Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vice-rectorado Barquisimeto Dirección de Investigación y Postgrado Coordinación de Estudios de Postgrado Control Lógico Programable (P.L.C.) Presentado por: Ing. Hernández B., Alejandro C.I.: V-15.238.596 / [email protected] Ing. Riquel Y., Maury C.I.: V-17.519.113 / [email protected] Ingeniería de Automatización e Instrumentación SANTA ANA DE CORO, JUNIO DE 2.018 Control Lógico Programable (P.L.C.) Contenido • Conceptualización. • • • • • • • • • • • • Definición. Historia. Descripción General. Clasificación. Ventajas y Desventajas del Uso de los P.L.C.’s. Funcionamiento. Lenguajes de Programación. Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Aplicaciones Generales y Específicas. Avances Tecnológicos (Estado del Arte). Conclusiones y Recomendaciones. Referencias Bibliográficas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Contenido • Conceptualización. • • • • • • • • • • • • Definición. Historia. Descripción General. Clasificación. Ventajas y Desventajas del Uso de los P.L.C.’s. Funcionamiento. Lenguajes de Programación. Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Aplicaciones Generales y Específicas. Avances Tecnológicos (Estado del Arte). Conclusiones y Recomendaciones. Referencias Bibliográficas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. El término P.L.C. significa – en inglés – “Programable Logic Controller” o Controlador Lógico Programable, al ser traducido al español. Originalmente se denominaban P.C.’s (Programmable Controllers) pero, con la llegada de la Computadora Personal (Personal Computer - P.C.), para evitar confusión, se emplearon definitivamente las siglas P.L.C. En Europa, el mismo concepto es llamado Autómata Programable. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Sistema Industrial de Control Automático que trabaja bajo una secuencia de instrucciones lógicas almacenada en memoria. Es un Sistema porque contiene todo lo necesario para operar, e Industrial por tener todos los requisitos necesarios para operar en los ambientes hostiles encontrados en la industria. Se insiste en el término "Control Automático", que corresponde a los aparatos que comparan señales provenientes de la máquina controlada, de acuerdo con reglas programadas para emitir señales de control que permiten mantener la operación estable de dicha máquina. Las instrucciones almacenadas en memoria permiten realizar modificaciones así como su monitoreo externo. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Circuito electrónico basado en microprocesador, usado en una gran variedad de industrias, que nos permite controlar sistemas, procesos ó máquinas. Contiene dos conjuntos principales de puntos de conexión conocidos como entradas y salidas. El estado de las salidas, dependen del estado de las entradas y la lógica del programa. Puede ser considerado como una caja negra que contiene un conjunto de entradas y salidas, en las cuales se conectarán directamente los elementos primarios y finales de control. Es capaz de controlar un proceso, por medio de dichos dispositivos y la programación de la lógica adecuada. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. El Autómata Programable Industrial es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Aparato electrónico cuyo funcionamiento está definido por un programa. A diferencia de los calculadores, su programación no requiere competencia en informática. El autómata programable realiza mandos de tipo lógico y secuencial en las fábricas, es decir, cerca de las máquinas en un ambiente industrial. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Es un aparato electrónico diseñado para realizar actividades de control automático de sistemas o máquinas en ambientes industriales, su operación se basa en microprocesadores, memorias, lenguajes especiales de programación. La interacción con el sistema o máquina a controlar se hace principalmente aunque no exclusivamente, a través de variables de entrada y salida lógicas y de una Interfaz Hombre – Máquina. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Es un microcontrolador de aplicación específica para el control de procesos industriales. Se puede decir que, programado adecuadamente, en la implementación programada de un sistema lógico. Nacen en la década de los 70’s… Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Definición. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Historia. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Descripción General. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Descripción General. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Descripción General. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Descripción General. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Clasificación. • P.L.C. Compacto (Integrado) Todos los elementos que conforman el P.L.C. se encuentran contenidos en una sola caja. Se fabrican en tamaños pequeños, pero con capacidades de expansión con módulos de E/S adicionales. Se les conoce como P.L.C.’s para aplicaciones pequeñas, por lo que suelen denominarse con las siglas S.L.C.’s… • P.L.C. Modular Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Clasificación. • P.L.C. Compacto (Integrado) • P.L.C. Modular Sus componentes se encuentran separados en módulos individuales, los cuales son ensamblados por el usuario en un chasis, rack o “tarjeta madre”, de acuerdo a las necesidades particulares y el potencial del equipo. Se distinguen dos tipos de arquitecturas: • Americana: en un bloque principal se agrupan la CPU, la memoria y la fuente de alimentación. En módulos o tarjetas separados se tienen los bloques de E/S. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Clasificación. • P.L.C. Compacto (Integrado) • P.L.C. Modular Sus componentes se encuentran separados en módulos individuales, los cuales son ensamblados por el usuario en un chasis, rack o “tarjeta madre”, de acuerdo a las necesidades particulares y el potencial del equipo. Se distinguen dos tipos de arquitecturas: • Europea: cada elemento es un módulo separable. Esto les acredita una mayor flexibilidad. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Ventajas de los P.L.C.’s. • Sobre Circuitos de Control Electromecánicos • Bajo costo: Los controladores electrónicos programables se han vuelto tan económicos, que a menudo se puede comparar su precio con un par de dispositivos electromecánicos. • Tamaño compacto: El espacio que requiere un controlador lógico programable es mucho menor que el espacio requerido por un circuito de relevadores electromecánicos. • Funciones avanzadas: La memoria y la características de programación del controlador programable le proporcionan tanta flexibilidad y versatilidad, que se ha colocado en todas las industrias, le permiten realizar funciones adicionales a las que realiza un circuito de relevadores. • Flexibilidad: Cuando se requiere que el sistema realice funciones diferentes, basta con reprogramar el PLC y, si es necesario, modificar las direcciones. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Ventajas de los P.L.C.’s. • Sobre Circuitos de Control basados en Ordenador • Robusta construcción: Le permite la instalación en el ambiente industrial, generalmente agresivo o rudo. • Facilidad de interfaz: Dado que su función consiste en controlar dispositivos eléctricos industriales usados comúnmente, estos se conectan directamente a los módulos de salida del PLC. • Sencillo lenguaje de programación: Facilidad de operación y programación del mismo, dado que usa la simbología que ya era conocida en la industria por las personas involucradas con los sistemas de control por relevadores. • Versatilidad: Los PLC aceptan módulos de control de señales analógicas e interfaces HIM con entrada de datos por medio de teclados programables y pantallas que muestran datos en forma gráfica. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Desventajas de los P.L.C.’s. Es pertinente mencionar: • Elevada inversión inicial: esto requiere que la búsqueda inicial del equipo adecuado se lleve a cabo con un elevado compromiso, con el objetivo de encontrar el P.L.C. adecuado a la aplicación específica, considerando capacidades futuras de la planta/proceso, costos de mantenimiento, entre otros. • Necesidad de personal técnico entrenado adecuadamente: particularmente en el área de programación de los equipos. Aunque los lenguajes de programación usados se relacionan con la información proporcionada por los esquemas eléctricos, se presenta una curva de aprendizaje. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Ciclo de Trabajo • Proceso Inicial Se comprueban: • El bus de conexiones de las unidades de E/S. • El nivel de la batería, si esta existe. • La conexión de las memorias internas del sistema. • El módulo de memoria exterior conectado, si existe. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Ciclo de Trabajo • Proceso Inicial Se inicializan las variables internas: • Se ponen a OFF las posiciones de memoria interna (excepto las protegidas contra perdidas de tensión). • Se borran todas las posiciones de memoria imagen E/S. • Se borran todos los contadores y temporizadores (excepto los protegidos contra perdidas de tensión). Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Ciclo de Trabajo • Ciclo de Operación Comprende las etapas de: • Ejecución del Programa: se consultan los estados de las entradas y de las salidas y se elaboran las órdenes de mando o de salida. • Servicio a Periféricos: Este bloque es atendido si hay pendiente intercambio con el exterior. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Funcionamiento de los P.L.C.’s. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Lenguajes de Programación. Es pertinente mencionar: • Lenguaje de Contactos o Diagramas de • • • • Control Lógico Programable (P.L.C.) Escaleras. Lenguaje de Diagrama de Bloques Funcionales. Lenguaje Gráfico de Secuencia de Funciones (Grafcet). Lenguaje de Lista de Instrucciones. Lenguaje de Texto Estructurado. Conceptualización • Lenguajes de Programación. • Lenguaje de Contactos o Diagramas de Escaleras. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Lenguajes de Programación. • Lenguaje de Diagramas de Bloques Funcionales. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Lenguajes de Programación. • Lenguaje Gráfico de Secuencia de Funciones (Grafcet). Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Lenguajes de Programación. • Lenguaje de Lista de Instrucciones. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Lenguajes de Programación. • Lenguaje de Texto Estructurado. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Perspectiva Lógica… Si los argumentos son válidos ó verdad, la conclusión también lo es. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Perspectiva Lógica… Si los argumentos son válidos ó verdad, la conclusión también lo es. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Perspectiva Lógica… Si los argumentos son válidos ó verdad, la conclusión también lo es. A = Interruptor B = Lámpara Si A = 1 (Interruptor Cerrado), B = 1 (Lámpara Encendida) Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Si A = 1 y B = 1 (Interruptores Cerrados), C = 1 (Lámpara Encendida) Control Lógico Programable (P.L.C.) Conceptualización • Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Si A = 1 o B = 1 (Interruptores Cerrados), C = 1 (Lámpara Encendida) Control Lógico Programable (P.L.C.) Contenido • Conceptualización. • • • • • • • • • • • • Definición. Historia. Descripción General. Clasificación. Ventajas y Desventajas del Uso de los P.L.C.’s. Funcionamiento. Lenguajes de Programación. Bases Lógicas para la Programación de P.L.C.’s. Aplicaciones Generales y Específicas. Avances Tecnológicos (Estado del Arte). Conclusiones y Recomendaciones. Referencias Bibliográficas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Aplicaciones • Pirámide de la Automatización. Control Lógico Programable (P.L.C.) Aplicaciones • • Control de Procesos. • • • • • • • Refinación. Reactores. Baños Electrolíticos. Tratamiento de Aguas Residuales. Operaciones de Pesaje, Dosificación y Mezcla. Control de Hornos y Calderas, Fundición, Laminado, Forjas y Soldadura. Oleoductos. Maniobras de Instalaciones. • • • • • • • • • Instalaciones de Seguridad. Instalaciones de Iluminación. Instalaciones de Calefacción y Aire Acondicionado. Domótica. Instalaciones de Transporte, Clasificación y Almacenamiento. Instalaciones de Embotellado, Envasado, Empaquetado y Etiquetado. Instalaciones de Ensamblaje. Cabinas de Pintura. Instalaciones de Tratamiento Térmico. Control Lógico Programable (P.L.C.) Aplicaciones • • Maniobras de Maquinaria. • • • • • • • • • • Máquinas – Herramientas complejas. Grúas. Elevadores. Molinos. Brazos Robóticos. Maquinaria de Transferencia de Materias Primas y Productos (Cintas Transportadoras). Maquinaria de Embotellado. Maquinaria de Perforación. Maquinaria de Extrusión. Prensas de Vulcanizado. Otras Aplicaciones. • • • Sistemas de Transporte Masivo: Trenes y Ferrocarriles, Sistemas de Semáforos y Control de Tráfico. Vehículos. Producción, Transporte y Distribución de Energía (Centrales Eléctricas, Subestaciones, Turbinas). Control Lógico Programable (P.L.C.) Avances Tecnológicos • Estado del Arte: Tendencias más significativas: • Miniaturización del P.L.C. (pero no de su potencia y capacidades). • Lógica de Programación cada vez más simplificada. • Manejo de un mayor número de variables (discretas y analógicas), así como de una amplia gama de elementos primarios. • Costos cada vez menores. • Integración con otras plataformas. • Mejora de la interfaz hombre – máquina. • Estandarización de softwares de programación. Control Lógico Programable (P.L.C.) Avances Tecnológicos • Estado del Arte: Tendencias más significativas: • Capacidad de integración en entornos para la gestión de la planta. • Funcionalidades de detección y diagnósticos de fallas, además de la incorporación de elementos gráficos o de audio alertan al personal acerca de estas situaciones. • Simplificación, para ofrecer una perspectiva integrada de todos los recursos de control y la información de la planta en tiempo real. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • • Es de suma importancia para el profesional del control de procesos moderno conocer, por lo menos, los principios básicos de funcionamiento de los Controladores Lógicos Programables, ya que es un equipo de control de extenso uso industrial. Con los Controladores Lógicos Programables se pueden manejar una amplia gama de procesos industriales a la vez, con el mismo sistema, además de permitir la modificación del proceso con bastante versatilidad. Gracias al desarrollo de los Controladores Lógicos Programables se ha reducido considerablemente los costos de instalación y mantenimiento de los sistemas de automatización en prácticamente cualquier aplicación particular. Los Controladores Lógicos Programables permiten controlar procesos de alta velocidad en tiempo real. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • • Es de suma importancia para el profesional del control de procesos moderno conocer, por lo menos, los principios básicos de funcionamiento de los Controladores Lógicos Programables, ya que es un equipo de control de extenso uso industrial. Con los Controladores Lógicos Programables se pueden manejar una amplia gama de procesos industriales a la vez, con el mismo sistema, además de permitir la modificación del proceso con bastante versatilidad. Gracias al desarrollo de los Controladores Lógicos Programables se ha reducido considerablemente los costos de instalación y mantenimiento de los sistemas de automatización en prácticamente cualquier aplicación particular. Los Controladores Lógicos Programables permiten controlar procesos de alta velocidad en tiempo real. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • • Es de suma importancia para el profesional del control de procesos moderno conocer, por lo menos, los principios básicos de funcionamiento de los Controladores Lógicos Programables, ya que es un equipo de control de extenso uso industrial. Con los Controladores Lógicos Programables se pueden manejar una amplia gama de procesos industriales a la vez, con el mismo sistema, además de permitir la modificación del proceso con bastante versatilidad. Gracias al desarrollo de los Controladores Lógicos Programables se ha reducido considerablemente los costos de instalación y mantenimiento de los sistemas de automatización en prácticamente cualquier aplicación particular. Los Controladores Lógicos Programables permiten controlar procesos de alta velocidad en tiempo real. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • • Es de suma importancia para el profesional del control de procesos moderno conocer, por lo menos, los principios básicos de funcionamiento de los Controladores Lógicos Programables, ya que es un equipo de control de extenso uso industrial. Con los Controladores Lógicos Programables se pueden manejar una amplia gama de procesos industriales a la vez, con el mismo sistema, además de permitir la modificación del proceso con bastante versatilidad. Gracias al desarrollo de los Controladores Lógicos Programables se ha reducido considerablemente los costos de instalación y mantenimiento de los sistemas de automatización en prácticamente cualquier aplicación particular. Los Controladores Lógicos Programables permiten controlar procesos de alta velocidad en tiempo real. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • La integración de los P.L.C.’s en entornos complejos permite gestionar la planta en tiempo real, lo cual trae consigo una serie de ventajas: control y tratamiento de datos, supervisión global de los procesos, entre otros. El manejo de los datos por sistemas expertos permite explotar funcionalidades para definir nuevos algoritmos de control que permitan optimizar el desempeño del complejo: desde la programación de mantenimientos, corrección de fallas, mejor manejo de materias primas y mejoras de eficiencia en general. De esta forma, las máquinas se encargan de todo lo que les corresponde, y el personal se encarga de aquello que las máquinas no se pueden ocupar. El personal se dedica a “pensar”, y no a labores repetitivas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • La integración de los P.L.C.’s en entornos complejos permite gestionar la planta en tiempo real, lo cual trae consigo una serie de ventajas: control y tratamiento de datos, supervisión global de los procesos, entre otros. El manejo de los datos por sistemas expertos permite explotar funcionalidades para definir nuevos algoritmos de control que permitan optimizar el desempeño del complejo: desde la programación de mantenimientos, corrección de fallas, mejor manejo de materias primas y mejoras de eficiencia en general. De esta forma, las máquinas se encargan de todo lo que les corresponde, y el personal se encarga de aquello que las máquinas no se pueden ocupar. El personal se dedica a “pensar”, y no a labores repetitivas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • • La integración de los P.L.C.’s en entornos complejos permite gestionar la planta en tiempo real, lo cual trae consigo una serie de ventajas: control y tratamiento de datos, supervisión global de los procesos, entre otros. El manejo de los datos por sistemas expertos permite explotar funcionalidades para definir nuevos algoritmos de control que permitan optimizar el desempeño del complejo: desde la programación de mantenimientos, corrección de fallas, mejor manejo de materias primas y mejoras de eficiencia en general. De esta forma, las máquinas se encargan de todo lo que les corresponde, y el personal se encarga de aquello que las máquinas no se pueden ocupar. El personal se dedica a “pensar”, y no a labores repetitivas. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • Los trabajos de automatización de procesos implican riesgos que pueden evitarse o mitigarse mediante una cuidadosa adopción de las tecnologías adecuadas, usando la que mejor se adapte en cada caso, realizando pruebas para cada sistema a implementar. El avance y la complejidad de los procesos obliga a la integración de tecnologías. La simplificación y estandarización en los equipos, dispositivos y normas industriales han favorecido esta situación, de la cual se han beneficiado los usuarios, una vez que los distintos fabricantes han entendido las posibilidades que ofrece esta realidad. Control Lógico Programable (P.L.C.) Conclusiones y Recomendaciones • • Los trabajos de automatización de procesos implican riesgos que pueden evitarse o mitigarse mediante una cuidadosa adopción de las tecnologías adecuadas, usando la que mejor se adapte en cada caso, realizando pruebas para cada sistema a implementar. El avance y la complejidad de los procesos obliga a la integración de tecnologías. La simplificación y estandarización en los equipos, dispositivos y normas industriales han favorecido esta situación, de la cual se han beneficiado los usuarios, una vez que los distintos fabricantes han entendido las posibilidades que ofrece esta realidad. Control Lógico Programable (P.L.C.) Referencias Bibliográficas • • • • • • Medrano C., y Plaza I. “Organización de un Autómata Programable bajo RTLinux”. Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones de la Escuela Universitaria Politécnica de Teruel, Zaragoza. Bravo, V. “Autómatas Programables (P.L.C.) Volumen I”. Serie Sistemas Electromecánicos Inteligentes publicada por Editorial LOMA GPE. Automation Studio. “Guía del Usuario del Taller de Electrotécnica, Automation Studio y Grafcet”. FAMIC Technologies Inc. Hidalgo, V. “Controladores Lógicos Programables y su Aplicación en los Procesos Industriales”. Trabajo Especial. Instituto Universitario de Tecnología “Alonso Gamero”. Araya M., Castro F. y Gómez J. “Introducción al Autómata Programable”. Departamento de Automática de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica. Angulo J., Romero S. y Trueba I. “Controlador Lógico Programable basado en un uControlador PIC”. Ediciones Técnicas REDE. Control Lógico Programable (P.L.C.) Gracias por su Atención… Control Lógico Programable (P.L.C.)
