Tema 1 Introduccion a los automatas programables

Departamento de Ingenieria de Sistemas y Automática
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
Introduccion a los Autómatas
Programables
1
AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
Introduccion a los Autómatas
Programables
2
AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
Introduccion a los Autómatas
Programables
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AUTOMATAS PROGRAMABLES
Surgen de la necesidad de controlar automáticamente
procesos industriales
El control de un proceso requiere medir y actuar sobre el
mismo (Sensores y actuadores)
Los primeros autómatas se construyen con elementos
electromecánicos (Relés).
Evolución de la integración de transistores. Años 70
Aparición de los controladores electrónicos
Combinacionales. Sin unidad de control
Ej: Interruptor asociado a un punto de luz
Secuenciales Con unidad de control
Ej: Pulsador asociado a un punto de luz
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Programables
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AUTOMATAS PROGRAMABLES
Programmable Logic Controller (PLC)
Dispositivos programables orientados a implementar
funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso
Contienen los siguientes elementos :
• CPU
• Comunicaciones
• Tarjetas I/O
• Alimentación
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AUTOMATAS PROGRAMABLES
A
RAM
ROM
bus
I
CPU
O
A: Alimentación y Bateria
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Programables
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Autómatas programables versus Ordenador
AUTOMATAS INDUSTRIALES
ORDENADORES
ARQUITECTURAS COMPARABLES PROGRAMABLES
USOS INDUSTRIALES
USOS PERSONALES Y DE SERVICIOS
PERSONAL NO INFORMÁTICO
PERSONAL INFORMÁTICO
TRABAJO EN TIEMPO REAL
NO IMPRESCINDIBLE
ROBUSTOS POR NECESIDAD
NO IMPRESCINDIBLE
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INTERFACE : ENTRADA / SALIDA
Motor:
Depósito:
Válvula:
En marcha o parado
Con líquido o
vacio
Abierta o
cerrada
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INTERFACE : ENTRADA / SALIDA
Detector de nivel
mínimo: cuando
el nivel
desciende del
valor mínimo se
activa / o
desactiva la
señal del sensor
Circuito
cerrado
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Programables
Circuito
abierto
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INTERFACE : ENTRADA / SALIDA
Termostato:
Cuando la
temperatura
supera un
límite se
activa/desactiva
el sensor
TS
Proceso
PS
Presostato
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INTERFACE : ENTRADA / SALIDA
Emisor
Detector de
presencia
Receptor
Final de
carrera
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INTERFACE : ENTRADA / SALIDA
Relé o contactor
Dispositivo que permite implementar acciones
lógicas y actuar sobre elementos físicos
~
Carga
S1
S2
bobina
SI (S1= cerrado y S2= cerrado)
ENTONCES carga activada
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AUTOMATA PROGRAMABLE: FUNCIONAMIENTO
Captadores
• Finales de carrera
• Detectores
Máquina
Accionadores
O
• Motores
Proceso a controlar
• Válvulas
Interfaces de
Potencia
AUTOMATA
(contactores.
Electroválvulas)
PROGRAMABLE
Pupitre de control
• Pulsadores
• Conmutadores
Visualización
Aparato de
programación
• Teclado
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Programables
• Lámparas
• Pantallas
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AUTOMATA PROGRAMABLE: FUNCIONAMIENTO
Captadores
Máquina
• Finales de carrera
• Detectores
Accionadores
O
• Motores
Proceso a controlar
• Válvulas
AUTOMATA
Fuente de alimentación
Procesador
Memoria
Interfases de salida
Interfases de entrada
Interfaces de
Potencia
(contactores.
Electroválvulas)
Pupitre de control
• Pulsadores
• Conmutadores
Visualización
Aparato de
programación
• Teclado
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Programables
• Lámparas
• Pantallas
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CICLO DE TRABAJO
Memoria de
programa
Memoria Imagen
de las entradas
CPU
Memoria Imagen
de las salidas
Tarjetas de entrada
Memoria de
datos
Tarjetas de salida
Sensores del
Proceso
Actuadores
del Proceso
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AUTOMATAS PROGRAMABLES
Autómata programable : Conjunto de módulos hardware que permite
adaptar su funcionamiento a nuestras necesidades via software.
Lenguaje de programación (AWL para Step 7). Incluye un potente juego
de instrucciones trabajando con variables booleanas (binarias),
temporizadores, contadores, etc…..
Entorno de programación (Administrador SIMATIC S7). Permite crear,
transferir y probar el software desarrollado.
Entorno de simulación (Software PLCsim). Permite probar el software sin
disponer del autómata.
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Programables
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PROGRAMACION
PC ó consola
Programación mediante software de configuración
Transferencia al PLC mediante conexión RS-232 o red
Distintas formas de ejecución del programa: cíclica, a
una hora, por evento, etc
Posibilidad de supervisión/ depuración desde el PC
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Programables
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AUTOMATA CONECTADO A UN PC
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Programables
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PROGRAMACION
ORDENADOR
AUTOMATA PROGRAMABLE
ADMINISTRADOR
SIMATIC
PROGRAMA
AWL
SISTEMA
OPERATIVO
SIMULADOR
ENTRADAS
SALIDAS
PLC SIM
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TRANSFERENCIA DE SOFTWARE
ORDENADOR
AUTOMATA PROGRAMABLE
SISTEMA
OPERATIVO
ADMINISTRADOR
PROGRAMA
SOFTWARE
AWL
SIMATIC
ALIMENTACION
PROGRAMA
AWL
CPU
SISTEMA
OPERATIVO
E/S
HARDWARE
ENTRADAS
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Programables
SALIDAS
20
CONTROL PROCESO INDUSTRIAL
ORDENADOR
ADMINISTRADOR
AUTOMATA PROGRAMABLE
SISTEMA
OPERATIVO
PROGRAMA
SOFTWARE
AWL
SIMATIC
ALIMENTACION
PROGRAMA
AWL
CPU
E/S
HARDWARE
ENTRADAS
SALIDAS
PROCESO INDUSTRIAL
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Programables
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Programación autómata : Metodología
Inicialización
OB100
Única
ejecución
OB1
Activado de
Cálculos previos Transiciones
FC10
FC1
Borrado lugar
antiguo
Marcado nuevo
lugar
FC2
FC3
Actuación
salidas
FC4
Repetición cíclica del autómata
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El Montacargas (I)
Automatizar un montacargas que se desplaza entre dos pisos.
El sistema arranca al pulsar M y se posiciona en la planta baja.
Permanece 10 segundos en cada planta.
Señales de entrada
o Pulsador M
o Sensor planta baja
o Sensor planta primera
Señales de salida
o Subir
o Bajar
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Programables
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El Montacargas (II)
MOTOR
Subir
Salidas
Bajar
AUTOMATA
PROGRAMABLE
Palta
Entradas
PROGRAMA
AWL
Pbaja
Montacargas
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Programables
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Diseño de la Red de Petri (I)
M
*0
Bajar
Lugares
1
6
Transiciones
T= 0 seg
Pbaja
2
Salidas
T=10seg
5
Temporizadores
T= 0seg
Palta
4
Subir
T=10seg
Entradas
3
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Programables
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Diseño de la Red de Petri (II)
M 0.0
0
M M 5.0
M 5.6
M 0.6
6
1
M 5.1
Pbaja
M 5.5
5
M 0.2 2
T=10seg
M 0.5
M 5.4
Palta
Entradas
Salidas
M 5.2
Temporizadores
T= 0seg
4
Subir
Lugares
Transiciones
T= 0 seg
T=10seg
Bajar
M 0.1
3
M 5.3
M 0.4
M 0.3
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Programables
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Evolución SINCRONA de una Red de Petri
• Distribución en bloques
Bloque de inicialización OB100
Bloque de proceso OB1
o Cálculos previos FC10
o Cálculo de transiciones FC1
o Borrado de lugares FC2
o Marcado de lugares FC3
o Activación de salidas FC4
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Programables
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Programación en lenguaje AWL (I)
INICIALIZACION
OB100
ENTRADAS
M
PROGRAMA
PRINCIPAL
E 0.0
Pbaja
E 0.1
Palta
E 0.2
SALIDAS
BAJAR
A 4.0
SUBIR
A 4.1
OB1
SET
S
M
0.0
R
M
0.1
R
M
0.2
R
M
0.3
R
M
0.4
R
M
0.5
R
M
0.6
R
T
1
UC FC10
UC FC1
UC FC2
UC FC3
UC FC4
BE
BE
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Programables
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Programación en lenguaje AWL (II)
CALCULO DE
BORRADO DE
MARCADO DE
ACTIVACION
CALCULOS
TRANSICIONES
LUGARES
LUGARES
DE SALIDAS
PREVIOS
FC1
FC2
FC3
FC4
FC10
U
U
=
BE
U
M
E
M
M
U
E
=
M
U
M
5.0
U
M
5.0
5.0
R
M
0.0
S
M
0.1
0.1
U
M
5.1
U
M
R
M
0.1
S
M
0.0
0.1
U
M
U
E
=
M
5.1
U
M
0.2
L
W#16#210
0.2
SV
T
1
R
A
4.0
U
M
0.4
S
A
4.1
U
M
5.2
M
0.2
S
M
0.3
U
M
5.3
U
M
5.3
R
M
0.3
S
M
0.4
U
M
5.4
U
M
5.4
U
M
R
M
0.4
S
M
0.5
L
W#16#210
U
M
5.5
U
M
5.5
5.4
R
M
0.5
S
M
0.6
M
5.6
U
M
5.6
M
0.6
S
M
0.1
0.2
M
1
R
5.2
=
T
5.2
M
T
4.0
M
M
M
A
0.1
U
=
UN
S
M
SV
5.1
U
U
U
0.0
0.3
SV
1
5.3
0.4
0.2
T
SV
T
R
A
1
0.5
1
4.1
BE
U
M
0.5
U
=
M
5.5
R
BE
U
UN
=
BE
M
T
M
BE
0.6
1
5.6
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Programables
29
S2
Ejemplo
X2
P1
S1
X1
M
~
La botella debe detenerse al final de la cinta y
recibir la dosis de producto
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Programables
Relé
inverso
30
Ejemplo
A
M
B
Sucesión de etapas
de operación con
acciones específicas
y condiciones de
transición entre ellas
1
2
3
4
Descarga
Introduccion a los Autómatas
Programables
Espera
Carga
Operación
Descarga
31
Introduccion a los Autómatas
Programables
32
AUTOMATAS PROGRAMABLES
Modular
Arquitectura similar a un computador
Programable
Necesidad de módulos de conexión con el proceso industrial
Dígitales y/o Analógicos
Funcionamiento cíclico
Memorización de entradas y salidas
Posee un sistema de vigilancia del tiempo de ciclo
Interconectables en red
Introduccion a los Autómatas
Programables
33
Introduccion a los autómatas
FIN DEL
TEMA
Introduccion a los Autómatas
Programables
34