Control Lógico Programable

Automatizacion

16 Abr 2022 Administrator

Control Lógico Programable

El PLC es el equivalente al cerebro de una máquina. Activa los componentes de la maquinaria para que desarrollen actividades concretas, es decir, automatiza las acciones de dicha máquina o máquinas.

Un PLC es un Dispositivo Lógico Programable o Programmable Logic Controller, como indican sus siglas en inglés. No es más que una computadora industrial, utilizada para el control y la automatización de procesos. Están constituidos normalmente por numerosas entradas y salidas para una óptima multifuncionalidad.

Características Principales:

A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC posee las siguientes características:

Está diseñado con múltiples entradas y salidas
Rangos de temperatura elevados
Inmunidad al ruido eléctrico
Resistencia contra vibraciones e impactos
Scan cycle: normalmente el procesador emplea entre 20-30 a 100 ms en evaluar todas las instrucciones y actualizar el estado de todas las salidas.
Ciertos recursos limitados, con respecto al procesamiento matemático, procesamiento de señales, concurrencia real, velocidad, latencia.

A menudo, a los PLCs los consideran un ejemplo de un sistema en tiempo real (donde los resultados de salida deben producirse en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado y conocido)

>>Ejemplo de un modulo PLC con entrada y Salida así como la interfaz Hombre/Maquina (HTMI)..

Sin embargo, la realidad es que los PLCs se basan en una CPU de propósito general combinada con una sistema operativo de propósito general (basado en Windows, en algunos casos) Lo cual no satisface las necesidades de un sistema de tiempo real, por lo que, algunos PLCs podrían considerarse como sistemas de tiempo real «blandos». De hecho, el tiempo de «Scan cycle» puede cambiar en función de la carga de su CPU, por lo tanto y en conclusión, los PLCs comerciales no pueden considerarse verdaderos sistemas de tiempo real.

Entrada / Salida:

Las señales digitales o discretas se comportan como interruptores binarios, produciendo sólo una señal de On o Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Botones, Interruptores de límite y sensores fotoeléctricos son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta. Las señales discretas son enviadas usando la tensión o corriente, en un rango específico. Por ejemplo, un PLC puede usar 24 V DC I/O, con valores superiores a 22 V DC que representan ON y en los valores inferiores a 2VDC representa Off, y los valores intermedios son indefinidos.

Las señales analógicas son como controles de volumen, con un rango de valores entre cero y escala total. Estos suelen ser interpretados como valores enteros (cuentas) por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo y el número de bits disponibles para almacenar los datos. Los PLCs suelen utilizar procesadores de 16 bits con signo, los valores enteros se limitan entre -32.768 y 32.767. Presión, temperatura, flujo, y el peso son a menudo representados por señales analógicas. Las señales analógicas pueden usar tensión o intensidad con una magnitud proporcional al valor de la señal de proceso. Por ejemplo, una analógica de 0 – 10 V o 4-20 mA se convierte en un valor entero de 0 a 32767.

Tiempo de Ciclo:

Un programa de control es generalmente ejecutado repetidamente mientras el sistema de control esté activo. El estado de las entradas físicas se copia en un área de memoria de accesible por el procesador, a veces llamada «tabla de imagen I/O». El programa se ejecuta desde de su primera hasta su última instrucción de código. Se requiere de algún tiempo para que el procesador del PLC evalué todas las instrucciones de código y actualice la tabla de imagen I/O con el estado de las salidas. Este tiempo de exploración o “Time Scan” puede ser de unos pocos milisegundos para un pequeño programa o en un procesador rápido, pero en los PLCs antiguos con programas de gran tamaño podría llevar mucho más tiempo (por ejemplo, hasta 100 ms) la ejecución del programa completa o tiempo de San. Si el tiempo de análisis era demasiado largo, la respuesta del PLC a las condiciones del proceso sería demasiado lento para ser útil.

Conforme el PLC fue evolucionando, se desarrollaron métodos para cambiar la secuencia de ejecución de escalera, y las subrutinas de implementación. Esto simplifica la programación y mantiene el tiempo de scan bajo.

Comunicación:

PLCs pequeños tendrán un número fijo de conexiones de entrada/salida. Por lo general, las expansiones estarán disponibles si el modelo base no tiene suficientes I / O.
PLC modulares tienen un chasis (también conocido como rack) en el que se colocan módulos con diferentes funciones. El procesador y módulos E/S personalizados para la aplicación particular. Varios bastidores pueden ser administrados por un único procesador, y puede tener miles de entradas y salidas. Un enlace serie especial de alta velocidad se emplea para que los bastidores (racks / chasis) puedan estar distribuidos alejados del procesador, reduciendo los costos de cableado para las grandes instalaciones.

Comunicación PLC:

Por lo general, RS-232 9-pines, pero opcionalmente EIA-485 o Ethernet son también muy frecuentes. Modbus, BACnet se suele incluir como uno de los protocolos de comunicación. Otras opciones incluyen buses de campo diferentes, tales como DeviceNet o Profibus.
La mayoría de los PLC modernos pueden comunicarse a través de una red a otro sistema, como un equipo que ejecuta un sistema SCADA (control supervisor y adquisición de datos) del sistema o navegador web.
Comunicaciones Peer-to-peer (P2P) son empeladas igualemente. Estas vías de comunicación son de uso frecuente para los paneles de operador, tales como teclados o estaciones de trabajo tipo PC.

Interfaces de Usuario:

A veces es necesario que los PLCs tengan que interactuar con personas con el propósito de presentar de informes de alarma, control de todos los días, por ello un interfaz hombre-máquina (HMI) se emplea para este fin. HMI son también conocidos como interfaces hombre-máquina (MMI Man Machine Interface) y la interfaz gráfica de usuario (GUI). Un sistema simple puede usar los botones y las luces para interactuar con el usuario. Son disponibles pantallas de texto, así como pantallas táctiles gráficas. Los sistemas más complejos utilizan software control y adquisición de datos instalado en un ordenador PC, el cual es conectado al PLC a través de una red de comunicación.

Por qué surgen los PLC?

Antes de la década de 60 los sistemas de automatización que existían eran analógicos, específicamente se conocían como lógica de relé. Está lógica consistía en realizar una combinación específica en el cableado de los circuitos eléctricos utilizando relés para lograr el objetivo deseado. Tengan en cuenta que, para la época, aún no existían los circuitos integrados, por lo que todo funcionaba con electrónica básica.

Cómo funciona un PLC?

Teniendo todo lo anteriormente expuesto establecido, los Controladores Lógicos Programables, se programan para realizar acciones específicas. Estas acciones son basadas en información recibida por los dispositivos de campo (sensores y transductores) y enviando acciones u órdenes sobre dispositivos actuadores (válvulas, motores, resistencias de calentamiento).

Los PLC son capaces de controlar con precisión un proceso en tiempo real, por lo que son muy rápidos. Cuando un PLC recibe una instrucción, responde al instante, emitiendo los controles a sus motores.

Sus partes fundamentales son la unidad central de proceso o CPU, y las interfaces de entrada y salida. La CPU es el cerebro del PLC y está formado por el procesador y la memoria. El procesador se encarga de ejecutar el programa escrito por el usuario, que se encuentra almacenado en la memoria.

Programación PLC:

Los programas PLC son típicamente escritos en una aplicación especial (entorno de desarrollo) en una computadora personal (PC), luego se cargan mediante un cable de conexión directa o en red con el PLC. El programa se almacena en el PLC, ya sea en respaldo de batería, la memoria RAM o alguna otra memoria no volátil Flash. A menudo, un solo PLC puede ser programado para reemplazar miles de relés.
Bajo la norma IEC 61131-3, PLC se pueden programar con las normas basadas en lenguajes de programación.

Una anotación de programación gráfica llamada diagrama de funciones secuenciales se encuentra disponible en algunos sistemas de automatización. Inicialmente la mayoría de los PLCs utiliza Diagrama Ladder (diagramas de escalera, LD) como herramienta de programación, un modelo que emular dispositivos electromecánicos de panel de control (por ejemplo, el contacto y las bobinas de los relés), que los PLC reemplazan. Este modelo sigue siendo común hoy en día.

IEC 61131-3 define actualmente cinco lenguajes de programación para sistemas de control programables: diagrama de bloques de función (FBD), diagrama de escalera/Ladder (LD), texto estructurado (ST, similar al lenguaje de programación Pascal), lista de instrucciones (IL, similar al lenguaje ensamblador) y diagrama de funciones secuenciales (SFC). Estas técnicas enfatizan la organización lógica de las operaciones.

Mientras que los conceptos fundamentales de la programación de PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias de E / S de direccionamiento, organización de la memoria y conjuntos de instrucciones implica que los programas de PLC no son perfectamente intercambiables entre los diferentes fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, los diferentes modelos pueden no ser directamente compatibles.

Ejemplo de PLC mas mas utilizados:

Lenguajes de Programación de PLC:

Los PLC cuentan con una variedad de lenguajes de programación que brindan versatilidad a la hora de crear la secuencia de actuación en el programa, tenemos que decir que el Ladder (o lenguaje de contacto) es el más utilizado. A continuación, se enumeran los más conocidos:

Ladder (LD): Es el lenguaje más utilizado en la programación de un PLC. Es un lenguaje visual basado en el conexionado eléctrico de control. Consta de múltiples funciones predefinidas las cuales solo son necesario parametrizar en dependencia de la aplicativa.

Diagrama en Bloques (FBD): Es utilizado para la programación en secuencias de bloques lógicos, utilizando condicionales de verdadero y falso para luego realizar otra acción.

Texto estructurado (ST): Es un lenguaje de alto nivel utilizado principalmente para resolver operaciones aritméticas complejas. Cuenta con funciones matemáticas predefinidas, funciones condicionales y bucles.

Es necesario tener en cuenta que cada fabricante de PLC cuenta con su propio entorno de programación y desarrollo para sus dispositivos, casi todos con licencias de pago. De los más famosos podemos nombrar el TIA PORTAL de SIEMENS y SoMachine de Schneider, por mencionar algunos.

Los programas PLC son típicamente escritos en una aplicación especial (entorno de desarrollo) en un ordenador personal (PC), luego se cargan mediante un cable de conexión directa o en red con el PLC. El programa se almacena en el PLC, ya sea en respaldo de batería, la memoria RAM o alguna otra memoria no volátil Flash. A menudo, un solo PLC puede ser programado para reemplazar miles de relés.
Bajo la norma IEC 61131-3, PLC se pueden programar con las normas basadas en lenguajes de programación.