Date post: | 08-Jul-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | rafa-valbuena-s |
View: | 224 times |
Download: | 2 times |
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.