ITFIP. Miguel Suárez Sierra. CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES.
Configuración de PLC
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Abstract — Programmable Logic Controller, or PLC (Programmable Logic Controller), is an electronic device designed to control real-time in industrial environment sequential processes. Its handling and programming can be carried out by electrical or electronic without computer skills.
Performs logical functions: series, parallel, timings, counts and other more potent as calculations, regulations, etc.. The basic function of PLCs is to reduce the user's job to carry out the program, ie the relationship between the input signals that must be met to activate each output, since the traditional elements (such as auxiliary relays, interlocking, timers, counters ...) are internal.
Key words— automation, process control, logic functions, cost reduction.
INTRODUCCION
n controlador lógico programable es un dispositivo electrónico, basado en un microprocesador o microcontrolador, que tiene generalmente una configuración modular, puede programarse en lenguaje no informático y está diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente agresivo como el que se encuentra en la industria.
Una característica diferenciadora del controlador lógico programable o autómata programable frente a otros sistemas de control programables está en la estandarización de su hardware, que permite la configuración de sistemas de control a medida.
II. BLOQUES FUNCIONALES
Un controlador lógico programable está conformado por tres bloques principales:
a) Bloque de entradas: permite adaptar y codificar de forma comprensible para la CPU las señales procedentes de los dispositivos de entrada o captadores, como por ejemplo, pulsadores, finales de carrera, sensores, etc. Protegiendo los circuitos internos del Autómata al proporcionar una separación eléctrica entre estos y los captadores.
b) Bloque de salidas: su función es decodificar las señales procedentes de la CPU, las amplifica y las envía a los dispositivos de salida o actuadores, como lámparas, relés, contactores, arrancadores, electroválvulas, etc.
c) Unidad central de proceso (CPU): este bloque es el cerebro del autómata que interpreta las instrucciones del programa de usuario y en función de las entradas, activa las salidas deseadas.
Fig.1 Bloques principales
Para el funcionamiento es necesaria una fuente de alimentación que a partir de una tensión exterior proporciona las tensiones adecuadas para la operación de los distintos circuitos electrónicos del autómata. Asimismo, se cuenta con una batería o condensador de alta potencia para mantener el programa y algunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión exterior.
III. ARQUITECTURA INTERNA
Fig. 2 Arquitectura interna de un PLC
1. Unidad Central de Proceso
La unidad central de proceso CPU es la encargada de ejecutar el programa de usuario y activar el sistema de entradas y salidas, está formada por el microprocesador (µP), la memoria y circuitos lógicos complementarios.
Los bloques fundamentales que integran la CPU son:
a) ALU: unidad aritmético lógica, es la parte de la CPU donde se –realizan los cálculos y las decisiones
CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES
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lógicas (combinaciones Y, O, sumas, comparaciones, etc.).
b) Acumulador: almacena el resultado de la última operación realizada por la ALU.
c) Flags: indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo, negativo, resultado cero, etc.). El estado de estos flags puede ser consultado por el programa.
d) Contador de programa (PC): direccionamiento de la memoria donde se encuentran las instrucciones del programa de control, y del cual depende la secuencia de ejecución de ellas.
e) Programa ROM: El fabricante suele grabar una serie de programas ejecutables fijos, firmware o software del sistema y es a estos programas a los que accederá el microprocesador para realizar las funciones que ejecuta.
Fig. 3 Diagrama de bloques de la CPU
2. Memoria del PLC
Guarda todo lo necesario para ejecutar la tarea de control como son los datos del proceso originados en las entradas y salidas, variables internas, instrucciones del usuario, configuración del PLC.
Básicamente se puede dividir en dos:
a) Memoria interna: almacena el estado de las variables relacionado con las entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado. Según su tamaño fija las características en cuanto a la capacidad de direccionamiento.
Se puede diferenciar la memoria de imagen que está vinculada con los puntos de Entrada/Salida (I/O) y dependiendo de su cantidad permiten clasificar al PLC gama baja, media o alta.
La otra parte de la memoria interna se dedica a los datos, relés y registros internos. Los relés internos no están asociados a ningún borne por lo que no pueden controlar cargas externas sino son transferidos a un punto E/S.
El área de temporizadores y contadores almacenan valores de preselección y estados actualizados de los mismos. El área de registros internos almacena palabras de datos y valores numéricos que pueden ser accesados por medio de instrucciones aritméticas y de manipulación de datos.
b) Memoria de programa: almacena el programa escrito por el usuario para la aplicación que contiene datos alfanuméricos, información de parámetros, configuración de E/S, etc. Cada instrucción del programa de usuario ocupa un paso o dirección del programa y necesita para ser almacenada dos posiciones de memoria. En la fase de desarrollo y depuración del programa de control se utilizan las memorias RAM respaldadas por batería n una vez se este seguro del funcionamiento correcto del programa se pasa este a las memorias no volátiles EPROM o EEPROM.
Fig. 4 Memorias de un PLC
A todas las posiciones de memoria que es capaz de direccionar el autómata se le denomina mapa de memoria. Depende de varios factores: La capacidad de direccionamiento de la CPU, que determina el número de direcciones asignadas a los dispositivos internos. El número de entradas/salidas conectadas, que determina la longitud de la memoria imagen de E/S.
3. Interfaces de entrada y salida
Establecen la comunicación del PLC con el proceso. Para llevar a cabo esta función se conectan por un lado con las señales del proceso por medio de los bornes presentes para ello y por el otro con el bus interno del PLC que maneja las direcciones, los datos y el control. La interfaz se encarga de adaptar las señales a las utilizadas internamente por la máquina. En otras palabras, las interfaces de entrada filtran, adaptan y codifican de forma comprensible para la CPU las señales procedentes de los elementos de entrada y las interfaces de salida son las encargadas de decodificar, y amplificar las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida.
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Fig. 5 Buses del PLC
Las entradas pueden ser: Corriente continua a 24 o 48 Vcc.
Corriente alterna a 110 o 220 Vca. Analógicas de 0-10 Vcc o 4-20 mA
Las salidas pueden ser: Por relé. Estáticas por triac a 220 Vca máximo. Colector abierto para 24 o 48 Vcc. Analógicas de 0- 10 V o 4-20 mA.
CONCLUSIONES
Comprendo que el PLC es un dispositivo industrial programable con un hardware estándar y un software que permite la ejecución de programas de usuario.
Reconozco cada una de las partes internas del PLC y la función que cumple en el manejo y control del proceso para conseguir la automatización del mismo.
Identifico la relación que se presenta entre los componentes para el tratamiento de las señales de entrada y de salida y lograr el propósito de programación del usuario.
LITOGRAFIA
[1] Pulido Álvarez, Manuel, “Controladores Lógicos”
Editorial Marcombo. Pag.1-14.
[2] Balcells, Josep, “Autómatas programables” Editorial Marcombo. Pag.67-75.
[3] ”Autómatas programables”. Consultado el 25 de agosto de 2013. Disponible en:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/WebCQM H1/PAGINA%20PRINCIPAL/PLC/plc.htm
[4] ”Autómatas programables”. Consultado el 25 de agosto de 2013. Disponible en:
http://html.rincondelvago.com/automatas- programables_2.html