Autómatas Programables

CLASE: Autómatas programables.

En esta clase se recordaron los autómatas programables.  

1.  Autómatas programable:

Puede definirse como un equipo electrónico programable en lenguaje no informático y diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales.

Un autómata se puede considerar como un sistema basado en un microprocesador, siendo sus partes fundamentales la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y Salidas (E/S).

La CPU realiza el control interno y externo del autómata y la interpretación de las instrucciones del programa. A partir de las instrucciones almacenadas en la memoria y de los datos que recibe de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos bloques, la memoria de solo lectura (ROM) y la memoria de lectura y escritura (RAM).

El sistema de Entradas y Salidas recoge la información del proceso controlado (entradas) y envía las acciones de control del mismo (salidas).

Los dispositivos de entradas pueden ser: pulsadores, interruptores, finales de carrera, detectores de nivel, detectores de proximidad, etc.

Los dispositivos de salida pueden ser: pilotos indicadores, relés, válvulas, etc.

En general, las entradas y salidas de un autómata pueden ser discretas, analógicas, numéricas o especiales.

A continuación, especificaremos solamente las E/S discretas (comentado en clase) Se caracterizan por presentar dos estados diferenciados: presencia o ausencia de tensión, relé abierto o cerrado, etc. Los dispositivos de salida más frecuentes son relés, transistores y triacs.

En cuanto al funcionamiento de un autómata, cuando se pone en marcha el PLC se realizan una serie de comprobaciones:

- Funcionamiento de las memorias

- Comunicaciones internas y externas

- Elementos de E/S

- Tensiones correctas de la fuente de alimentación

Una vez efectuadas estas comprobaciones y si son correctas, la CPU inicia la exploración del programa.

Arquitectura del PLC: 

-       Es un sistema basado en un microprocesador. 

-       Las entradas opto-acopladas y filtradas, salidas por relé.

-       Alta inmunidad al ruido - gran fiabilidad.

Ejemplo de arquitectura del PLC: 

Funcionamiento autómata programable:

Un autómata programable ejecuta un programa almacenado en memoria, de modo secuencial y cíclico, en base a lo que se suele denominarse ciclo de scan. 

1.     Se actualizan las salidas de autómata con los valores de los registros internos asociados a continuación las entradas se chequean y sus valores se almacenan en los registros asociados a las mismas,

2.     Una vez terminada la tarea i/o, se ejecuta el programa con los datos almacenados en los registros internos.

3.     El tiempo necesario para completar un ciclo de scan se llama tiempo de scan, transcurrido el cual puede haber un periodo de tiempo inactivo idle.

Este proceso se ejecuta de un modo permanente, ciclo tras ciclo y sin fin.

Cableado del PLC: 

Cableado directo: Es el método tradicional, con sensores y actuadores clásicos. Las entradas y salidas se cablean hasta el proceso, lo que causa una gran cantidad de cables. Es posible que surjan errores de transmisión.

Cableado por bus de campo: sensores y actuadores inteligentes. Existe un autómata esclavo en cada proceso. Con este tipo de cableado se consigue un reducido número de cables. Hay posibilidad de usar elementos Wi-Fi.

Programación  en PLC:

Lenta evolución de los lenguajes de control industrial. Los programas se pueden usar en áreas en las que los fallos pueden originar riesgos para la seguridad humana o producir enormes pérdidas económicas. Antes de que una nueva técnica sea aceptada, debe ser probada para verificar que cumple unas severas condiciones de seguridad y fiabilidad. 

Los programas deben ser comprendidos por personas ajenas al programador: técnicos, encargados de planta e ingenieros de proceso. 

 

Es posible resolver el mismo problema con diferentes lenguajes. El grado de dificultad puede variar.

Lenguajes de programación:

Hemos comentado antes que dependiendo del fabricante podríamos hallar un lenguaje de programación u otro, aunque en realidad tiene relación directa con lenguajes como Ladder o GRAFCET.

A continuación, trataremos de explicar el lenguaje Ladder:

Existen distintos tipos de lenguaje de programación de un PLC, quizás el más común sea la programación tipo escalera (Ladder). Los diagramas de escalera son esquemas de uso común para representar la lógica de control de sistemas industriales. Las principales características del lenguaje Ladder son:

- Instrucciones de entrada se introducen a la izquierda

- Instrucciones de salida se situarán en el derecho

- Los carriles de alimentación son las líneas de suministro de energía L1 y L2 para los circuitos de corriente alterna y 24V y tierra para los circuitos de corriente continua

- La mayoría de los PLC permiten más de una salida por cada renglón (Rung)

- El procesador explora peldaños de escalera de arriba a abajo y de izquierda a derecha.

Las instrucciones de entrada son las condiciones que tiene el circuito para dejar o no dejar pasar la corriente de una línea a la otra. Estas condiciones se manejan comúnmente con contactos normalmente abierto o normalmente cerrados los cuales interpretan las señales de alto o bajo de sensores o interruptores. Si las condiciones son verdaderas la corriente llega a las instrucciones de salida las cuales generan acciones.

Para programar un autómata con Ladder, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. A continuación se describen de modo general los más comunes: