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PLC - Automatización



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PLC -AUTOMATIZACION
Carlos Cifuentes Bernal
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Ingeniería Industrial
http://industrial.unmsm.edu.pe/
1.- DESCRIPCION DE UNA PLC
Introducción:
            Un PLC o “autómata”es un dispositivo electrónico programable por el
usuario que se utiliza para controlar, dentro de un entorno industrial, máquinas
o procesos lógicos y/o secuénciales.
Normalmente se requiere una PLC para:
Reemplazar la lógica de relés para el comando de motores, máquinas,
cilindros, neumáticos e hidráulicos, etc.
Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos.
Actuar como interfase entre una PC y el proceso de fabricación.
Efectuar diagnósticos de fallas y alarmas.
Controlar y comandar tareas repetitivas y peligrosas.
Regulación de aparatos remotos desde un punto de la fábrica.
Sus principales beneficios son:
Menor cableado, reduce los costos y los tiempos de parada de planta.
Reducción del espacio en los tableros.
Mayor facilidad para el mantenimiento y puesta en servicio
Flexibilidad de configuración y programación, lo que permite adaptar
fácilmente la automatización a los cambios del proceso.
Principios básicos
Para introducirnos en el mundo del PLC (programmable logic Controller) o
controlador   Lógico Programable, se puede comenzar tratando de entender que
hace un PLC en lugar de entender que es:
Básicamente un PLC es el cerebro de un proceso industrial de producción o
fabricación, reemplazando a los sistemas de control de relés y temporizadores
cableados. Se puede pensar en un PLC como una computadora  desarrollada
para soportar las severas condiciones a las que puede ser sometida en un
ambiente industrial, así sea en una planta cervecera sólo por nombrar algunos
ejemplos. Dicho de otra forma, el auto que usted conduce, el diario que usted
lee, las bebidas que usted consume, son producidos valiéndose de la tecnología
de la automatización industrial, gracias a la invención  que realizara Schneider
Electric casi cuarenta años atrás: el PLC.
Un controlador lógico programable o PLC está compuesto por dos elementos
básicos: la 
CPU, (Central Processing Unit) o Unidad Central de Procesamiento y la
interfase de Entradas y Salidas, como se indica en la figura1.
Figura 1
En la figura 2 se puede observar un esquema simplificado que representa las
partes principales de una CPU: El procesador, la memoria y la fuente de
alimentación. Este conjunto de componentes le otorgan la inteligencia
necesaria al controlador la CPU lee la información en las entradas provenientes
de diferentes dispositivos de censados (pulsadores, finales de carrera, censores
inductivos, medidores de presión, etc.), ejecuta el programa de almacenando en
la memoria y envía los comandos a las salidas para los dispositivos de control
(pilotos luminosos, contactores, válvulas, solenoides, etc.)
Figura 2
El proceso de lectura de Entradas, ejecución  del programa y control de las
Salidas se realiza en forma repetitiva y se conoce como SCAN o scannning.
Finalmente la fuente de alimentación suministra todas las tensiones necesarias
para la correcta operación de la CPU y el resto de los componentes.
Entrando en el campo de la aplicación, se puede analizar con el diagrama en
bloques que se muestra más adelante (Fig. 3).
Figura 3
En él se puede apreciar la vinculación del PLC con todos los elementos de
campo que intervienen en un proceso, sensores, actuadotes, pre-actuadores y
diálogo hombre-máquina.
Llevando el diagrama a un ejemplo práctico, se podría plantear la solución para
una aplicación de bombeo a presión constante:(Fig. 4).
Figura 4
Se establece una presión de trabajo para el sistema que debe mantenerse
constante. Para ello debe medirse la presión en algún punto de la instalación.
En función del valor medido, el PI-C debe determinar la velocidad de
referencia para el variador de velocidad, que en consecuencia modificará la
velocidad del motor, determinando que la bomba varíe su caudal y presión.
También intervienen los elementos de diálogo hombre - máquina, en este caso
se trata de un terminal gráfico que permite ingresar el valor de presión deseada.
El programa de aplicación se realiza a partir de una terminal de mano o de un
software apropiado para PC.
El lenguaje empleado es sencillo y al alcance de todas las personas. Está
basado en los esquemas eléctricos funcionales de control como se muestra en
la siguiente figura:
Este lenguaje es conocido como Diagrama Escalera
(Ladder).
Otro lenguaje que se puede utilizar para la programación de
PLCs, es el Diagrama de Flujo Secuencial o SFC
(anteriormente denominado Grafcet), reconocido como el
lenguaje gráfico mejor adaptado a la expresión de la parte
secuencial de la automatización de la producción. 
El SFC representa la sucesión de las etapas en el ciclo de producción. La
evolución de¡ ciclo, Etapa por Etapa se controla por una "Transición" ubicada
entre cada etapa (ver figura).
A cada una de las etapas le puede corresponder una o varias acciones. A cada
transición le corresponde una "receptividad", condición que debe cumplirse
para poder superar la transición, lo que permite la evolución de una etapa a la
siguiente.
En el ejemplo, para desarrollar as acciones vinculadas a la Etapa
1, previamente debe cumplirse la condición correspondiente a la
Transición X.
Las acciones de la Etapa 1 se mantienen hasta que se cumple la
condición correspondiente a la Transición Y, momento a partir
M cual se desactiva la Etapa 1 y se activa la etapa siguiente.
Para asegurar la estandarización de los lenguajes de programación de los PLCs,
y asegurarle al usuario una única forma de programar, sin importar la marca
comercial del PI-C, ha sido establecida la norma IEC 1131-3 que fija criterios
en tal sentido.
Así, la norma define los lenguajes de programación: Escalera (ladder). Lista de
instrucciones (Assembier), Estructurado (Similar el Pascal), Bloques de
Función y Diagrama Flujo de Secuencial (SFC o Grafcet). Según el tipo de
PLC que se escoja, podrá tener uno o más de estos lenguajes.
Cuando la aplicación crece en complejidad dado el tipo de señales a manejar,
es posible incrementar la capacidad de Entradas/Salidas. Además permite el
control de señales, tanto digitales como analógicas.
Un concepto que cada día es más necesario aplicar, es la comunicación entre
PLCs o con un sistema de supervisión (SCADA).
Cuando es el momento de realizarlo, el PLC dispone de la capacidad de
resolverlo agregando los módulos de comunicación necesarios.
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