados en el

proceso que esta siendo controlado (interruptores de fin de carrera,

presostatos, termostatos).

3.4.3 Lgica de Control a Rel Incluye los rels, temporizadores, etc., interconectados para energizar o

desenergizar los dispositivos de salidas en respuestas al estado de los

dispositivos de entrada, siguiendo la secuencia lgica implcita en el circuito.

3.4.4 Dispositivos de Salida

Consistente en los dispositivos a controlar en el proceso de lgica a

rels, ellos pueden ser: arrancadores de motor, solenoides etc.


29

Figura. 3.1 Lgica a rel cableado.

3.5 PLC

El Sistema utilizado es muy similar Figura 3.2, slo que ahora el

interfaz entre los dispositivos de E/S es el PLC, quien ahora sustituye la

lgica de rels cableados.

En lugar de la lgica cableada en la circuiteria de rels, el PLC utiliza

instrucciones programadas.

Figura. 3.2 Lgica PLC.

Disp. De

Entrada

Lgica Control

Rels Cableados

Disp. De

Salida

Mquina o Proceso a Controlar

Disp. De

Entrada

Controlador

Lgico

Disp. De

Salida

Mquina o Proceso a Controlar


30

Con la sustitucin de la lgica a rels cableados por PLC, se gana en

eficiencia debido al bajo consumo de energa, se reducen los espacios de

control al reducir los circuitos, siendo utilizados slo los rels necesarios ,

se reducen los riesgos de fallas al ser instalados menos equipos.

3.6 Estructura externa de los PLC

Es el aspecto fsico exterior del mismo, en la actualidad existen dos

estructuras significativas en el mercado: Compacta, Modular.

3.6.1 Compacta

Se caracteriza por presentar en un solo bloque todos sus elementos,

fuente de alimentacin, CPU, Memorias, Entradas/Salidas.

En lo que se refiere a su unidad de programacin existen 3 versiones:

unidad fija enchufable directamente en el controlador, enchufable mediante

cable y conector posibilidad de ambas conexiones.

3.6.2 Modular

Su principal caracterstica est definida como su nombre lo indica en

mdulos, lo cual implica una estructura del PLC que se divide en partes del

mismo que realizan funciones especficas.

En la actualidad existen dos tipos de estructuras, estructura americana

y europea.


31

3.6.3 Estructura Americana

Su principal caracterstica es separar las E/S del resto del controlador,

de tal forma que en un bloque compacto estn reunidos el CPU, la memoria

del usuario o programa y fuente de alimentacin, separadamente las

unidades de E/S en los bloques o tarjetas necesarias.

3.6.4 Estructura Europea

Se caracteriza por tener un mdulo para cada funcin: Fuente de

Alimentacin, CPU, E/S, etc. La unidad de programacin se une mediante

cable y conector.

3.7 Estructura o arquitectura interna

Los PLC estn compuestos principalmente de cuatro bloques Figura 3.3.

3.7.1 La seccin o unidad de Entradas

3.7.2 La Unidad Central de Procesamiento o CPU

3.7.3 La seccin o unidad de Salida

3.7.4 La Fuente de Alimentacin

Figura. 3.3 Estructura o arquitectura interna de los PLC.

Disp. De Entradas

Unidad de

Entrada(1)

CPU(2)

Unidad de

Salida (3)

Disp. DeSalidas

Fuente de Alimentacin (4)


32

3.7.1 La Seccin o Unidad de Entrada

Se encarga de adaptar y codificar de forma comprensible para el CPU

las seales precedentes de los dispositivos de entrada, tales como;

Selectores, Pulsadores, Fines de carrera, etc.; Tambin cumple la funcin de

proteger los circuitos electrnicos internos del controlador, aislando estos de

las seales externas.

3.7.2 La Unidad Central de Procesamiento CPU

Es el cerebro o sistema inteligente del sistema, se encarga de

interpretar las instrucciones del programa del usuario y en funcin de las

seales de entrada, activa o desactiva salidas deseadas.

3.7.3 La Seccin o Unidad de Salida

Mediante las interfaces adecuadas, trabaja en forma inversa a la de

entradas, es decir, decodifica las seales precedentes de la CPU, las

amplifica y manda con ellas los dispositivos de salida o actuadores, como

electrovlvulas, rels, contactores etc.

3.7.4 La Fuente de Alimentacin

Se encarga de adaptar la tensin de red 240 VAC/120 VAC 24 VDC

a la tensin de funcionamiento de los circuitos electrnicos internos del

controlador normalmente 5 y 24 VDC.


33

3.8 Unidad de programacin

Es la que le permite al usuario programar, el PLC, se tiene acceso a

ellos mediante un PC con su software respectivo, a travs de una unidad

terminal de programacin.

3.9 Perifricos

Son los elementos auxiliares como dispositivos que permiten conexin

del CPU con los elementos perifricos antes descritos y en algunos casos al

CPU con la unidad de programacin.

3.10 Nano-autmata programable TSX-07

3.10.1 Descripcin.

El Nano-autmata modelo TSX 07 21 2428 es un ejemplo de

controlador lgico programable (PLC) Figura 3.4, el cual puede ser utilizado

en procesos de automatizacin pequeos, es fabricado y comercializado por

el grupo Scheneider Electric. Cuenta con 14 entradas aisladas a +24 VDC y

10 salidas ON/OFF tipo rel. Posee una fuente de alimentacin para las

entradas de +24 VDC, 150 mA. Es programable en el lenguaje de

programacin PL7 a travs de un PC o un terminal compacto FTX-117.

El autmata se descompone en cuatro subgrupos principales:

3.10.1.1 Las entradas.

3.10.1.2 Las salidas.

3.10.1.3 La memoria donde se conservan las instrucciones del

programa de usuario.

3.10.1.4 El procesador, que lee las informaciones de entradas y

controla las salidas en funcin de las instrucciones del programa de usuario.


34

Figura. 3.4 Partes del autmata.

1 Trampilla de acceso a los elementos 2, 3 y 4. 2 Toma para la conexin del terminal de programacin o de una consola

de dilogo operador (RS 485/9600 baudios). 3 Selector para la codificacin de la funcin del autmata:

0 = autmata de base; 1 = extensin de entradas/salidas. 5 = extensin autmata 2; 6 = extensin autmata 3; 7 =

extensin autmata 4.

4 Dos puntos de ajuste analgico. 5 Visualizacin del estado de las entradas. 6 Visualizacin del estado de las salidas.


35

7 Visualizacin del estado del autmata: RUN, ERR, COM, I/O. 8 Conexin de la alimentacin de red. 9 Alimentacin de los captadores en los modelos alimentados en AC

100/240 V : DC 24 V/150 mA. 10 Conexin de las entradas. 11 Conexin de las salidas. 12 Conexin de la extensin (extensin de E/S y/o extensin del

autmata) 13 Trampilla amovible para la proteccin de los borneros.

3.10.2 El bloque visualizacin del estado del autmata.

Es un bloque que ofrece informacin sobre la implantacin, explotacin,

diagnstico y mantenimiento del autmata. Para ello dispone de cuatro

indicadores de estado: RUN, ERR, COM, I/O que muestran el estado de

funcionamiento del autmata a travs de seales de apagado, parpadeante o

encendido.

RUN es un indicador de color verde que se enciende para sealar que el

autmata est en funcionamiento, parpadea para indicar el estado en STOP

y se apaga cuando no ejecuta aplicacin vlida o cuando ha ocurrido un fallo.

ERR es un indicador de color rojo que se enciende para sealar una falla

interna, parpadea cuando la aplicacin no puede ejecutarse y se apaga

cuando la aplicacin esta funcionando correctamente.

COM es un indicador de color amarillo que se enciende para sealar el

intercambio de informacin presente en el cable de interconexin y se apaga

cuando no hay informacin en el cable de interconexin.


36

I/O es un indicador de color rojo que se enciende para sealar un fallo en las entradas o salidas y se apaga en ausencia de falla.

3.10.3 Ciclo del autmata.

Por defecto, el ciclo del autmata se ejecuta en forma cclica y

repetitiva, siguiendo una serie de pasos como se muestra en la Figura 3.5.

Figura. 3.5 Ciclo del autmata

Tratamiento interno. El sistema asegura implcitamente:

La supervisin del autmata: - Control de la capacidad de ejecucin de la memoria del

programa.

- Gestin del tiempo (actualizacin de los valores actuales del

reloj-calendario)

- Actualizacin de los indicadores: RUN, I/O, ERR, COM.

- Deteccin de los pasos RUN/STOP.


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- Supervisin de otros parmetros del sistema.

El tratamiento de las peticiones provenientes del terminal (por parte del operador)

3.10.4 Adquisicin de las entradas.

Se actualiza la memoria de entradas con el nuevo estado de las entradas fsicas (%I)

3.10.5 Tratamiento del programa.

Se ejecuta el programa escrito por el usuario.

3.10.6 Actualizacin de las salidas.

Se actualizan los bits de salida (%Q), segn el estado definido por el programa.

3.10.7 Ciclo de funcionamiento.

Autmata en RUN: El procesador efecta el tratamiento interno, la adquisicin de las entradas, el tratamiento del programa y la actualizacin de

las salidas.

Autmata en STOP: En este caso, el procesador efecta solamente el tratamiento interno, la adquisicin de las entradas y la

actualizacin de las salidas.

3.10.8 Desbordamiento del tiempo de ejecucin.

El autmata (watchdog del programa) controla el tiempo de ejecucin

del programa de usuario, este tiempo no debe sobrepasar los 150 ms. En


38

caso contrario, se produce un fallo que provoca el paro inmediato del

autmata (indicador RUN intermitente).

3.11 Diagramas de conexin de las entradas y las salidas.

3.11.1 Entradas.

La Figura 3.6 muestra como deben conectarse los dispositivos de

adquisicin de datos (interruptores, pulsadores, detectores, etc.) de tipo

ON/OFF a las entradas del autmata programable. Se observa que todos los

dispositivos de entrada estn alimentados con la misma fuente del autmata.

La corriente de entrada en cada una de las entradas es de 7 mA.

Figura. 3.6 Diagrama de conexin de las entradas.


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3.11.2 Salidas.

La Figura 3.7 muestra la manera de conectar las salidas (a rel) del

autmata programable a los dispositivos de salida. La mxima corriente de

salida que soporta el rel depende de la tensin en sus contactos y del tipo

de carga (inductiva, resistiva). Adems, el nmero mximo de operaciones

(robustez elctrica) de los contactos esta dado por la corriente que circula

por ellos y por el factor de potencia de la carga.

Figura.3.7 Diagrama de conexin de las salidas.


40

3.12 Protecciones de las entradas y las salidas.

Los modelos de autmatas con salida a rel no contienen ningn tipo

de proteccin en sus salidas y como las cargas aplicadas suelen ser

inductivas (bobinas de contactores), la desconexin da lugar a picos de

tensin transitorios de alto valor, por lo que se recomienda agregar las

siguientes protecciones:

- Cortocircuitos y sobrecargas: un fusible por punto de I/O.

- Sobrevoltajes (AC): un circuito RC o un supresor tipo MOV en

paralelo con los terminales de cada salida.

- Sobrevoltajes (DC): Un diodo inverso en paralelo a cada salida. La

Figura 3.8 muestra las protecciones utilizadas

Figura. 3.8 Protecciones.


41

3.13 Caractersticas.

3.13.1 Caractersticas de las alimentaciones. Tabla 3.1. Caractersticas de las alimentaciones.

Tipo de alimentacin AC

Nominal 100 a 240 V Tensin de

alimentacin Lmite 85 a 264 V

Nominal 50/60 Hz Frecuencia

Lmite 47 a 63 Hz

Potencia necesaria Consumo 30 VA Alimentacin captador

integrada y protegida

DC 24 V / 150 mA

Micro-cortes 10 ms Aislamiento

primario/tierra

2000 V eff.50/60 Hz

Conformidad IEC 1131-2 S

3.13.2 Caractersticas de las entradas 24 VDC. Tabla 3.2 Caractersticas de las entradas 24 VDC.

Tipo DC 24 V (resistiva)

Lgica Positiva

Comn de los captadores Al + de la alim.

Naturaleza Aisladas

Tensin 24 V

Corriente 7 mA


42

Continuacin Tabla 3.2 Caractersticas de las entradas 24 VDC.

Corriente de

pico en la

conexin

-

Alimentacin

captadores

19,2 a 30 V (ondulacin

incluida)

Valores nominales de entradas

Frecuencia -

Estado 1 Tensin 11V Corriente 2,5 mA

para U = 11V

Estado 0 Tensin 5V

Valores de lmite de las

entradas

Corriente 1,2 mA Frecuencia -

0 a 1 12 ms Valores por

defecto 1 a 0 12 ms

100us/3ms/12ms

en %I0.0 a %I0.7

0 a 1

375us/3ms/12ms

en %I0.8 a %I0.13

100us/3ms/12ms

en %I0.0 a %I0.7

Sensibilidad

Valores

programables

1 a 0

375us/3ms/12ms

en %I0.8 a %I0.13

Aislamiento Entre grupos

de vas

1500Veff.-50/60 Hz

Compatibilidad ddp 2 hilos S (TE)

Compatibilidad ddp 3 hilos S


43

Continuacin Tabla 3.2 Caractersticas de las entradas 24 VDC.

Conformidad IEC 1131-2 S (tipo 1)

3.13.3 Caractersticas de las salidas a rel.

Tabla 3.3 Caractersticas de las salidas a rel.

Naturaleza Rels

Tensin AC 24V

Corriente 2 A

Rgimen resistivo

AC12

1 A

Tensin AC 24V

Corriente 1 A

Carga

corriente

alterna Rgimen inductivo

AC15

0,5 A

Tensin DC 24 V Rgimen resistivo

DC12 Corriente 1 A

Tensin DC 24 V

Carga

corriente

continua Rgimen inductivo

DC13 Corriente 0,4 A

En la conexin 5 ms Tiempo de respuesta En la desconexin 10 ms

Contra sobrecargas y

cortocircuitos

Ninguna, prever un fusible

por va o grupo de vas


44

Continuacin Tabla 3.3 Caractersticas de las salidas a rel.

Protecciones

incorporadas

Contra

sobretensiones

inductivas en AC

Ninguna, montaje obligatorio

de un circuito RC o varistor

MOV (ZNO) en paralelo en

los bornes de cada

preaccionador

Contra sobretensiones

inductivas en DC

Ninguna, montaje obligatorio

de un diodo de descarga en

paralelo en los bornes de

cada preaccionador

Aislamiento Entre grupos de vas 1500 V eff.-50/60 Hz

Conformidad

IEC 1131-2

S

3.14 Descripcin del lenguaje

El software de programacin PL7-07 para PC soporta los lenguajes de

lista de instrucciones y de contactos. Usualmente es ms sencillo programar

en lenguaje de instrucciones a partir de un lenguaje de contactos. El lenguaje

de contactos (o lenguaje en escalera) es un lenguaje booleano basado en

circuitos. El software PL7-07 permite revertir un programa del lenguaje de

contactos al lenguaje de lista, y viceversa.

En el lenguaje de contactos, las entradas digitales se representan por

medio de contactos (smbolo: / ) que pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados. Dos o ms contactos en serie constituyen

la operacin lgica AND, dos o ms contactos en paralelo representan la


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operacin lgica OR. Las salidas o bobinas, se representan con el smbolo (

) (normalmente abierta) ( / ) (normalmente cerrada) Figura 3.9.

Figura. 3.9 Diagrama en escalera con dos contactos en serie (operacin lgica AND) y dos contactos en paralelo (operacin lgica OR).

Un programa escrito en el lenguaje de instrucciones PL7-07 consiste

de una serie de instrucciones (mximo 1000) de diferentes tipos.

El lenguaje de lista de instrucciones consta de una serie de

instrucciones ejecutadas secuencialmente por el autmata. Cada instruccin

se compone de un cdigo de instruccin y de un operando. Figura 3.10

Figura. 3.10 Instruccin del lenguaje de lista


46

3.15 Principales objetos de bits.

Bits de entradas/salidas: son las imgenes lgicas de los estados elctricos de las entradas/salidas, se almacenan en la memoria de datos y se

actualizan en cada exploracin de la tarea en la que estn configurados.

- Bits de entrada: 14 (%I0.0 a %I0.13)

- Bits de salida: 10 (%Q0.0 a %Q0.9)

Bits internos o banderas (%M): permiten almacenar estados intermedios durante la ejecucin del programa. Son 128, desde el %M0 al

%M127.

Bits de sistema (%S): supervisan el buen funcionamiento del autmata, as como la ejecucin del programa de aplicacin. Son 128, desde

el %S0 al %S127.

Bits de bloque de funcin (%BLK): corresponden a las salidas de los bloques de funcin, las cuales pueden cablearse directamente o utilizarse

como objeto.

3.16 Instrucciones booleanas. Tabla 3.4 Instrucciones booleanas

Instrucciones Funciones

Equivalentes

Descripcin


47

Continuacin Tabla 3.4 Instrucciones booleanas LD

LDN

LDR

LDF

Load

ST

STN

S

R

store

AND

ANDN

ANDR

ANDF

Logical bit AND

OR

ORN

ORR

ORF

Logical bit OR


48

Continuacin Tabla 3.4 Instrucciones booleanas

Instrucciones Funciones

Equivalentes

Descripcin

XOR

XORN

XORR

XORF

O exclusiva

O exclusiva inverso

O exclusiva flanco

ascendente

O exclusiva flanco

descendente

Exclusive OR

N Negacin de la

instruccin prev.

-

AND(

OR(

Parentheses

3.17 Bloques de funcin. Los bloques de funcin se programan en el autmata y ocupan un rea en la

memoria. Para programar los bloques de funcin en forma reversible deben

observarse las siguientes reglas generales:

- BLK + Tipo de Bloque: indica el comienzo del bloque de funcin.


49

- END_BLK: indica el fin de bloque

- OUT_BLK: se utiliza para procesamiento de las seales de salida

de bloque.

A continuacin se muestran los tipos de bloques de funcin de inters

para el presente trabajo:

3.17.1 Bloque de funcin temporizador.

Existen tres tipos de temporizadores:

- Temporizador al activar (TON): este tipo de temporizador permite

gestionar retardos en la conexin. Este retardo es programable y puede ser

modificado o no desde el terminal.

- Temporizador al desactivar (TOF): este tipo de temporizador

permite gestionar los retardos de desconexin. Este retardo es programable

y puede ser modificado o no desde el terminal.

- Temporizador monoestable (TP): este tipo de temporizador permite

elaborar un impulso de duracin precisa. Esta duracin es programable y

puede ser modificado o no desde el terminal.

La programacin de los bloques de funcin temporizador es idntica en todos

los modos de utilizacin. La eleccin de funcionamiento TON, TOF o TP se

efecta en el editor de variables.

La Figura 3.11 muestra un bloque tpico de un temporizador.


50

Figura. 3.11 Temporizador.

3.17.2 Caractersticas.

Tabla 3.5. Caracterstica del bloque de funcin temporizador.

Nmero de

temporizador

%TMi 0 a 31

Tipo

TON

TOF

TP

Retardo en la conexin (por defecto)

retardo en la desconexin

monoestable

Base de tiempo

TB

1min (por defecto), 1s, 100ms,

10ms, 1ms (para TM0 y TM1).

Cuanto ms corta es la base de

tiempo, mayor es la precisin del

temporizador.


51

Continuacin Tabla 3.5. Caracterstica del bloque de funcin temporizador.

Valor actual

%TMi.V

Palabra que aumenta de 0 a

%TMi.P al transcurrir el

temporizador. Puede ser leda y

probada, pero no escrita por el

programa.

Valor de

preseleccin

%TMi.P 0TMi.P9999. Palabra que puede ser leda, probada y escrita por el

programa. Por defecto su valor es

9999. La duracin o retardo

elaborado es igual a %TMi.P x TB

Ajuste por terminal

Y/N

Y: posibilidad de modificar el valor

de preseleccin %TMi.P en modo

ajuste.

N: sin acceso en modo ajuste

Entrada (o

instruccin)

Activacin

IN En el flanco ascendente (modo

TON o TP) o descendente (modo

TOF), activa el temporizador.

Salidas

Temporizador

Q Bit asociado %TMi.Q. Su puesta a

1 depende de la funcin realizada

TON, TOF TP


52

Tabla 3.6. Diagrama de funcionamiento de cada tipo de temporizador.

TON

TOFF

TP

3.17.3 Bloque de funcin contador.

El bloque de funcin contador/descontador permite contar o descontar

sucesos. Las dos operaciones pueden ser simultneas. Para configurar est

funcin se deben introducir los parmetros en el editor de variables. La

Figura 3.12 muestra un bloque tpico de un contador.


53

Figura. 3.12 Contador.

3.17.4 Caractersticas.

Tabla 3.7. Caracterstica del bloque de funcin contador.

Nmero de

contador

%Ci 0 a 15

Valor actual

%Ci.V

Valor actual. Palabra aumentada

o disminuida en funcin de las

entradas CU y CD. Puede ser

leda y probada, pero no escrita

por el programa.

Valor de

preseleccin

%Ci.P 0Ci.P9999. Palabra que puede ser leda, probada y escrita (valor

predeterminado: 9999)

Ajuste por terminal Y/N Y: posibilidad de modificar el valor

de preseleccin en modo ajuste.

N: sin acceso en modo ajuste.

Entrada (o

instruccin)

reinicializada

R En el estado 1: %Ci.V=0


54

Continuacin Tabla 3.7. Caracterstica del bloque de funcin contador.

Entrada (o

instruccin)

preseleccin

S En el estado 1: %Ci.V=%Ci.P

Entrada (o

instruccin) contaje

CU Aumenta %Ci.V en el flanco

ascendente.

Entrada (o

instruccin)

descontaje

CD Disminuye %Ci.V en el flanco

ascendente.

Salida

desbordamiento

E

(Empty)

El bit asociado %Ci.E=1, cuando

el descontaje %Ci.V pasa de 0 a

9999 (se pone a 1 cuando %Ci.V

alcanza 9999; se pone a 0 si el

contador sigue descontando).

Salida preseleccin

alcanzada

D (Done) El bit asociado %Ci.D=1, cuando

%Ci.V=%Ci.P

Salida

desbordamiento

F (Full) El bit asociado %Ci.F=1, cuando

%Ci.V pasa de 9999 a 0 (se pone

a 1 cuando %Ci.V

alcanza 0; se pone a cero si el

contador sigue contando).

3.18 Instrucciones de programa.

Las instrucciones de programa brindan flexibilidad a la aplicacin

diseada permitiendo seguir una secuencia de programacin. Estas

instrucciones comprenden:


55

3.18.1 Instrucciones de fin de programa END, ENDC, ENDCN.

Las instrucciones END, ENDC y ENDCN permiten definir el fin de

ejecucin del ciclo del programa:

END: F in de programa incondicional.

ENDC: Fin de programa si el resultado lgico de la instruccin de test

precedente es 1.

ENDCN: Fin de programa si el resultado lgico de la instruccin de

test precedente es 0.

3.18.2 Instrucciones NOP.

La instruccin NOP no ejecuta accin alguna. Simplemente se utiliza para reservar lneas de programa vacas, que luego pueden ser llenadas con

instrucciones sin necesidad de modificar los nmeros de lnea.

3.18.3 Instrucciones de salto JMP, JMPC, JMPCN a etiqueta %Li.

Las instrucciones JMP, JMPC, y JMPCN provocan la interrupcin

inmediata de la ejecucin y la continuacin del programa a partir de la lnea

de programa que comporta la etiqueta %Li: (i = 0 a 15)

JMP: salto incondicional del programa.

JMPC: salto condicional, si el resultado lgico de la instruccin anterior es 1.


56

JMPCN: salto condicional, si el resultado lgico de la instruccin

anterior es 0.

3.18.4 Instrucciones de subprograma o subrutina SRn, SRn:, RET.

La instruccin SRn efecta una llamada al subprograma o subrutina,

referenciado por la etiqueta SRn: si el resultado de la instruccin booleana

precedente es 1.

La instruccin RET colocada al final de la subrutina controla el retorno

al programa principal.

La subrutina est referenciada por una etiqueta SRn: con n = 0 a 15.

3.18.5 Instruccin de rel principal MCS y MCR.

Cuando el resultado lgico de la instruccin anterior a la instruccin

MCS es 0, la ejecucin de las lneas de programa que estn despus de esa

instruccin se modifican segn la tabla siguiente hasta que se ejecute la

instruccin MCR.


57

Tabla 3.8. Modificacin de instrucciones /bloques por la instruccin MCS.

Instrucciones /Bloques Modificacin

ST, STN El operando asociado es puesto en

0

S, R No se ejecutan

Sri No se ejecutan

JMP, JMPC, JMPCN No se ejecutan

%Tmi Se inicializa

Otros Bloques de Funcin No se ejecutan (permanecen en su

estado actual)

La utilizacin de las instrucciones MCS y MCR no est permitida en

los subprogramas.

3.19 Dispositivos de entrada / salida

3.19.1 Dispositivos de Entrada

3.19.1.1 Interruptores y conmutadores

Son dispositivos destinados a obtener la apertura, el cierre cambiar las

conexiones de un circuito. Se clasifican en dos tipos:

Manuales Son accionados por el operador , entre ellos se tienen: los de Palanca,

los de Pedal, los de Levas, los de Tambor.


58

Automticos Son aquellos que actan por si mismos debido a cambios de una

variable fsica, entre ellos se tienen: Trmicos, de Presin, los de Flotador,

los de Flujo, Fines de Carrera e Interruptores de Velocidad.

3.19.1.2 Pulsadores

Son pequeos interruptores manuales, con contactos de poca

capacidad de corriente, que se utilizan nicamente como dispositivos pilotos

para iniciar, terminar y cambiar las operaciones de un accionamiento

elctrico. Se fabrican de dos tipos, los de contacto accin momentnea, y los

de contacto accin sostenida.

3.19.2 Dispositivos de proteccin Son dispositivos que permiten proteger tanto al operario como a

equipos.

Alguno de ellos son: Fusibles, Rels de sobrecarga, Disyuntores.

3.19.3 Dispositivos de Salida

3.19.3.1 Rels y Contactores Son los dispositivos ms utilizados en los sistemas de control

electromagnticos. Tanto rels como contactores tienen el mismo principio

de funcionamiento, salvo que los contactores tienen un juego de contactos

de mayor capacidad de corriente.

3.20 S5 para Windows

El S5 para Windows es un excelente software, que permite modificar,

probar y documentar programas para PLC. Bsicamente el S5 para Windows


59

es usado para PLC Siemens, con el lenguaje de programacin STEP 5. La

Lgica del programa puede ser presentada en diagrama en escalera o en

listado de instrucciones, no obstante se pueden hacer conversiones de la

lgica presentada en diagrama en escalera a listado de instrucciones o

viceversa.

Editando

El editor integrado bajo S5 para Windows, crea, modifica y maneja, as

como busca y reemplaza funciones con mltiple criterio.

El editor cuando es usado para crear diagramas en escalera dispone

en la pantalla de las funciones para crear el programa Figura 3.13.

Figura. 3.13 Diagrama en escalera.


60

El listado de instrucciones tambin es fcilmente creado Figura

3.14,usando las herramientas del editor y la lgica de programacin, se

dispone adems de opciones como cortar, pegar, guardar, copiar e imprimir

que dan al programador un ambiente ms idneo para la elaboracin del

programa

Figura 3.14 Listado de instrucciones.


61

3.21 Operando con el Sistemas Windows

El software es compatible con todas las versiones Windows desde el

Windows 3.1, Windows 95 o Windows NT.4.x.

3.22 Funciones en Lnea

Los programas creados con S5 para Windows son transmitidos por un

serial link desde un PC a un PLC. Tambin se puede seleccionar los puertos

series COM 1 COM 2 para establecer comunicacin con el PLC. Al tenerse

en lnea el PLC con el PC, los estados de las seales pueden ser mostradas

en un pantalla grfica. Tambin es posible comunicarse con otros PLC en

lnea usando el H1-Bus.

3.23 Simulacin PLC

Con la simulacin integrada al PLC es posible probar los programas ,

no se necesita un hardware adicional, la prueba se puede hacer en el PC. La

Simulacin integrada al PLC da la misma sensacin que si se estuviere

operando un PLC en tiempo real. Con slo hacer clic en el ratn o con el

teclado se puede activar o desactivar entradas, salidas y banderas

directamente sin tener el estado de las entradas en lnea, Figura 3.15, Tan

slo se necesita el programa en RLL o en listado de instrucciones y

trasladarse a la pantalla grfica de simulacin del programa S5 para

Windows, as de esta manera operar las entradas y banderas como si se

estuviere en un proceso en tiempo real, se observarn los cambios de estado

de las entradas y salidas en la pantalla grfica en el PC.


62

Figura.3.15 Pantalla Grfica de Simulacin.

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Captulo IV Anlisis y Diseo Empleado en La Propuesta De

Automatizacin de Las Subestaciones Aguas de Mrida _____________________________________________________________________________

6363

CAPITULO IV

ANLISIS Y DISEO EMPLEADO EN LA PROPUESTA DE AUTOMATIZACIN DE LAS SUEBSTACIONES AGUAS DE MRIDA

4.1 Justificacin del Sistema Seleccionado

El desarrollo propuesto se adapta al grupo de motobombas ubicadas en

la subestacin de bombeo los Chorros, pero puede ser implementado para

cualquiera de las subestaciones de bombeo de la Ciudad de Mrida de

acuerdo al siguiente programa.

4.1.1 Estaciones con menos de 2 motobombas, debe utilizarse un solo

autmata conectado a un PC.

4.1.2 Estaciones con mas de 2 motobombas, debe utilizarse 2

autmatas en cascada conectado a un PC.

4.2 Anlisis Propuesto

El anlisis propuesto se realiza en funcin a la autorizacin de entrada, a

estas subestaciones, debido a reglamentos de seguridad de la empresa, solo

se obtuvo permiso para obtener data de la subestacin los Chorros ubicada

en la Facultad de Forestal de la Universidad de Los Andes, en el resto de las

suebtaciones el acceso no fue autorizado.

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6464

4.3 Descripcin de la Subestacin los Chorros.

En la metodologa utilizada para el diseo del programa del PLC, se

procedi a analizar el equipo de control de la subestacin los Chorros, la cual

esta constituida por 3 motobombas, por lo que dicho anlisis se ajustara a lo

indicado en la seccin 4.1.1 y 4.1.2.

Se detallan las diferentes entradas y salidas de lgica a reles. En el

diagrama en escalera que se describe a continuacin simulado mediante el

programa Step 5, el cual consta de 36 segmentos cuya operacin principal

se indica en la lnea superior de cada uno de estos.

En ella se explica grficamente, el tipo de entradas que se pueden

introducir directamente al PLC, que estarn alimentadas con 24 VDC (Fuente

interna del mismo) , tales como: Pulsadores, Selectores, Guarda motores, y

Fines de Carrera, y entradas que no se pueden introducir directamente al

PLC por tener otra tensin de alimentacin, tales como: Interruptores de

Presin, etc., se utilizan rels auxiliares, sus contactos secos estarn

alimentados por la fuente interna del PLC, pudindose as introducir dichas

entradas al PLC, de la misma manera se observan las salidas del PLC que

estarn conectadas directamente, as como las que tendrn rels auxiliares

para ser conectadas al circuito correspondiente.

A continuacin se presentan las entradas, salidas, contadores,

temporizadores y banderas que se utilizaron para disear el diagrama en

escalera correspondiente.

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6565

4.4 Especificaciones del sistema Consta de 9 entradas, 11 salidas, un contador cclico y 8

temporizadores.

Entradas:

I 0.0 Presostato

I 0.1 Modo Remoto

I 0.2 Modo Local

I 0.3 Parado del Proceso

I 0.4 Falla Moto Bomba 1



I 0.7 Nivel Alto del Tanque

I 1.0 Nivel Bajo del Tanque

Salidas: Q 0.0 Moto Bomba 1

Q 0.4 Moto Bomba 2

Q 1.0 Moto Bomba 3

Q 1.4 Falla Moto Bomba 1



Q 1.7 Nivel Alto

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6666

Q 0.2 Nivel Bajo

Q 0.3 Enclave Moto Bomba 1



4.5 Diagrama en Escalera.

Figura 4.1 Seleccin de Modo Remoto o Local

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6767

Figura 4.2 Cuenta los Ciclos Para Alternar los Motores

Figura 4.3 Ciclo 1

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6868

Figura 4.4 Retardo Para activar los Motores

Figura 4.5 Ciclo 2

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6969

Figura 4.6 Retardo Para Activar los Motores

Figura 4.7 Ciclo 3

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7070

Figura 4.8 Retardo Para Activar los Motores

Figura 4.9 Fin de los Ciclos, Receta el Contador

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7171

Figura 4.10 Activacin Motor 1 en Estrella - Triangulo

Figura 4.11 Enclave Motor 1

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7272

Figura 4.12 Activacin Motor 2 en Triangulo Estrella


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7373

Figura 4.14 Activacin Motor 3 en Triangulo Estrella


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7474

Figura 4.16 Activa los Motores Con Retardo Para Que No Entren

al Mismo Tiempo.

Figura 4.17 Activa los Motores Con Retardo Para Que No Entren al

Mismo Tiempo.

Figura 4.18 Falla Motor 1

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7575



Figura 4.21 Nivel Alto

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7676

Figura 4.22 Nivel Bajo 4.6 Descripcin del Proceso: Se selecciona si se desea el proceso en modo remoto (I 0.1) modo local (I 0.2), luego se activa el nivel bajo del tanque (I 1.0), al estar estas

entradas activas, el presostato detecta si el caudal de agua es el apropiado

para que el sistema active la primera motobomba, de no ser as el proceso

no arranca, para que arranque, el presostato debe detectar 8 PSI (Libra por

Pulgada Cuadrada) mnimo , para que cuando actu la primera moto bomba

no se presente el fenmeno de cavitacin y as asegurar que la motobomba

no recaliente y su vida til sea la ms duradera posible.

Despus de esto la primera motobomba arranca en triangulo-estrella,

luego de cierto tiempo se activa la segunda motobomba siguiendo los

procedimientos idnticos a la primera, esto se hace con el fin de disminuir la

corriente de arranque en ese instante, este proceso se ha secuenciado en el

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7777

resto de las motobombas; para as evitar arranques mltiples en el mismo

periodo de tiempo. si no existe ninguna falla en ninguna de las motobombas

se desactiva el nivel bajo del tanque (I 1.0) debido a que empieza a llenarse,

luego de un tiempo de llenado del tanque se activa el nivel alto (I 0.7),

cuando este censor se activa, el sistema se apaga, para luego esperar el

vaciado del tanque hasta un nivel bajo, que luego el presostato de nuevo

acta y el censor de nivel bajo se activa tambin, si hay un nivel de caudal

mayor o igual a 8 PSI se activa de nuevo el sistema, para operar la segunda

y la tercera motobomba para repetir el proceso descrito anteriormente.

Luego se activan la motobomba 2 y 3, siguiendo la misma secuencia

del programa, de este modo el proceso alterna las motobombas. Para as

cumplir las exigencias propuestas exigidas por la empresa.

Qu pasara cuando estn trabajando la motobomba 1 y 2 y falle

alguna de ellas?, en este momento se detecta la falla de cual es, y

automticamente entra en funcionamiento la motobomba que en ese

momento esta apagada. Luego de ser reparada la motobomba de falla, entra

en funcionamiento, siguiendo su ciclo de funcionamiento determinado.

Cuando est en otro ciclo, por ejemplo motobomba 2 y 3 en

funcionamiento y falla alguna de ellas, entra automticamente la que en ese

momento esta apagada, luego de que se repara la falla, el proceso sigue su

secuencia (1,2) , (1,3) , (2,3) y cumplimos con las exigencias de la empresa

de alternar las motobombas.

78

CONCLUSIONES

La Empresa Aguas de Mrida, necesita actualizar, con tecnologa de PLC, los sistemas de control en las subestaciones que surten agua a

la ciudad de Mrida, para as minimizar las posibilidades de fallas

que representan el desgaste que pueda experimentar la lgica a

rels cableados, manteniendo la calidad y confiabilidad.

Los PLC son controladores, que permiten realizar internamente las funciones que ejecutan en la lgica a rel cableado los rels

auxiliares, temporizadores, contadores etc, adems pueden manejar

cantidades de E/S con mejor fluidez.

Implementar automatismos mediante PLC representa: 1.- Aumentar confiabilidad.

2.- Reducir el panel de control, lo cual implica una reduccin en el

espacio.

3.- Se tiene la posibilidad de almacenar los programas para su posterior

y rpida utilizacin.

4.- Facilidad de implementacin

5.- Mayor eficacia en la comunicacin a distancia, lo cual implica

mayor facibilidad de comunicacin en red.

6.- Se garantiza una mayor rapidez en la adquisicin de entradas as

como en la ejecucin de los programas almacenados.

7.- Posibilidad de manejar cualquier control desde un PC, as como la

supervisin del mismo.

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Los PLC Nano TSX07 son pequeos controladores, que pueden ser utilizados en automatismos pequeos, para nuestro caso se

conectaron 2 en forma cascada, para cumplir con la cantidad de

entrada / salida, de las sub estaciones Aguas de Mrida, que no

pasan de tres motobombas por subestacin.

Los PLC son en la actualidad la mejor opcin cuando se trata de sustituir un control basado en lgica a rels cableados.

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RECOMENDACIONES

Implementar la actualizacin del control de las sub estaciones que surten agua a la ciudad de Mrida, para as garantizar una mejor

funcionalidad de est.

Al construirse el cuarto de control en la central, recomendar que sus controles sean implementados mediante PLC, los cuales pueden ser

conectados en red para supervisar los distintos controles implicitos

all.

Capacitar y adquirir personal tcnico en el rea de automatizacin de procesos.

Al implementarse el control de las sub estaciones que surten agua a la ciudad de Mrida, se debe colocar el PLC en un rea relativamente

limpia,

a temperaturas ambiente y en tableros que cumplan con normas

internacionales.

Adems, cabe destacar que las motobombas deben estar conectadas con una proteccin adecuada, respecto con su corriente nominal para

as asegurar que cuando halla sobre corriente sobre tensin se

dispare su proteccin, para que no se produzca sobrecalentamiento

en la misma y de esa manera no quemarla y pueda funcionar con una

vida til apropiada a las expectativas y exigencias de la empresa.

Por otra parte se debe hacer una revisin pormenorizada de las sub

81

estaciones, para sustituir algunas motobombas por otras de mayor HP

para as asegurar un buena presin y caudal de agua en la red. Para

que as las moto bombas no sufran de cavitacion.

Para que este proyecto se cumpla a cabalidad se debe implementar un sistema de comunicacin por Telemetra, para as asegurar que

las sub estaciones estn en red y poder tener un buen seguimiento y

control tanto de los motobombas como la de los tanques.

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BIBLIOGRAFA

[ 1 ] Aguas de Mrida. Oficina de Planificacin y Desarrollo, Mrida. [ 2 ] Bensayn, Liliam. PLC vs. DCS.48-53 Electrotecnia, Mayo-Junio 2000. [ 3 ] Jimnez de Cisneros, Luis Maria. Manual de Bombas, Espaa: Editorial Blume, 1977. [ 4 ] Manual PLC Nano autmata TSX07, Venezuela: Schneider Electric, 1996.

[ 5 ] Mora, Pedro Omar. Maquinas Asincrnicas, Venezuela: Universidad de Los Andes, 2001. [ 6 ] Ruiz, C. Controles Industriales, Venezuela: Universidad de Los Andes, 1995. [ 7 ] Senz de Echevarria, Jos Manuel. Bombas Hidrulicas, Espaa: Ediciones CEAC, 1980. [ 8 ] www.hidrostal.com/bilder/prog5_g.jpg.

[ 9 ] www.jacuzzi.cl/jacuzzi/motobombas/motobombas.htm.

Documents

Yimhen Garrido Parte II.pdf