REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

M.P.P PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE CABIMAS

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN EN ELECTRICIDAD

CABIMAS – EDO. ZULIA

INTEGRANTES:

T.S.U MENDOZA JHON

T.S.U MORA YHENFERSO

T.S.U RODRIGUEZ JHOANNY

T.S.U SOTO JOSE

PROF.: ING. DANIEL NUÑEZ

U.C: AUTOMATIZACIÓN

SECCIÓN 60GA01

CABIMAS, MAYO DE 2015

Partes

INTRODUCCIÓN

PLC son las iniciales de Programmable Logic Controller, que traducido

resulta Controlador Lógico Programable. También se usa para nombrar a estos

dispositivos el término Autómatas Programables. A lo largo de este curso

usaremos indistintamente cualquiera de ellos. Cualquier modificación en los

procesos en una planta, significa re-cablear, agregar relés, temporizadores, etc.

en los tableros de mando y control. Esto implica largas paradas de máquinas y

a menudo los tableros quedan chicos para absorber los cambios. También es

por ustedes conocido que las modificaciones “provisorias” no siempre se

vuelcan en los planos eléctricos, con lo cual se dificulta el mantenimiento y por

lo tanto aumenta el tiempo de parada de las máquinas.

PARTES DE UN AUTOMATA PROGRAMABLE

Fuente de alimentación

Su misión es adaptar la tensión de red (220V/50Hz) a los valores

necesarios para los dispositivos electrónicos internos (generalmente 24Vcc y

5Vcc).

A partir de una tensión

exterior proporciona las

tensiones necesarias para el

funcionamiento de los distintos

circuitos electrónicos del

autómata, además posee una

batería para mantener el

programa y algunos datos en la

memoria si hubiera un corte de

la tensión exterior.

CPU

La Unidad Central de Procesos es el cerebro del sistema. En ella se

ejecuta el programa de control del proceso, el cual fue cargado por medio de la

consola de programación, lee las entradas. Y posteriormente procesa esta

información para enviar respuestas al módulo de salidas. En su memoria se

encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso.

Indicadores y selectores de modo de operación de la CPU

Selección del modo de operación

o RUN: En esta posición, el PLC empieza a ejecutar el programa

o STOP: Esta posición detiene el proceso que se esté ejecutando.

o PROGRAM: En esta posición, el PLC permite ser programado desde

algún dispositivo externo

Funciones de las Indicaciones Lumínicas

o PWR: Muestra el estado de la fuente de alimentación.

o RUN: Indica que la CPU del PLC se encuentra en modo RUN

o CPU: La CPU hace diagnóstico de su estado de funcionamiento en

forma automática.

o ERR: Señal que hubo un error durante la ejecución del programa. El

error puede ser de programa o de funcionamiento del hardware del PLC.

o BATT: Indica el estado actual de la batería de respaldo de la fuente de

alimentación.

o I/O: Esta luz sirve para indicar el estado de los módulos de entrada y

salida.

o DIAG: Los autómatas pueden tener un sistema de diagnóstico propio.

o TXD: Es el indicador de transmisión de datos por los puertos de

comunicaciones.

o RDX: Es el indicador de recepción de datos por los puertos de

comunicaciones.

Bloque de entradas

Adapta y codifica de forma comprensible para la CPU las señales

procedentes de los dispositivos de entrada o captadores.

En él se reciben las señales que proceden de los sensores. Estas son

adaptadas y codificadas de forma tal que sean comprendidas por la CPU.

También tiene como misión proteger los circuitos electrónicos internos del PLC,

realizando una separación eléctrica entre éstos y los sensores.

Captadores Pasivos: son aquellos que

cambian su estado lógico, activado - no

activado, por medio de una acción mecánica.

Estos son los Interruptores, pulsadores, finales

de carrera, etc.

Captadores Activos: son dispositivos

electrónicos que necesitan ser

alimentados por una tensión para que

varíen su estado lógico. Este es el caso de

los diferentes tipos de detectores

(Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos).

Muchos de estos aparatos pueden ser

alimentados por la propia fuente de

alimentación del autómata.

Se puede utilizar como captadores contactos eléctricamente abiertos o

eléctricamente cerrados dependiendo de su función en el circuito.

La sección de entradas mediante el interfaz, adapta y codifica de forma

comprensible para la CPU las señales procedentes de los dispositivos de

entrada o captadores.

Hay dos tipos de entradas:

Entradas digitales:

Los módulos de entrada digitales permiten conectar a los autómatas

captadores de tipo todo o nada como finales de carrera pulsadores...

Los módulos de entrada digitales trabajan con señales de tensión, por

ejemplo cuando por una vía llegan 24 voltios se interpreta como un "1" y

cuando llegan cero voltios se interpreta como un "0"

o El proceso de adquisición de la señal digital consta de varias etapas.

o Protección contra sobretensiones

o Filtrado

o Puesta en forma de la onda

o Aislamiento galvánico o por optoacoplador.

Entradas analógicas

Los módulos de entrada analógicas permiten que los autómatas

programables trabajen con accionadores de mando analógico y lean señales

de tipo analógico como pueden ser la temperatura, la presión o el caudal.

Los módulos de entradas analógicas convierten una magnitud analógica

en un número que se deposita en una variable interna del autómata. Lo que

realiza es una conversión A/D, puesto que el autómata solo trabajar con

señales digitales. Esta conversión se realiza con una precisión o resolución

determinada (número de bits) y cada cierto intervalo de tiempo (periodo

muestreo).

o Los módulos de entrada analógica pueden leer tensión o intensidad.

o El proceso de adquisición de la señal analógica consta de varias etapas:

o Filtrado

o Conversión A/D

o Memoria interna

Rack

Un rack es un soporte metálico destinado a alojar equipamiento

electrónico, informático y de comunicaciones. Las medidas para la anchura

están normalizadas para que sean compatibles con equipamiento de distintos

fabricantes.

Externamente, los racks para montaje de servidores tienen una anchura

estándar de 600 milímetros (mm) y un fondo de 600, 800, 900, 1000 y ahora

incluso 1200 mm. La anchura de 600 mm para racks de servidores coincide

con el tamaño estándar de las losetas en los centros de datos. De esta manera

es muy sencillo hacer distribuciones de espacios en centros de datos (CPD).

Para el cableado de datos se utilizan también racks de 800 mm de ancho,

cuando es necesario disponer de suficiente espacio lateral para el guiado de

cables.

Uso:

Los racks son útiles en un centro de proceso de datos, donde el espacio

es escaso y se necesita alojar un gran número de dispositivos. Estos

dispositivos suelen ser:

Servidores: cuya carcasa ha sido diseñada para adaptarse al bastidor.

Existen servidores de 1, 2 y 4 unidades rack; y servidores blade que

permiten compactar más compartiendo fuentes de alimentación y

cableado.

Conmutadores y enrutadores de comunicaciones.

Paneles de parcheo, que centralizan todo el cableado de la planta.

Cortafuegos.

El equipamiento simplemente se desliza sobre un raíl horizontal y se fija

con tornillos. También existen bandejas que permiten apoyar equipamiento no

normalizado. Por ejemplo, un monitor o un teclado.

Bloque de salidas

Decodifica 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.

Trabaja de forma inversa al anterior. Interpreta las órdenes de la CPU,

las descodifica y las amplifica para enviarlas a los actuadores. También tiene

una interface para aislar la salida de los circuitos internos.

Módulos de salidas a Relés

Estos módulos están compuestos por dispositivos electrónicos y un

micro relé electromagnético de conmutación. Su campo de acción le permite

trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión, con la ventaja de

manejar corrientes más elevadas pero con el inconveniente de una corta vida

útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos.

Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a los

de estado sólido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutación

que emiten el micro- relés.

Módulos de salidas a Triacs

Estas interfaces funcionan mediante la conmutación de un Triac, son

igualmente en estado sólido y se usan para manejar señales en corriente

alterna.

Módulos de salidas a Transistores a colector abierto

Su principio de funcionamiento es a base de transistores, lo que significa

una constitución íntegramente en estado sólido con características para

trabajar en corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel de

corriente.

La sección de salida también mediante interfaz trabaja de forma inversa

a las entradas, es decir, decodifica las señales procedentes de la CPU, y las

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

lámparas, relés... aquí también existen unos interfaces de adaptación a las

salidas de protección de circuitos internos.

Hay dos tipos de salidas:

Salidas digitales

Un módulo de salida digital permite al autómata programable actuar

sobre los preaccionadores y accionadores que admitan ordenes de tipo todo o

nada.

Circuito de Gobierno

El valor binario de las salidas digitales se convierte en la apertura o

cierre de un relé interno del autómata en el caso de módulos de salidas a relé.

En los módulos estáticos (bornero), los elementos que conmutan son los

componentes electrónicos como transistores o triacs, y en los módulos

electromecánicos son contactos de relés internos al módulo.

Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión, solo pueden

actuar sobre elementos que trabajan todos a la misma tensión, en cambio los

módulos de salida electromecánicos, al ser libres de tensión, pueden actuar

sobre elementos que trabajen a tensiones distintas.

El proceso de envío de la señal digital consta de varias etapas:

o Puesta en forma

o Aislamiento

o Circuito de mando (relé interno)

o Protección electrónica

o Tratamiento cortocircuitos

Salidas analógicas

Los módulos de salida analógica permiten que el valor de una variable

numérica interna del autómata se convierta en tensión o intensidad.

Lo que realiza es una conversión D/A, puesto que el autómata solo

trabaja con señales digitales. Esta conversión se realiza con una precisión o

resolución determinada (número de bits) y cada cierto intervalo de tiempo

(periodo muestreo).

Esta tensión o intensidad puede servir de referencia de mando para

actuadores que admitan mando analógico como pueden ser los variadores de

velocidad, las etapas de los tiristores de los hornos, reguladores de

temperatura... permitiendo al autómata realiza funciones de regulación y

control de procesos continuos.

El proceso de envío de la señal analógica consta de varias etapas:

o Aislamiento galvánico

o Conversión D/A

o Circuitos de amplificación y adaptación

o Protección electrónica de la salida

Consola de programación

La consola de programación es la que permite comunicar al operario con

el sistema, permitiendo escribir y poner a punto programas. Algunas permiten

ensayos de simulación y puesta en servicio de los mismos.

Las consolas pueden estar constituidas por un dispositivo de

presentación visual (display) o bien un ordenador personal (PC) que soporte un

software especialmente diseñado para resolver los problemas de programación

y control.

Las funciones básicas de éste son las siguientes:

o Transferencia y modificación de programas.

o Verificación de la programación.

o Información del funcionamiento de los procesos.

Periféricos

Los periféricos no intervienen directamente en el funcionamiento del

autómata, pero sin embargo facilitan la labor del operario.

Los más utilizados son:

o Grabadoras a cassettes.

o Impresoras.

o Cartuchos de memoria EEPROM.

o Visualizadores y paneles de operación OP.

Configuración, instalación y puesta a punto.

La configuración del autómata es un proceso mediante el que se

determina como y donde se sitúan los distintos componentes del sistema de

control.

La configuración dependerá de la tarea de control propiamente dicha y

del tipo de control que se haya decidido y contempla tanto los elementos del

autómata como sus periféricos.

Durante la elaboración del algoritmo de control, se han determinado las

entradas y salidas, tanto discretas como numéricas, y estas se han relacionado

mediante diagramas o esquemas lógicos: la cantidad y tipo de las E / S

determina qué componentes son necesarios.

La mejor manera de realizar la configuración es confeccionar un mapa

de direccionado, en el que mediante una representación de las estructuras de

E / S se indica qué componentes se ubican en el local junto a la unidad central

y cuáles se sitúan en posiciones remotas. Concluida la configuración del

sistema, pueden comenzar simultáneamente dos trabajos: la programación y la

instalación.

Instalación

Dadas las características constructivas y de diseño de los autómatas

programables, su instalación es viable en prácticamente cualquier ambiente

industrial siempre que no se sobrepasen las especificaciones dadas por el

fabricante. No obstante, existen ciertas recomendaciones prácticas para

asegurar un correcto funcionamiento del sistema, que atañen principalmente a

las condiciones de temperatura y humedad y a la inmunidad frente a

interferencias eléctricas.

En general el autómata se montará en un armario de maniobra de

dimensiones adecuadas para contener con holgura los componentes del

equipo y el resto de elementos, como interruptores / seccionadores y fuentes

de alimentación, circuitos de protección, conductos de cableado, etc. se

recomienda el empleo de armarios metálicos ya que minimizan los efectos de

la radiación electromagnética generada por equipos de conmutación instalados

en las inmediaciones. Para la instalación, se seguirán las normas y

reglamentos vigentes de aplicación habitual en cualquier instalación eléctrica

de control.

La convección natural es suficiente ya que la mayoría de los fabricantes

preparan los autómatas para que trabajen a una temperatura máxima de 60º.

Puesta a punto

Una vez montado e instalado el equipo y cargado el programa en la

memoria de la Unidad Central, hay que poner en marcha el sistema para

comprobar que responde adecuadamente a la descripción de la tarea de

control original, y en su caso realizar las correcciones y mejoras oportunas.

Antes de dar alimentación, hay que hacer una serie de comprobaciones

rutinarias pero importantes:

o Comprobar que todos los componentes del Autómata están en su lugar

(el que corresponde a la configuración) perfectamente insertados en sus

conectores y asegurados.

o Comprobar que la línea de alimentación está conectada a los corres-

pondientes terminales de la fuente de alimentación del equipo, y que se

distribuye adecuadamente a los módulos de entrada y salida (si

procede).

o Verificar que los cables de interconexión entre racks están

correctamente instalados.

o Verificar que los cables de conexión a periféricos están correctamente

instalados.

o Verificar que las conexiones de los bornes de E / S están firmes y

corresponden al esquema de cableado.

o Verificar que las conexiones a los módulos de E / S están firmes y

corresponden al esquema de conexiones.

Previo al ensayo de funcionamiento según lo programado, hay que

comprobar que los dispositivos de E / S funcionan correctamente,

o Con el equipo en PARO (STOP, HALT, DISABLE, TEST, etc. depen-

diendo del modelo) aplicar tensión al sistema.

o Verificar que los indicadores de diagnóstico de la Unidad Central reflejan

una situación correcta.

Situación de los componentes

Los componentes del autómata se montaran siguiendo las

recomendaciones del fabricante y en todo caso se pueden seguir las siguientes

pautas de aplicación general:

Es recomendable el montaje vertical de los componentes para facilitar la

convección y disipación del calor.

Las fuentes de alimentación deberán ocupar una posición por encima del

resto de componentes y en la parte superior del armario, ya que son

generadores de calor.

La unidad central ocupará una posición adyacente o por debajo de las

fuentes de alimentación, en la zona superior del armario, quedando a una

altura que facilite su inspección.

Los racks de E / S estarán dispuestos de la forma más conveniente para

el acceso y cableado, en el espacio libre.

Se dejarán espacios suficientes entre los componentes y entre estos y la

envolvente para una adecuada disipación del calor.

Para el resto de componentes del sistema, se recomienda su instalación

en posiciones lo más alejadas del equipo que sea posible, principalmente si se

trata de componentes electromecánicos, para minimizar las interferencias

electromagnéticas.

Cableado

Siempre que sea posible, en la configuración del sistema se intentará

agrupar los módulos por categorías en cuanto a entradas / salidas, tensión

alterna o continua, señales discretas o analógicas.

Una configuración por grupos permite un cableado racional y una

necesaria segregación de los cables de señal débil respecto a los que

alimentan cargas, y de los de comunicaciones. Siempre que sea posible se

separarán los cables de CC de los de CA, para minimizar las interferencias

producidos por la conmutación de cargas y también los cables de interconexión

de racks y de comunicaciones se separan completamente de otros.

Puesta a tierra

Se seguirá lo especificado en la normativa vigente y las

recomendaciones de los fabricantes, pero hay que recordar que cada una de

las estructuras (racks) del autómata, debe estar unida mediante un cable

independiente de sección adecuada, a la pletina de tomas de tierra del armario.

Nunca deben compartirse circuitos de tierra entre racks o con otros

componentes del sistema.

Circuitos de seguridad

Los dispositivos de parada de emergencia se instalarán con

independencia del autómata, para permitir la parada del sistema aún en caso

de avería del mismo; en general, deben actuar sobre un contactor de maniobra

que corta la alimentación a las cargas de la instalación.

Circuitos de disposición de E / S

En general, o por lo menos para los dispositivos de salida, es deseable

que exista un contactor de maniobra que permita cortar la alimentación de esos

elementos y que hará posible trabajar con seguridad en la puesta a punto o

investigación de averías, con el autómata alimentado.

Alimentación

Se recomienda el empleo de transformadores separadores de

alimentación ya que proporcionan una buena protección frente a interferencias

introducidas en las líneas por la conmutación de cargas importantes existentes

en la instalación. Además es deseable que los dispositivos de E/ S se

alimenten de la misma línea que el autómata, ya que la fuente de alimentación

del mismo posee circuitos de detección de nivel de tensión que provocan la

secuencia de parada del equipo en caso de anomalía en la red, y de este modo

se evitarán las falsas lecturas de señal de entrada.

Algunos autómatas incorporan una fuente auxiliar de 24 Vcc para uso

externo de los dispositivos de entrada sobre módulos de entrada a 24 Vcc.

Hay que vigilar que no supere la capacidad de esta fuente,

particularmente cuando se alimentan de ella dispositivos estáticos ( detectores

inductivos, fotoeléctricos, etc. ) y deben seguirse las recomendaciones de

cableado del fabricante para minimizar la posibilidad de interferencia sobre

estos circuitos.

En caso de que se prevea la existencia de variaciones de tensión en la

línea de alimentación que puedan superar los márgenes de trabajo

especificados para el equipo, habrá que instalar transformadores

estabilizadores, para evitar frecuentes paradas del sistema; en estas

circunstancias es mejor alimentar las salidas del autómata directamente desde

la línea de entrada para descargar el transformador permitiendo que sea de

una menor potencia.

Consideraciones sobre la instalación de E / S.

Cuando se emplean dispositivos electrónicos de detección como

elementos de entrada, hay que tener en cuenta la corriente residual de los

mismos (detectores de 2 hilos de corriente alterna). En general, el problema se

reduce a que el indicador de entrada se ilumina tenuemente, pero en

ocasiones, cuando la corriente residual es elevada, o dependiendo de los

umbrales de disparo del circuito de entrada pueden darse señales falsas.

Cuando los dispositivos de entrada trabajan a niveles de señal débil

como TTL, analógica, termopares, etc., hay que realizar conducciones de

cableado separadas para evitar el problema de la inducción. Además, para

evitar las interferencias electromagnéticas, se recomienda la instalación

mediante cables trenzados y apantallados.

Los circuitos de salida controlan habitualmente cargas inductivas (sole-

noides), que provocan la aparición de picos de tensión cuando se interrumpe el

circuito de alimentación (descarga del circuito inductivo). Estas crestas, que

pueden alcanzar varios centenares de voltios, deben ser suprimidas, ya que

pueden averiar los circuitos de salida (estáticos) y provocar interferencias en

todo el sistema. Los fabricantes suelen incorporar supresores de transitorios en

los circuitos de los módulos de salida pero a veces no son suficientes para

evitar anomalías.

En general los módulos de salida incorporan circuitos fusibles de protec-

ción dimensionados adecuadamente a las características nominales de la

salida (transistor, triac); si no es así, hay que instalarlos en el exterior (regleta

de bornes) teniendo en cuenta las especificaciones del fabricante ya que no

protegerán adecuadamente la salida en caso de sobrecarga si no están bien

dimensionados.