Contenido del curso
Contenido del curso
Teoría :
Teoría :
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Programación de autómatas: Introducción al
Programación de autómatas: Introducción al
Grafcet
Grafcet
n
n
Diseño estructurado de sistemas de control
Diseño estructurado de sistemas de control
n
n
GEMMA
GEMMA
n
Contenido del curso
Contenido del curso
Práctica :
Práctica :
n
n
Introducción a los autómatas Siemens S7
Introducción a los autómatas Siemens S7
-
-
200
200
n
n
Lenguajes de programación. Operaciones básicas.
Lenguajes de programación. Operaciones básicas.
n
n
Entorno de programación
Entorno de programación
Step
Step
7
7
-
-
Micro/
Micro/
Win
Win
32
32
n
n
Subrutinas y rutinas de interrupción
Subrutinas y rutinas de interrupción
n
Bibliografía
Bibliografía
n
n
Título: “Autómatas Programables: Teoría y Práctica”
Título: “Autómatas Programables: Teoría y Práctica”
Autor: Nicolás García, Miguel
Autor: Nicolás García, Miguel
Almonacid
Almonacid
, Roque
, Roque
Saltarén
Saltarén
, Rafael
, Rafael
Puertol
Puertol
Editorial: Universidad Miguel
Editorial: Universidad Miguel
Hernandez
Hernandez
Año: 2000
Año: 2000
Texto base de la asignatura
Bibliografía
Bibliografía
n
n
Título: “Autómatas Programables”
Título: “Autómatas Programables”
Autor:
Autor:
Josep Balcells
Josep Balcells
,
,
Jose
Jose
Luis Romeral
Luis Romeral
Editorial:
Editorial:
Marcombo
Marcombo
Año: 1997
Año: 1997
n
n
Titulo: “Automatización : Problemas resueltos con autómatas
Titulo: “Automatización : Problemas resueltos con autómatas
programables”
programables”
Autor: J. Pedro Romera, J. Antonio
Autor: J. Pedro Romera, J. Antonio
Lorite
Lorite
,
,
Sebastian Montoro
Sebastian Montoro
Editorial: Paraninfo
Editorial: Paraninfo
Año: 1996
Introducción al Control industrial
Introducción al Control industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Programación de autómatas: Introducción al
Programación de autómatas: Introducción al
Grafcet
Grafcet
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
–
–
Introducción
Introducción
n
n
Definición
Definición
nn
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
–
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
n
n
Tipos de topologías
Tipos de topologías
–
–
Tipos de sistemas de control
Tipos de sistemas de control
n
n
Lógica cableada
Lógica cableada
nn
Lógica programada
Lógica programada
–
–
El autómata programable
El autómata programable
–
Introducción
Introducción
Definición de control
Definición de control
n
n
Se puede definir control como “la manipulación indirecta de las
Se puede definir control como “la manipulación indirecta de las
magnitudes de un sistema llamado planta a través de otro sistema
magnitudes de un sistema llamado planta a través de otro sistema
llamado sistema de control”
llamado sistema de control”
PLANTA RESPUESTA RESPUESTA SISTEMA DE CONTROL SEÑALES SEÑALES DE CONTROL DE CONTROL CONSIGNAS CONSIGNAS OPERADOR OPERADOR
Introducción
Introducción
Antecedentes Históricos (I)
Antecedentes Históricos (I)
n
n
Primeros sistemas de control
Primeros sistemas de control
⇒
⇒
Revoluci
Revoluci
ó
ó
n industrial finales del
n industrial finales del
siglo XIX y principios del XX.
siglo XIX y principios del XX.
n
n
Basados en
Basados en
componentes mecánicos y electromagnéticos, básicamente
componentes mecánicos y electromagnéticos, básicamente
engranajes, palancas, pequeños motores, relés, contadores y
engranajes, palancas, pequeños motores, relés, contadores y
temporizadores.
temporizadores.
n
n
Uso de contadores, relés, temporizadores, ... para automatizar
Uso de contadores, relés, temporizadores, ... para automatizar
tareas fue
tareas fue
aumentando a lo largo del tiempo. PROBLEMAS
aumentando a lo largo del tiempo. PROBLEMAS
DERIVADOS :
DERIVADOS :
n
n
Armarios donde se alojaban muy grandes y voluminosos
Armarios donde se alojaban muy grandes y voluminosos
nn
Probabilidad de avería muy alta
Probabilidad de avería muy alta
nn
Localización de la avería muy difícil y complicada
Localización de la avería muy difícil y complicada
nn
Stock de material muy importante. Costo económico muy alto
Stock de material muy importante. Costo económico muy alto
nIntroducción
Introducción
Antecedentes Históricos (II)
Antecedentes Históricos (II)
n
n
A partir de los años 50
A partir de los años 50
⇒
⇒
semiconductores y los primeros
semiconductores y los primeros
circuitos integrados. Sustituirían las funciones realizadas por
circuitos integrados. Sustituirían las funciones realizadas por
los
los
relés.
relés.
–
–
Mejoras
Mejoras
n
n
Sistemas de menor tamaño y con menor desgaste.
Sistemas de menor tamaño y con menor desgaste.
nn
Reducía el problema de fiabilidad y de stock.
Reducía el problema de fiabilidad y de stock.
–
–
Problema de estos sistemas: su falta de FLEXIBILIDAD.
Problema de estos sistemas: su falta de FLEXIBILIDAD.
n
n
A finales de los años 60, la industria estaba demandando cada ve
A finales de los años 60, la industria estaba demandando cada ve
z
z
más un sistema económico, robusto, flexible y fácilmente
más un sistema económico, robusto, flexible y fácilmente
modificable.
modificable.
En 1968 nacieron los primeros autómatas programables (
Introducción
Introducción
Antecedentes Históricos (III)
Antecedentes Históricos (III)
n
n
Los primeros
Los primeros
PLCs
PLCs
:
:
memoria cableada y una unidad central
memoria cableada y una unidad central
constituida por circuitos integrados.
constituida por circuitos integrados.
n
n
A principios de los 70,
A principios de los 70,
PLCs
PLCs
incorporan el MICROPROCESADOR
incorporan el MICROPROCESADOR
–
–
Más prestaciones, elementos de comunicación hombre
Más prestaciones, elementos de comunicación hombre
-
-
máquina más
máquina más
modernos, manipulación de datos, cálculos matemáticos, funciones
modernos, manipulación de datos, cálculos matemáticos, funciones
de comunicación, etc.
de comunicación, etc.
n
n
Segunda mitad de los 70
Segunda mitad de los 70
n
n
más capacidad de memoria, posibilidad de entradas/salidas remota
más capacidad de memoria, posibilidad de entradas/salidas remota
s,
s,
analógicas y numéricas, funciones de control de posicionamiento,
analógicas y numéricas, funciones de control de posicionamiento,
aparición de lenguajes con mayor número de instrucciones más pot
aparición de lenguajes con mayor número de instrucciones más pot
entes
entes
y, desarrollo de las comunicaciones con periféricos y ordenadore
y, desarrollo de las comunicaciones con periféricos y ordenadore
s.
s.
n
n
Década de los 80 la mejora de las prestaciones se
Década de los 80 la mejora de las prestaciones se
refire
refire
a:
a:
n
n
velocidad de respuesta, reducción de las dimensiones, mayor conc
velocidad de respuesta, reducción de las dimensiones, mayor conc
entración de
entración de
número de entradas/salidas en los módulos respectivos, desarroll
número de entradas/salidas en los módulos respectivos, desarroll
o de módulos de
o de módulos de
control continuo, PID,
Introducción
Introducción
Antecedentes Históricos (IV)
Antecedentes Históricos (IV)
n
n
Más capacidad de diagnóstico en el funcionamiento e incremento e
Más capacidad de diagnóstico en el funcionamiento e incremento e
n los tipos de
n los tipos de
lenguajes de programación : desde los lenguajes de contactos, le
lenguajes de programación : desde los lenguajes de contactos, le
nguajes de
nguajes de
funciones lógicas, lista de instrucciones basados en nemotécnico
funciones lógicas, lista de instrucciones basados en nemotécnico
s,
s,
flujogramas
flujogramas
,
,
lenguajes informáticos,
lenguajes informáticos,
Grafcet
Grafcet
, etc...
, etc...
n
n
Debido al desarrollo de la electrónica. Hoy en día hay distintas
Debido al desarrollo de la electrónica. Hoy en día hay distintas
variedades de autómatas que van desde:
variedades de autómatas que van desde:
n
n
Microautómatas
Microautómatas
y
y
Nanoautómatas
Nanoautómatas
que se utilizan en apertura y cierre de
que se utilizan en apertura y cierre de
puertas,
puertas,
domótica
domótica
, control de iluminación, control de riego de jardines,
, control de iluminación, control de riego de jardines,
etc.
etc.
nn
Autómatas de gama alta
Autómatas de gama alta
≈
≈
prestaciones de un peque
prestaciones de un peque
ñ
ñ
o ordenador
o ordenador
n
n
Principal Virtud de un PLC es su robustez y facilidad de
Principal Virtud de un PLC es su robustez y facilidad de
interconexión con el proceso
interconexión con el proceso
Tendencia Actual es:
Introducción
Introducción
Antecedentes Históricos (V)
Antecedentes Históricos (V)
n
n
Elaboración de un automatismo. ¿ Qué datos debo conocer ?
Elaboración de un automatismo. ¿ Qué datos debo conocer ?
INICIO INICIO
Elección de las opciones tecnológicas
más eficaces
Evaluación de las opciones desde el
punto de vista económico
Toma de Decisiones
Lógica Programada
Estudio preliminar
Estudio preliminar
Conocer con el mayor detalle posible las
Conocer con el mayor detalle posible las
carácteristicas
carácteristicas
, el funcionamiento, las distintas
, el funcionamiento, las distintas
funciones, etc. , de la máquina o proceso a
funciones, etc. , de la máquina o proceso a
automatizar.
automatizar.
Análisis técnico y económico
Análisis técnico y económico
Especificaciones técnicas del automatismo :
Especificaciones técnicas del automatismo :
materiales, aparatos, su adaptación al
materiales, aparatos, su adaptación al
sistema, etc.
sistema, etc.
Valoración económica.
Valoración económica.
Toma de la decisión final
Toma de la decisión final
--
Ventajas e inconvenientes
Ventajas e inconvenientes
--
Posibles ampliaciones
Posibles ampliaciones
--
Rentabilidad de la inversión
Rentabilidad de la inversión
--
etc
etc
Especificaciones técnicas del sistema
o proceso a automatizar
Introducción al Control industrial
Introducción al Control industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
–
–
Introducción
Introducción
n
n
Definición
Definición
nn
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
–
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
n
n
Tipos de topologías
Tipos de topologías
–
–
Tipos de sistemas de control
Tipos de sistemas de control
n
n
Lógica cableada
Lógica cableada
nn
Lógica programada
Lógica programada
–
–
El autómata programable
El autómata programable
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
Tipos de topologías (I)
Tipos de topologías (I)
n
n
Objetivo de un sistema de control es:
Objetivo de un sistema de control es:
–
–
gobernar la respuesta de una
gobernar la respuesta de una
planta
planta
, sin que el operador intervenga
, sin que el operador intervenga
directamente sobre sus elementos de salida. El operador manipula
directamente sobre sus elementos de salida. El operador manipula
únicamente las magnitudes de
únicamente las magnitudes de
consigna
consigna
y el sistema de control se
y el sistema de control se
encarga de gobernar dicha salida a través de los
encarga de gobernar dicha salida a través de los
accionamientos
accionamientos
.
.
–
–
El sistema de control opera, en general, con magnitudes de baja
El sistema de control opera, en general, con magnitudes de baja
potencia, llamadas genéricamente
potencia, llamadas genéricamente
señales
señales
, y gobierna unos
, y gobierna unos
accionamientos que son los que realmente modulan la potencia
accionamientos que son los que realmente modulan la potencia
entregada a la
entregada a la
planta
planta
.
.
n
n
Tipos de topologías :
Tipos de topologías :
–
–
Lazo Abierto
Lazo Abierto
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
Tipos de topologías (II)
Tipos de topologías (II)
n
n
Lazo Abierto
Lazo Abierto
–
–
Sistema de control no recibe información del comportamiento de l
Sistema de control no recibe información del comportamiento de l
a
a
planta
planta
SISTEMA
DE
CONTROL
PLANTA
SEÑALES DE
CONTROL
SEÑALES DE
CONSIGNAS
ACCIONAMIENTOS
ENERGIA
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
Tipos de topologías (III)
Tipos de topologías (III)
n
n
Lazo Cerrado
Lazo Cerrado
–
–
Existe una realimentación a través de los sensores desde la plan
Existe una realimentación a través de los sensores desde la plan
ta
ta
hacia el sistema de control.
hacia el sistema de control.
RESPUESTA
PLANTA
SEÑALES DE
SEÑALES DE
CONTROL
CONTROL
SEÑALES DE
SEÑALES DE
CONSIGNA
CONSIGNA
ACCIONAMIENTOS
Elementos de señal
Elementos de señal
Elementos de potencia
Elementos de potencia
ENERGIA
ENERGIA
SALIDAS
SALIDAS
SENSORES
INTERFACES
REALIMENTACIÓN
REALIMENTACIÓN
ENTRADAS
ENTRADAS
SISTEMA
DE
CONTROL
Introducción al Control industrial
Introducción al Control industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
–
–
Introducción
Introducción
n
n
Definición
Definición
nn
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
–
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
n
n
Tipos de topologías
Tipos de topologías
–
–
Tipos de sistemas de control
Tipos de sistemas de control
n
n
Lógica cableada
Lógica cableada
nn
Lógica programada
Lógica programada
–
–
El autómata programable
El autómata programable
–
Tipos de sistemas de control (I)
Tipos de sistemas de control (I)
n
n
Clasificación, según el tipo de señales que intervienen en la pl
Clasificación, según el tipo de señales que intervienen en la pl
anta
anta
a controlar:
a controlar:
–
–
Sist. Control Analógicos: señales de tipo continuo (0 a 10 V, 4
Sist. Control Analógicos: señales de tipo continuo (0 a 10 V, 4
a 20
a 20
mA
mA
, etc.)
, etc.)
propocionales
propocionales
a unas determinadas magnitudes físicas
a unas determinadas magnitudes físicas
(presión,
(presión,
temperaotura
temperaotura
, velocidad, etc.)
, velocidad, etc.)
–
–
Sist. Control Digitales: señales binarias (todo o nada) sólo pue
Sist. Control Digitales: señales binarias (todo o nada) sólo pue
den
den
representar dos estados o niveles.
representar dos estados o niveles.
–
–
Sist. Control híbridos analógicos
Sist. Control híbridos analógicos
-
-
digitales: Autómatas programables
digitales: Autómatas programables
n
n
Unidad de control esta formada por un microprocesador :
Unidad de control esta formada por un microprocesador :
–
–
señales digitales de entrada y salida
señales digitales de entrada y salida
–
–
señales
señales
análogicas
análogicas
de entrada previamente convertidas (A/D)
de entrada previamente convertidas (A/D)
–
Tipos de sistemas de control (II)
Tipos de sistemas de control (II)
n
n
Unidad de control: señales digitales y analógicas
Unidad de control: señales digitales y analógicas
UNIDAD
UNIDAD
DE
DE
CONTROL
CONTROL
ENTRADAS
ENTRADAS
DIGITALES
DIGITALES
SALIDAS
SALIDAS
DIGITALES
DIGITALES
A/D
ENTRADAS
ENTRADAS
ANALÓGICAS
ANALÓGICAS
A/D
SALIDAS
SALIDAS
ANALÓGICAS
Tipos de sistemas de control (III)
Tipos de sistemas de control (III)
n
n
Clasificación de los sistemas de control según la tecnología
Clasificación de los sistemas de control según la tecnología
Microprocesador
Autómata Prog.
Computadora
Eléctrica
Neumática
Hidráulica
Electrónica
CLASIFICACIÓN
TECNOLÓGICA
Tipos de sistemas de control (IV)
Tipos de sistemas de control (IV)
Característica a Estudiar
Característica a Estudiar
Lógica Cableada
Lógica Cableada
Lógica
Lógica
Programada
Programada
Flexibilidad
Flexibilidad
Baja
Baja
Alta
Alta
Posibilidad de ampliación
Posibilidad de ampliación
Baja
Baja
Alta
Alta
Conexiones y cableado exterior
Conexiones y cableado exterior
Muchas
Muchas
Pocas
Pocas
Tiempo de desarrollo del sistema
Tiempo de desarrollo del sistema
Mucho
Mucho
Poco
Poco
Mantenimiento
Mantenimiento
Difícil
Difícil
Fácil
Fácil
Herramientas de simulación
Herramientas de simulación
No
No
Si
Si
Coste para pequeñas series
Coste para pequeñas series
Alto
Alto
Bajo
Bajo
Estructuración en bloques
-Introducción al Control industrial
Introducción al Control industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
–
–
Introducción
Introducción
n
n
Definición
Definición
nn
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
–
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
n
n
Tipos de topologías
Tipos de topologías
–
–
Tipos de sistemas de control
Tipos de sistemas de control
n
n
Lógica cableada
Lógica cableada
nn
Lógica programada
Lógica programada
–
–
El autómata programable
El autómata programable
–
El Autómata programable
El Autómata programable
n
n
Autómata programable
Autómata programable
–
–
Juega el papel de UNIDAD DE CONTROL
Juega el papel de UNIDAD DE CONTROL
–
–
Incluye total o parcialmente las
Incluye total o parcialmente las
intefaces
intefaces
con las señales de la planta
con las señales de la planta
(niveles de tensión e intensidad industriales, transductores y
(niveles de tensión e intensidad industriales, transductores y
periféricos electrónicos)
periféricos electrónicos)
–
–
Programable por el usuario
Programable por el usuario
–
–
Entradas: señales de consigna y de realimentación
Entradas: señales de consigna y de realimentación
–
–
Salidas: señales de control
Salidas: señales de control
–
–
Hardware estándar y modular (módulos
Hardware estándar y modular (módulos
interconectables
interconectables
, configurar
, configurar
sistema a la medida de las necesidades)
Introducción al Control industrial
Introducción al Control industrial
n
n
Introducción al Control Industrial
Introducción al Control Industrial
–
–
Introducción
Introducción
n
n
Definición
Definición
nn
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
–
–
Topología de los sistemas de control
Topología de los sistemas de control
n
n
Tipos de topologías
Tipos de topologías
–
–
Tipos de sistemas de control
Tipos de sistemas de control
n
n
Lógica cableada
Lógica cableada
nn
Lógica programada
Lógica programada
–
–
El autómata programable
El autómata programable
–
Control por Ordenador (I)
Control por Ordenador (I)
n
n
Procesos complejos
Procesos complejos
⇒
⇒
sistemas de control con:
sistemas de control con:
n
n
gran capacidad de cálculo
gran capacidad de cálculo
nn
conexión a estaciones gráficas
conexión a estaciones gráficas
nn
múltiples canales de comunicación
múltiples canales de comunicación
nn
facilidad de adaptación
facilidad de adaptación
nn
capacidad multiproceso
capacidad multiproceso
nn
etc.
etc.
n
n
Para ellos se han utilizado
Para ellos se han utilizado
miniordenadores
miniordenadores
, con interfaces
, con interfaces
específicas para la planta a controlar.
específicas para la planta a controlar.
–
–
INCONVEIENTE: caro y poco estándar
INCONVEIENTE: caro y poco estándar
n
Control por Ordenador (II)
Control por Ordenador (II)
n
n
Actualmente
Actualmente
–
–
red de autómatas controlados por
red de autómatas controlados por
por uno o varios ordenadores, con
por uno o varios ordenadores, con
lo que se consigue combinar las ventajas de ambos, facilidad de
lo que se consigue combinar las ventajas de ambos, facilidad de
interfaces estándar (autómata) y la potencia de cálculo (ordenad
interfaces estándar (autómata) y la potencia de cálculo (ordenad
or).
or).
–
–
El sistema resultante tiene las siguientes características :
El sistema resultante tiene las siguientes características :
•
•
Sistema programable con una capacidad de cálculo elevada
Sistema programable con una capacidad de cálculo elevada
••
Interfaces hombre
Interfaces hombre
-
-
máquina estándar, proporcionados por el ordenador
máquina estándar, proporcionados por el ordenador
••
Software estándar para el manejo de datos y gestión de la produc
Software estándar para el manejo de datos y gestión de la produc
ción
ción
••
Posibilidad de control descentralizado
Posibilidad de control descentralizado
••
Sistemas de comunicación estándar : LAN o WAN
Sistemas de comunicación estándar : LAN o WAN
••
Mantenimiento fácil
Mantenimiento fácil
••
Interface
Interface
con la planta sencillo debido a los autómatas
con la planta sencillo debido a los autómatas
••
Visualización del proceso en tiempo real
Visualización del proceso en tiempo real
••
Multitud de herramientas para simulación y mantenimiento
Multitud de herramientas para simulación y mantenimiento
•Despertar!!!
MEMORIA MEMORIA DE DE PROGRAMA PROGRAMA FUENTE FUENTE DE DE ALIMENTACIÓN ALIMENTACIÓN BATERÍA BATERÍA MEMORIA MEMORIA IMAGEN E/S MEMORIA DE DATOSDATOS TEMPORIZADORES TEMPORIZADORES CONTADORES CONTADORES INTERFACES INTERFACES DE DE ENTRADA ENTRADA INTERFACES INTERFACES DE DE ENTRADA ENTRADA UNIDAD UNIDAD CENTRAL CENTRAL CPU CPU BUS INTERNO BUS INTERNO
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nArquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nIntroducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Un autómata programable es:
Un autómata programable es:
“
“
un equipo electrónico, basado en un microprocesador o
un equipo electrónico, basado en un microprocesador o
microcontrolador
microcontrolador
, que tiene generalmente una configuración
, que tiene generalmente una configuración
modular, puede programarse en lenguaje no informático y está
modular, puede programarse en lenguaje no informático y está
diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente
diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente
agresivo (ambiente industrial)”
agresivo (ambiente industrial)”
n
n
Una característica
Una característica
diferenciadora
diferenciadora
del autómata programable frente
del autómata programable frente
a otros sistemas de control programables está en la
a otros sistemas de control programables está en la
estandarización de su hardware, que permite la configuración de
estandarización de su hardware, que permite la configuración de
sistemas de control a medida
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Esquema de un proceso controlado por un PLC
Esquema de un proceso controlado por un PLC
PROCESO
PROCESO
SENSORES ACTUADORES AUTOMATA ENTRADAS SALIDAS Información Información suministrada por el suministrada por el proceso procesoAcciones que se que
Acciones que se que
se realizan sobre el
se realizan sobre el
proceso
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nIntroducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Estructura externa
Estructura externa
n
n
Aspecto físico exterior del mismo, los bloques en los que esta
Aspecto físico exterior del mismo, los bloques en los que esta
dividido,
dividido,
etc
etc
.
.
n
n
Clasificación
Clasificación
–
–
Estructura compacta
Estructura compacta
n
n
en un solo bloque todos sus elementos : fuente de alimentación,
en un solo bloque todos sus elementos : fuente de alimentación,
CPU,
CPU,
memorias, entrada/salida,
memorias, entrada/salida,
etc
etc
.
.
n
n
aplicaciones en el que el número de entradas/salidas es pequeño,
aplicaciones en el que el número de entradas/salidas es pequeño,
poco
poco
variable y conocido a priori
variable y conocido a priori
nn
carcasa de carácter estanco, que permite su empleo en ambientes
carcasa de carácter estanco, que permite su empleo en ambientes
industriales especialmente hostiles
industriales especialmente hostiles
–
–
Estructura modular
Estructura modular
n
n
Permite adaptarse a las necesidades del diseño, y a las posterio
Permite adaptarse a las necesidades del diseño, y a las posterio
res
res
actualizaciones. Configuración del sistema variable
actualizaciones. Configuración del sistema variable
nn
Funcionamiento parcial del sistema frente a averías localizadas,
Funcionamiento parcial del sistema frente a averías localizadas,
y una
y una
rápida reparación con la simple sustitución de los módulos averi
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Estructura externa
Estructura externa
n
n
Estructura modular. Del autómata S7
Estructura modular. Del autómata S7
-
-
224.
224.
CPU
CPU
MODULO
MODULO
EXPANSIÓN
EXPANSIÓN
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nIntroducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
n
n
Bloques principales
Bloques principales
–
–
Bloque de entradas
Bloque de entradas
n
n
Adapta y codifica de forma comprensible para la CPU las señales
Adapta y codifica de forma comprensible para la CPU las señales
procedentes de los dispositivos de entrada o captadores, como po
procedentes de los dispositivos de entrada o captadores, como po
r
r
ejemplo, pulsadores, finales de carrera, sensores,
ejemplo, pulsadores, finales de carrera, sensores,
etc
etc
.
.
n
n
Misión: proteger los circuitos internos del Autómata, proporcion
Misión: proteger los circuitos internos del Autómata, proporcion
ando una
ando una
separación eléctrica entre estos y los captadores.
separación eléctrica entre estos y los captadores.
–
–
Bloque de salidas
Bloque de salidas
n
n
Decodifica las señales procedentes de la CPU, las amplifica y la
Decodifica las señales procedentes de la CPU, las amplifica y la
s envía a
s envía a
los dispositivos de salida o actuadores, como lámparas, relés,
los dispositivos de salida o actuadores, como lámparas, relés,
contactores
contactores
, arrancadores,
, arrancadores,
electroválvulas
electroválvulas
,
,
etc
etc
.
.
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
n
n
Bloques principales
Bloques principales
CPU
Bloque
Entradas
Bloque
Salidas
Dispositivos
de salida o
actuadores
Dispositivos
de entrada o
captadores
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
n
n
Bloques necesarios para el funcionamiento del autómata
Bloques necesarios para el funcionamiento del autómata
–
–
Fuente de alimentación
Fuente de alimentación
n
n
A partir de una tensión exterior proporciona las tensiones neces
A partir de una tensión exterior proporciona las tensiones neces
arias
arias
para el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos d
para el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos d
el
el
autómata.
autómata.
nn
Batería, condensador de alta potencia: para mantener el programa
Batería, condensador de alta potencia: para mantener el programa
y
y
algunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión ex
algunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión ex
terior.
terior.
–
–
Consola de programación
Consola de programación
n
n
PC o consolas de programación
PC o consolas de programación
–
–
Periféricos
Periféricos
n
n
Son aquellos elementos auxiliares, físicamente independientes de
Son aquellos elementos auxiliares, físicamente independientes de
l
l
autómata, que se unen al mismo para realizar una función específ
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Interfaces
Interfaces
n
n
circuitos o dispositivos electrónicos que permiten la conexión a
circuitos o dispositivos electrónicos que permiten la conexión a
la CPU de
la CPU de
los elementos periféricos descritos.
los elementos periféricos descritos.
CPU
Bloque
Entradas
Bloque
Salidas
Dispositivos
de salida o
actuadores
Dispositivos
de entrada o
captadores
Interfaces
F. Alimentación
Dispositivos
periféricos
Consola de
programación
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
n
n
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nArquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Esquema de la arquitectura interna de un PLC
Esquema de la arquitectura interna de un PLC
MEMORIA
DE
PROGRAMA
FUENTE
DE
ALIMENTACIÓN
BATERÍA
MEMORIA
IMAGEN E/S
MEMORIA
DE DATOS
TEMPORIZADORES
CONTADORES
INTERFACES
DE
ENTRADA
INTERFACES
DE
SALIDA
UNIDAD
CENTRAL
CPU
BUS INTERNO
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nArquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
La CPU (
La CPU (
Crontrol Processing Unit
Crontrol Processing Unit
) es la encargada de ejecutar el
) es la encargada de ejecutar el
programa de usuario y activar el sistema de entradas y salidas
programa de usuario y activar el sistema de entradas y salidas
–
–
Tiene la misión, en algunos tipos de autómatas, de controlar la
Tiene la misión, en algunos tipos de autómatas, de controlar la
comunicación con otros periféricos externos, como son la unidad
comunicación con otros periféricos externos, como son la unidad
de
de
programación,
programación,
LCDs
LCDs
, monitores, teclados, otros autómatas u otros
, monitores, teclados, otros autómatas u otros
ordenadores,
ordenadores,
etc
etc
.
.
n
n
La CPU esta formada por el microprocesador (
La CPU esta formada por el microprocesador (
µP), la memoria y
µ
P), la memoria y
circuitos lógicos complementarios
circuitos lógicos complementarios
–
–
El microprocesador se sustituye por dispositivos lógicos progra
El microprocesador se sustituye por dispositivos lógicos progra
mables (DLP),
mables (DLP),
o redes de puertas lógicas (
o redes de puertas lógicas (
gate array
gate array
), también llamados circuitos
), también llamados circuitos
integrados de aplicación específica ASIC.
integrados de aplicación específica ASIC.
n
n
La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en la memoria,
La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en la memoria,
adquiriendo las instrucciones una a una.
adquiriendo las instrucciones una a una.
n
n
El funcionamiento es de tipo
El funcionamiento es de tipo
interpretado
interpretado
, con decodificación de
, con decodificación de
las instrucciones cada vez que son ejecutadas
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
Lenguaje compilado
Lenguaje compilado
vs
vs
interpretado
interpretado
–
–
Compilado
Compilado
n
n
programa fuente
programa fuente
⇒
⇒
compilaci
compilaci
ó
ó
n
n
⇒
⇒
programa objeto
programa objeto
⇒
⇒
enlazado
enlazado
ó
ó
linkado
linkado
⇒
⇒
programa ejecutable
programa ejecutable
–
–
Interpretado
Interpretado
n
n
analiza y ejecuta un programa sentencia a sentencia
analiza y ejecuta un programa sentencia a sentencia
n
n
Bloques fundamentales de una CPU
Bloques fundamentales de una CPU
–
–
ALU (
ALU (
Arithmetic Logic Unit
Arithmetic Logic Unit
)
)
–
–
Acumulador
Acumulador
–
–
Flags
Flags
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
Esquema de los bloques fundamentales que componen una CPU
Esquema de los bloques fundamentales que componen una CPU
CONTADOR
DE
PROGRAMA
RELOJ
DECODIFICADOR
PROGRAMA
MONITOR
SISTEMA
ALU
ACUMULADOR
FLAGS
REGISTROS
DE LA PILA
BUS DE DIRECCIONES
BUS DE DIRECCIONES
BUS DE DATOS
BUS DE DATOS
BUS DE CONTROL
BUS DE CONTROL
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
ALU
ALU
–
–
unidad aritmético lógica, es la parte de la CPU donde se
unidad aritmético lógica, es la parte de la CPU donde se
–
–
realizan los
realizan los
cálculos y las decisiones lógicas (combinaciones Y, O, sumas,
cálculos y las decisiones lógicas (combinaciones Y, O, sumas,
comparaciones,
comparaciones,
etc
etc
.).
.).
n
n
ACUMULADOR
ACUMULADOR
–
–
almacena el resultado de la última operación realizada por la AL
almacena el resultado de la última operación realizada por la AL
U.
U.
n
n
FLAGS
FLAGS
–
–
indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo,
indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo,
negativo, resultado cero,
negativo, resultado cero,
etc
etc
.). El estado de estos
.). El estado de estos
flags
flags
puede ser
puede ser
consultado por el programa.
consultado por el programa.
n
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
DECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES Y SECUENCIADOR
DECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES Y SECUENCIADOR
–
–
cableado y/o programado, donde se codifican las instrucciones le
cableado y/o programado, donde se codifican las instrucciones le
ídas
ídas
en la memoria y se generan las señales de control pertinentes.
en la memoria y se generan las señales de control pertinentes.
n
n
PROGRAMA ROM
PROGRAMA ROM
–
–
El fabricante suele grabar una serie de programas ejecutables fi
El fabricante suele grabar una serie de programas ejecutables fi
jos,
jos,
firmware
firmware
o software del sistema y es a estos programas a los que
o software del sistema y es a estos programas a los que
accederá el microprocesador para realizar las funciones ejecutiv
accederá el microprocesador para realizar las funciones ejecutiv
as.
as.
–
–
El software de sistema de cualquier Autómata consta de una serie
El software de sistema de cualquier Autómata consta de una serie
de
de
funciones básicas que realiza en determinados tiempos de cada ci
funciones básicas que realiza en determinados tiempos de cada ci
clo:
clo:
n
n
en el inicio o conexión
en el inicio o conexión
nn
durante el ciclo o ejecución del programa
durante el ciclo o ejecución del programa
nArquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Unidad central de proceso (CPU)
Unidad central de proceso (CPU)
n
n
PROGRAMA ROM
PROGRAMA ROM
–
–
Este software o programa del sistema es ligeramente variable par
Este software o programa del sistema es ligeramente variable par
a
a
cada autómata, pero, en general, contiene las siguientes funcion
cada autómata, pero, en general, contiene las siguientes funcion
es :
es :
n
n
Supervisión y control de tiempo de ciclo (
Supervisión y control de tiempo de ciclo (
watchdog
watchdog
), table de datos,
), table de datos,
alimentación, batería,
alimentación, batería,
etc
etc
.
.
nn
Autotest
Autotest
en la conexión y durante la ejecución del programa.
en la conexión y durante la ejecución del programa.
nn
Inicio del ciclo de exploración de programa y de la configuració
Inicio del ciclo de exploración de programa y de la configuració
n del
n del
conjunto.
conjunto.
nn
Generación del ciclo base de tiempo.
Generación del ciclo base de tiempo.
nn
Comunicación con periféricos y unidad de programación.
Comunicación con periféricos y unidad de programación.
nn
Etc
Etc
.
.
–
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nArquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Memoria
Memoria
n
n
Definición
Definición
“cualquier tipo de dispositivo que permita almacenar información
“cualquier tipo de dispositivo que permita almacenar información
en
en
forma de bits (unos y ceros), los cuales pueden ser leídos posic
forma de bits (unos y ceros), los cuales pueden ser leídos posic
ión a
ión a
posición (bit a bit), o por bloques de 8 (byte) o dieciséis posi
posición (bit a bit), o por bloques de 8 (byte) o dieciséis posi
ciones
ciones
(
(
word
word
)”
)”
n
n
Clasificación
Clasificación
–
–
RAM (
RAM (
Random
Random
Access
Access
Memory
Memory
)
)
, memoria de acceso aleatorio o
, memoria de acceso aleatorio o
memoria de lectura
memoria de lectura
-
-
escritura. Pueden realizar los procesos de lectura
escritura. Pueden realizar los procesos de lectura
y escritura por procedimientos eléctricos. Su información desapa
y escritura por procedimientos eléctricos. Su información desapa
rece
rece
al faltarle la alimentación.
al faltarle la alimentación.
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Memoria
Memoria
n
n
Clasificación (lectura/escritura)
Clasificación (lectura/escritura)
–
–
Memorias de lectura/escritura,
Memorias de lectura/escritura,
RAM
RAM
–
–
Memorias de sólo lectura, no
Memorias de sólo lectura, no
reprogramables
reprogramables
,
,
ROM
ROM
–
–
Memorias de sólo lectura,
Memorias de sólo lectura,
reprogramables
reprogramables
, con borrado por
, con borrado por
ultravioletas,
ultravioletas,
EPROM
EPROM
–
–
Memorias de sólo lectura,
Memorias de sólo lectura,
reprogramables
reprogramables
, alterables por medios
, alterables por medios
eléctricos,
eléctricos,
EEPROM
EEPROM
. Tienen un número máximo de ciclos de
. Tienen un número máximo de ciclos de
borrado/grabado.
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Memoria
Memoria
MEMORIA
LECTURA/ESCRITURA
SÓLO LECTURA
APLICACIONES
VOLÁTIL
RAM
Datos internos
Memoria
Imagen E/S
ROM
Monitor
Intérprete
EPROM
Programa de usuario
(Lo Guarda una vez depurado)
RAM + BATERIA
RAM + EEPROM
Programa de usuario
(RAM + Batería)
Datos internos mantenidos
Parámetros
Más RAM + EEPROM
respalda a la RAM
NO
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Memoria
Memoria
Programas
Programas
firmware
firmware
y de sistema.
y de sistema.
(ROM o EPROM)
(ROM o EPROM)
Memorias temporales
Memorias temporales
(RAM o EPROM)
(RAM o EPROM)
Memoria imagen o tabla de estados de E/S
Memoria imagen o tabla de estados de E/S
(RAM)
(RAM)
Memoria de datos numéricos y variables
Memoria de datos numéricos y variables
internas
internas
(RAM)
(RAM)
Memoria del programa de usuario
Memoria del programa de usuario
(RAM)
(RAM)
Programa o memoria del sistema
Programa o memoria del sistema
firmware
firmware
Memoria de la tabla de datos
Memoria de la tabla de datos
MEMORIA INTERNA
MEMORIA INTERNA
Memoria del programa de usuario
Memoria del programa de usuario
MEMORIA DE PROGRAMA
MEMORIA DE PROGRAMA
Memoria de usuario
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
n
n
Arquitectura de los autómatas programables
Arquitectura de los autómatas programables
–
–
Introducción a los autómatas programables
Introducción a los autómatas programables
n
n
Estructura externa del autómata
Estructura externa del autómata
nn
Bloques que forman un autómata programable
Bloques que forman un autómata programable
–
–
Arquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
n
n
Unidad central de proceso
Unidad central de proceso
nn
Memoria
Memoria
–
–
Memorias internas
Memorias internas
–
–
Memoria de programa
Memoria de programa
nn
Interfaces de entrada salida
Interfaces de entrada salida
nArquitectura interna de un autómata programable
Arquitectura interna de un autómata programable
Memorias internas
Memorias internas
n
n
Se almacena el estado de las
Se almacena el estado de las
varibles
varibles
que maneja el autómata :
que maneja el autómata :
entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado
entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado
,
,
etc
etc
.
.
n
n
Clasificación por el tipo de variables que almacena y el número
Clasificación por el tipo de variables que almacena y el número
de
de
bits que ocupa la variable:
bits que ocupa la variable:
–
–
Posiciones de 1 bit (bits internos).
Posiciones de 1 bit (bits internos).
n
n
Memoria imagen entradas/salidas
Memoria imagen entradas/salidas
nn
Relés internos
Relés internos
nn
Relés especiales/auxiliares
Relés especiales/auxiliares
–
–
Posiciones de 8,16 o más bits (registros internos).
Posiciones de 8,16 o más bits (registros internos).
n
n
Temporizaciones
Temporizaciones
nn