Sistema de control PLC

Sistema de control PLC

1. Se componen de dos partes principales: Hardware y Software

   • IHardware: Es la parte tangible en donde se tiene n los bloques que proporcionan el funcionamiento del PLC, entre estos complementos tenemos pila, memorias, módulos de entrada y salida.
   • Software:Es la parte no tangible del PLC y se compone de los programas que se cargan dentro de los bloques de memorias y las instrucciones que se alojan en la memoria ROM.

2. Los PLC se pueden dividir en estructura interna y externa

   • Externa Es la parte correspondiente a los módulos de salida y entrada, pila, fuente de poder, carcasa, indicadores led son todas las partes tangibles del PLC.
     • Todos los PLC se componen de la siguiente estructura:
       • Estructura compacta: es la forma en donde todos los elementos se encuentran en un solo bloque
         • Este tipo de PLC son de gama baja y su potencia de procesamiento es muy baja y se emplean a el control de máquinas simples y pequeñas, por ello su tamaño es pequeño.
       • Estructura modular: aquí cada modulo es en si una función (pila, fuente de alimentación, CPU, etc.)
         • Al existir un módulo por cada elemento del PLC se puede tener flexibilidad en su constitución y son los que pueden instalarse em máquinas de gran potencia y por ello ejecutan tareas muy complejas.
       • Un PLC al ser una unidad electrónica que se compone de los siguientes elementos dentro de su lógica de automatización:entradas y salidas digitales, fuente de poder, carcasa, control de operario, interfaz de programación, modulos de expansión.
         • Los PLC se componen de salidas digitales que les permiten la conexión a las señales y actuadores que cumplen una función específica, en las entradas se pueden conectar varios de interruptores que se activan por el operario o de manera autónoma por la máquina, también se pueden conectar sensores, esto permite que la tensión eléctrica se presente en un punto al encontrarse cerrado y que se ausente si el interruptor está abierto.
           • En las salidas se suelen acoplar lámparas, bobinas de contacto de relevo, electroválvulas y otros dispositivos semejantes, el PLC activa una salida al tener un voltaje en el elemento que se conecto al PLC, en las entradas y las salidas se pueden admitir dos valores de tensión eléctrica activa o ausente, este tipo de bivalencia en la tensión se conoce como binaria al solo reconocer los dos valores ya citados, estás entradas y salida también se denominan digitales.
             • Para la designación de entradas y salidas estas se agrupan dentro de conjuntos de 8 bits llamados octetos que se acomodan de manera secuencial del 0 al 7, cada bit de un octeto se enumera de 0 a 7, los octetos y circuitos se separan por puntos, las entradas se distinguen por que se les pone una letra I y las salidas llevan una Q.
               • Las entradas digitales tiene rangos de tensión que dependen de los fabricantes pero de manera general asumen los siguientes valores AC o DC en voltios 0-24, 0-48, 0-110 asumiéndose como el rango más frecuente el de 0-24, cada entrada digital debe tener un aislamiento galvánico y esto se logra mediante el uso de opto aisladores.
               • La salida digital simple es la que ofrece la de contacto normal con aislamiento galvánico, estas son frecuentes en las salidas a transistor y pueden ser del tipo NPN o PNP, esta clasificación determina la forma en que se puede conectar la salida.
                 • el total de corriente máxima que puede fluir por una salida depende del fabricante, pero de manera general se maneja 0.5 amperios por circuito.
               • Existen otros tipos de entrada y salida digitales, esto por la complejidad de algunas aplicaciones de automatización que requieren otro tipo de entrada y salida que el PLC otorga, la análoga es este otro tipo y se usa para acoplar instrumentos con rangos de trabajo de 0-10 V y 4-20 mA.
         • Fuente de poder : Suministra el voltaje y corriente necesaria para alimentar al PLC y los circuitos auxiliares y de manera regular es de 24 V.
         • La carcasa permite que se instale en racks o rieles el PLC, los fabricantes usan su propio sistema de instalación y por ello no siempre se pueden intercambiar módulos PLC de marcas distintas.
         • Control de operario: se encuentran en la carátula del PLC y otorgan al operario la posibilidad de ejecutar o parar un programa, aquí también se encuentran las indicaciones luminosas.
         • Interfaz de programación: esta interfaz facilita la transferencia del programa a ejecutar desde un usuario desde una terminal personal hacia el PLC, esta terminal debe tener la aplicación adecuada para programar el PLC.
         • Módulos de expansión: estos permiten una ampliación en el total de entradas y salidas de un PLC, estos módulos se usan cuando un PLC no cumple con los requerimientos de aplicación que se necesitan.
   • Interna:Se compone de elementos electrónicos en los que se alojan instrucciones principales para el funcionamiento de un PLC, además de todas las unidades que se encargan del procesamiento de instrucciones precargadas.
     • CPU: Es la parte de analizar las entradas y salidas, esto al momento de analizar los programas precargados y después de analizar las instrucciones el CPU manda las instrucciones adecuadas para ejecutar la acción pedida, esto se ejecuta en lenguaje máquina de operaciones lógicas. El mismo CPU contiene partes internas que cumplen con funciones especificas.
       • ALU: Ejecuta las operaciones básicas de aritmética tales como suma, resta, multiplicación, comparación, etc. y operaciones lógicas como AND, OR, NOT, etc.
       • Unidad de control;Este componente tiene muchas salidas que son centenares de líneas de selección, invasión y conmutación que son necesarios por los elementos del CPU, la función de estas líneas es la de habilitar los niveles y secuencias adecuados para la ejecución de un proceso completo y adecuado, la unidad de control debe leer de manera ordenada los códigos de instrucciones de memoria de los programas para permitir que los demás elementos del CPU ejecuten las instrucciones de manera adecuada.
       • Lenguaje máquina: es el programa que se desea ejecutar y se recibe en forma de lenguaje binario o lenguaje máquina.
       • Banco de registro: Es una mini memoria interna en la cual se almacenan datos temporales los cuales son indispensables para ejecutar un programa.
       • Buses: son los caminos por los cuales fluye la información hacia los variados componentes del CPU y se clasifican en .
         • Bus de datos: Es el camino que trae datos desde y hacia la memoria, los puertos, la ALU y los registros internos.
         • Bus de direcciones: transporta valores de dirección hacia la memoria y el bus externo de direcciones .
         • Bus de control: encamina señales de control en los diferentes bloques de función.
     • Memoria: Es donde se almacena información de sistema, guarda los datos en código binario y se divide en posiciones de memoria a la cual le corresponde una dirección Y se clasifica en:
       • Memorias de solo lectura: que se usan usan para almacenar datos y programas constantes y la manera en la que se disponen los circuitos del CPU indican que solo se puede leer su contenido y son del siguiente tipo.
         • ROM: son las que traen información desde fabrica y no se puede alterar su información.
         • PROM: viene en blanco y se puede programar una sola vez por el usuario.
         • EPROM: se diferencian de las PROM en que si pueden ser borradas, pero solo con métodos muy rudos(radiación).
         • EEPROM:Este tipo de memorias de lectura no se puede extraer de los circuitos de aplicación para ser borradas y programadas nuevamente, estas se pueden borrar y grabarse si se tiene una aplicación con circuitos adecuados y usando impulsos eléctricos correctos.
         • Memorias EPROM rápidas:Actualmente son las más usadas que las EEPROM por tener una mayor capacidad de almacenamiento y de acceso.
       • Memorias de lectura escritura:RAM que son usadas de manera universal para guardar datos variados que se escriben y se leen por el CPU, aunque en ocasiones las memorias EEPROM y FLASH EPROM pueden funcionar como memorias de lectura escritura.
     • Puertos Los puertos permiten la comunicación de dispositivos diferentes a las memorias con el CPU, las entradas/ salidas del PLC se acoplan a los puertos del CPU por circuitos de acoplamiento, esto permite que exista una adecuación primordial de voltajes dentro del sistema interno y hasta los niveles de tensión y corrientes eléctricas que se ocupan en entornos industriales.
     • Módulos : son los puertos con un grado más sofisticado que solo la transferencia de archivos, son dispositivos especializados y que funcionan de manera autónoma del CPU, y entre ellos se encuentran:
       • Contadores: son los módulos que se basan en contadores digitales y cuentan eventos externos de su entrada.
       • Temporizadores: Semejantes a los contadores, pero aquí la señal de entrada viene desde un generador interno con frecuencia fija y esto hace que el contador incremente su valor en periodos semejantes.
       • Generador modulador por ancho de impulso: Es una señal en forma de onda cuadrada con frecuencia constante y un ciclo variable, su uso se masifica con las aplicaciones de control.
       • Convertidor análogo: Se enfoca en medir una señal análoga y convertirla para entregar un código binario y resultado es una amplitud de señal de entrada.
       • Convertidor digital: Al recibir un valor numérico en la entrada lo convierte en un valor analógico que es el valor de salida.
       • Módulo de comunicación seriales: Se encargan de gestionar la transmisión y recepción de información entre dispositivos del PLC y el PLC con otros dispositivos, en una comunicación paralela los bits se transmiten de tal forma que se necesitan igual numero de hilos que de bits, en la comunicación serial los bits viajan en dos o tres hilos y por ello este tipo de transmisión es la más indicada, los módulos seriales son los que se usan para comunicar una PC y un PLC, con ello el PLC puede ser programado o monitoreado.
       • Bus de campo: son los que llevan a cabo la interacción de datos entre la gran cantidad de dispositivos que ejecutan las tareas de automatización basándose en el uso de muchos protocolos de comunicación, tales como CAN, BITBUS, MODBUS, etc.