UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA. ACTIVIDAD DE APOYO A LA DOCENCIA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA PRESENTA: ANGEL GRANADOS ROSAS ASESOR: ING. BENJAMÍN CONTRERAS SANTACTUZ CUAUTITLAN IZACALLI, ESTADO DE MÉXICO 2013 AGRADECIMIENTOS A Dios. Por permitirme concluir el sueño más anhelado de mi vida, dándome salud, paciencia y sabiduría para nunca rendirme en este camino. A Mis Padres. Gracias Papá y Mamá, primero por darme la vida, por confiar en mí, por apoyarme siempre aún en mis errores, por guiarme por el buen camino, por educarme, por regañarme cuando estuve mal… De verdad gracias, porque por ustedes hoy realizo este sueño, este sueño que también es suyo, yo lo sé. Esto es dedicado para ustedes por el gran esfuerzo que hicieron para hoy hacer de mí un profesionista. ¡Con mucho amor para los dos! A mi esposa e hijo. Quienes me brindaron su amor, su cariño, su estímulo y su apoyo constante. Su cariño, comprensión y paciente espera para que pudiera terminar la carrera, son evidencia de su gran amor. ¡Gracias Gael, Gracias Negrita los amo! A Mi Familia. Por todo el apoyo y creer en mí, gracias a todos mis hermanos pero en especial a mi hermano Alfredo y a su familia por su motivación y enseñarme tantas cosas para crecer como persona.. ¡Gracias a todos! A mis Profesores Gracias a todos los profesores de la FES-C por transmitirme su conocimiento a lo largo de mi formación, en particular le quiero agradecer a mi asesor el Ing. Benjamín por todo el apoyo y por todo el tiempo que me brindó para poder cumplir este sueño. .. ¡Gracias Profe por motivarme! DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 INDICE GENERAL OBJETIVOS INTRODUCCIÓN CAPITULO 1. INTRODUCCION A LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 1.1 INTRODUCCION -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 1.2 ¿QUE ES UN SISTEMA AUTOMATIZADO?----------------------------------------------------------------------------------------------------5 1.3 CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES ------------------------------------------------------------------------------------------------6 1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------6 1.5 TIPOS DE CONTROL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 1.6 SISTEMAS DE CONTROL PROGRAMABELS (PLC) -------------------------------------------------------------------------------------------8 1.6.1 PLC`S Y RELEVADORES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 1.6.2 CAMPOS DE APLICACIÓN DEL PLC ----------------------------------------------------------------------------------------------------------9 1.6.3 VENTAJAS DEL PLC -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9 1.7 VENTAJAS DEL PLC RESPECTO A LÓGICA CABLEADA ---------------------------------------------------------------------------------9 CAPITULO 2. CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC) 2.1 FUNCIONAMIENTO BASICO DEL PLC -----------------------------------------------------------------------------------------------------9 2.2 FUNCIONES BASICAS DE UN PLC ----------------------------------------------------------------------------------------------------------10 2.3 ESTRUCTURA DE UN PLC -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11 2.3.1 CARACTERÍSTICAS DEL HARDWARE ------------------------------------------------------------------------------------------------11 2.3.2 MEMORIA INTERNA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11 2.4 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------12 2.4.1 TIPOS DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN -------------------------------------------------------------------------------------12 2.5 PLC CQM1H OMROM ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.5.1 CARACTERÍSITCAS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14 2.5.2 CICLO DE FUNCIONAMIENTO ----------------------------------------------------------------------------------------------------15 2.5.3 ESTRUCTURA INTERNA ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------18 2.5.4 ESTRUCTURA EXTERNA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------23 2.5.5 SUSTITUCIÓN DE LA BATERIA -------------------------------------------------------------------------------------------------------24 2.5.6 INDICADORES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------24 2.6 MODOS DE OPERACIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------25 2.7 DIFERENCIAS Y COMPARACIONES CON OTROS PLC’S ------------------------------------------------------------------------------26 CAPITULO 3. INTRODUCCIÓN A CX PROGRAMMER 3.1 INTRODUCCION --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------29 3.2 OBJETIVO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------29 3.3 PUESTA EN MARCHA DE CX-PROGRAMMER ---------------------------------------------------------------------------------------------30 3.3.1 APERTURA DE UN NUEVO PROYECTO Y CONFIGURACION DEL TIPO DE DISP. ---------------------------------------------30 3.3.2 VENTANA PRINCIPAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------32 3.3.3 SECCIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------33 3.3.4 ENTORNO DE TRABAJO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------33 3.4 CERACIÓN DE PROGRAMAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------34 3.4.1 ENTRADA DE CONTACTO NORMALMENTE ABIERTO -----------------------------------------------------------------------------34 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 1 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.4.2 ENTRADA DE BOBINA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------35 3.4.3 ENTRADA DE CONTACTO NORMALMENTE CERRADO --------------------------------------------------------------------------36 3.4.4 ENTRADA DE VERTICAL DESCENDENTE ---------------------------------------------------------------------------------------------36 3.4.5 ENTRADA DE CONTACTOS DIFERENCIALES ASCENDENTES DIFU -----------------------------------------------------------37 3.4.6 ENTRADA DE CONTACTOS DIFERENCIALES DESCENDENTES DIFD &14 ----------------------------------------------------37 3.5 INSTRUCCIONES AVANZADAS. (ENTRADA DE CADENAS) -----------------------------------------------------------------------------39 3.5.1 ENTRADA DE UNA LÍNEA DE PROGRAMA OR -------------------------------------------------------------------------------------41 3.5.2 ENTRADA DE INSTRUCCIONES DE TEMPORIZADOR--------------------------------------------------------------------------------41 3.5.3 ENTRADA DE INSTRUCCIONES DE CONTADOR ------------------------------------------------------------------------------------43 3.5.4 ENTRADA DE LA INSTRUCCIÓN END ----------------------------------------------------------------------------------------------44 3.6 OPERACIÓN ON-LINE -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------44 3.6.1 COMPROBACIÓN DE ERRORES DEL PROGRAMA (COMPILACIÓN) ----------------------------------------------------------44 3.6.2 PONER ON-LINE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------45 3.6.3 TRANSFERENCIA DEL PROGRAMA AL PLC ----------------------------------------------------------------------------------------46 3.6.4 MONITORIZACIÓN DEL PROGRAMA -------------------------------------------------------------------------------------------------46 3.6.5 FORZAR ON/OFF ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------47 3.6.6 CAMBIO DEL VALOR SELECCIONADO DEL TEMPORIZADOR -------------------------------------------------------------------47 CAPITULO 4 INSTRUCCIONES DE PROGRAMACIÓN Y DIAGRAMA DE RELÉS. 4.1 TERMINOLOGÍA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------48 4.2 TERMINOS BASICOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------48 4.3 PROCEDIMIENTO BÁSICO -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------49 4.4 CONTACTOS Y MARCAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------49 4.5 AND / OR / SALIDAS EN PARALELO ----------------------------------------------------------------------------------------------------50 4.6 ENCLAVAMIENTOS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------52 4.6.1 ENCLAVAMIENTOS INSTRUCCIONES KEEP (11), SET/RESET -----------------------------------------------------------------52 4.7 TEMPORIZADORES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------53 4.8 CONTADORES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------55 4.9 FLANCOS: DIFU / DIFD ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------55 4.10 REGISTRO DE CORRIMIENTO O DESPLAZAMIENTO DE DATOS -----------------------------------------------------------------56 4.11 INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTO DE DATOS: MOV / @MOV -------------------------------------------------------------57 4.12 INCREMENTAR/DECREMENTAR (BCD) -------------------------------------------------------------------------------------------------58 4.13 INSTRUCCIONES DE COMPARACIÓN ---------------------------------------------------------------------------------------------------58 4.14 CODIGO NEMÓNICO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------60 4.15 BITS DE TRABAJO (RELÉS INTERNOS) ----------------------------------------------------------------------------------------------------61 CAPITULO 5. EJERCICIOS PROPUESTOS PRACTICA 1: PRINCIPALES EQUIPOS UTILIZADOS EN LA AUTOMATIZACIÓN --------------------------------------------------------62 PRACTICA 2: PRACTICAS CON RELEVADORES ------------------------------------------------------------------------------------------------67 PRACTICA 3: PRÁCTICA CON PLC ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------68 PRACTICA 4: USO DE TEMPORIZADOR ON DELAY ------------------------------------------------------------------------------------------69 PRACTICA 5: USO TEMPORIZADOR OFF DELAY -------------------------------------------------------------------------------------------72 PRACTICA 6: TEMPORIZADOR ONE-SHOT ----------------------------------------------------------------------------------------------------74 PRACTICA 7: USO DE LA INSTRUCCIÓN DIFU / DIFD ------------------------------------------------------------------------------------76 PRACTICA 8: USO DE TEMPORIZADORES ----------------------------------------------------------------------------------------------------77 PRACTICA 9: USO DE CONTADOR ASCENDENTE. ----------------------------------------------------------------------------------79 PRACTICA 10: USO DE CONTADOR DESCENDENTE. --------------------------------------------------------------------------------------81 PRACTICA 11: USO DE LA INSTRUCCIÓN INCREMENTO BCD. -------------------------------------------------------------------------83 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 2 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 PRACTICA 12: USO DE CONTADORES, COMPARADORES, DIFUS, (COMBINADOS) --------------------------------------------------85 APLICACIONES PRACTICA 13: SALA DE MUSEO -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------88 PRACTICA 14: AUTOMATISMO INDUSTRIAL -------------------------------------------------------------------------------------------------89 PRACTICA 15: GARAGE AUTOMATICO --------------------------------------------------------------------------------------------------------90 PRACTICA 16: TINACOS AUTOMATICOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------92 PRACTICA 17: AUTMATISMO INDUSTRIAL ll ----------------------------------------------------------------------------------------------93 CAPITULO 6. SENSORES Y TRANSDUCTORES 6.1 PRINCIPIOS FUNDAMENTALES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------94 6.1.1 SENSORES Y TRANSDUCTORES --------------------------------------------------------------------------------------------------------94 6.1.2 IMPEDANCIA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------95 6.1.3 EXACTITUD -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------95 6.1.4 PRECISIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------95 6.1.5 REPETIBILIDAD -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------95 6.1.6 RESOLUCIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------96 6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES -------------------------------------------------------------------------------------------------------96 6.3 SENSORES PRIMARIOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------96 6.3.1 SENSORES DE LONGITUD --------------------------------------------------------------------------------------------------------------96 6.3.2 SENSORES DE TEMPERATURA --------------------------------------------------------------------------------------------------------98 6.3.3 SENSORES DE PRESIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------99 6.3.4 SENSORES DE FLUJO Y CAUDAL -----------------------------------------------------------------------------------------------------101 6.3.5 SENSORES DE NIVEL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------101 6.3.6 SENSORES DE LUZ -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------102 6.4 SENSORES RESISTIVOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------103 6.4.1 SENSORES RESISTIVOS DE TEMPERATURA ------------------------------------------------------------------------------------104 6.4.2 TERMISTORES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------105 6.4.3 MAGNETORRESISTENCIAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------106 6.4.4 FOTORRESISTENCIAS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------106 6.5 SENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOS -----------------------------------------------------------------107 6.5.1 SENSORES CAPACITIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------107 6.6 SENSORES INDUCTIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------108 6.6.1 SENSORES DE RELUCTANCIA VARIABLE ---------------------------------------------------------------------------------------------108 6.6.2 SENSORES MAGNETOELÁSTICOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------108 6.6.3 SENSORES ELECTROMAGNÉTICOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------110 6.6.3.1 SENSORES BASADOS EN LA LEY DE FARADAY ---------------------------------------------------------------------------------110 6.7 SENSORES GENERADORES. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------111 6.7.1 SENSORES TERMOELÉCTRICOS (TERMOPARES) ---------------------------------------------------------------------------111 ANEXO 1: RESOLUCION DE EJERCICIOS PROPUESTOS --------------------------------------------------------------------------------- 112 ANEXO 2: COMPENDIO FOTOGRAFICO ------------------------------------------------------------------------------------------------------118 ANEXO 3: SOLUCION DE PRACTICAS CON TABLERO DIDACTICO ---------------------------------------------------------------------122 BIBLIOGRAFIA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------124 CONCLUSIONES ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------125 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 3 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 OBJETIVOS: a) Que el alumno conozca los diferentes elementos que son necesarios para la automatización de sistemas industriales, así como dotarlo de los nuevos enfoques y herramientas requeridas para enfrentar procesos cada vez mas complejos y cambiantes que presenta la industria moderna asimismo se pretende familiarizarlo con los equipos y en su defecto trabajar de manera directa con estos. b) Desarrollar un manual teórico práctico que apoye al alumno de ingeniería en el aprendizaje del uso de equipos necesarios para la automatización industrial. c) Mostrar las herramientas de diseño de automatismos que ofrece el software CX- Programmer d) Proponer una serie de ejercicios prácticos con el PLC marca OMRON modelo CQM1. e) Se presentará al alumno una serie de elementos de control y automatismos que son de uso común y que no han sido cubiertos en otras asignaturas de la carrera los cuales ayudaran al alumno a desarrollarse en un futuro. f) Apoyar al proyecto titulado “Diseño, construcción y operación de equipos modulares para la carrera de IME" PE 101610 realizando material didáctico diverso, que incluye el manual mencionado. INTRODUCCION Es un pensamiento muy común que la automatización es fuente directa de desempleo. Sin embargo el desempleo es causa por políticas económicas de las empresas como despedir a un operador en lugar de cambiar sus tareas, que quizás ya no sean de máxima concentración en el proceso sino tareas de supervisión del proceso. En lugar de ser despedidos los trabajadores son desplazados y por lo general son contratados para otras tareas dentro de la misma empresa, o bien en el mismo trabajo en otra empresa que todavía no se ha automatizado. Esto se puede establecer porque existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano .El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización. De esta forma también Hay quienes sostienen que la automatización genera más puestos de trabajo de los que elimina. Señalan que aunque algunos trabajadores pueden quedar en el paro, la industria que produce la maquinaria automatizada genera más trabajos que los eliminados. Para sostener este argumento suele citarse como ejemplo la industria informática. Los ejecutivos de las empresas suelen coincidir en que aunque las computadoras han sustituido a muchos trabajadores, el propio sector ha generado más empleos en fabricación, venta y mantenimiento de ordenadores que los que ha eliminado el dispositivo. Es por esto y muchas cosas más que se deben presentar al alumno temas relacionados con la automatización para que esté preparado en un futuro a una exigencia laboral con estos conocimientos, y por qué no, hasta iniciar su propio negocio. Desafortunadamente trabajar con estos materiales esta siempre limitado por los materiales en el laboratorio y por el excesivo costo de estos, ante esta situación se presenta este manual con prácticas de laboratorio que gracias a compañeros que han apoyado al mismo proyectos se cuenta con un módulo de pruebas complementándose ambos para poder ofrecer al alumno ejercicios que le ayudaran a comprender de manera clara el control de procesos o automatismos usando un PLC. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 4 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 1.1 INTRODUCCIÓN Automatización es el uso de sistemas de control y de tecnología informática para reducir la necesidad dela intervención humana en un proceso. En el enfoque de la industria, automatización es el paso más allá de la mecanización en donde los procesos industriales son asistidos por maquinas o sistemas mecánicos que remplazan las funciones que antes eran realizada por animales. Mientras en la mecanización los operadores son asistidos con maquinaria a través de su propia fuerza y de su intervención directa, en la automatización se reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador .Las principales ventajas de aplicar automatización a un proceso son: Remplazo de operadores humanos en tareas repetitivas o de alto riesgo. Remplazo de operador humano en tareas que están fuera del alcance de sus capacidades como levantar cargas pesadas, trabajos en ambientes extremos o tareas que necesiten manejo de una alta precisión Incremento de la producción. Al mantener la línea de producción automatizada, las demoras del proceso son mínimas, no hay agotamiento o desconcentración en las tareas repetitivas, el tiempo de ejecución se disminuye considerablemente según el proceso. La automatización de un nuevo producto requiere de una inversión inicial grande en comparación con el costo unitario del producto, sin embargo mientras la producción se mantenga constante esta inversión se recuperara, dándole a la empresa una línea de producción con altos índice de ingresos. 1.2 ¿QUÉ ES UN SISTEMA AUTOMATIZADO? La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte de Mando Parte Operativa Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Se produce una reacción a la información recibida por los captadores del sistema automatizado (finales de carrera, células fotoeléctricas, sensores, encoders, teclados, etc ) y se actúa sobre los accionadores de la instalación ( motores, electroválvulas, indicadores luminosos, etc ). En definitiva, se trata de un lazo cerrado entre un dispositivo que controla ( PLC ) y la instalación en general. Como el propósito de este manual es meramente didáctico no se va a entrar en detalles de su funcionamiento interno sino que únicamente se explica a nivel de usuario. En este manual se presenta un resumen de la función que desempeña en la industria y de las partes que componen los autómatas para entender su aplicación a sistemas neumáticos y oleohidráulicos PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 5 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 1.3 CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES Introducción El objeto de todo proceso industrial será la obtención de un producto final, de unas características determinadas de forma que cumpla con las especificaciones y niveles de calidad exigidos por el mercado, cada día más restrictivos. Esta constancia en las propiedades del producto sólo será posible gracias a un control exhaustivo de las condiciones de operación, ya que tanto la alimentación al proceso como las condiciones del entorno son variables en el tiempo. La misión del sistema de control de proceso será corregir las desviaciones surgidas en las variables de proceso respecto de unos valores determinados, que se consideran óptimos para conseguir las propiedades requeridas en el producto producido. El sistema de control nos permitirá una operación del proceso más fiable y sencilla, al encargarse de obtener unas condiciones de operación estables, y corregir toda desviación que se pudiera producir en ellas respecto a los valores de ajuste. Las principales características que se deben buscar en un sistema de control serán: 1. Mantener el sistema estable, independiente de perturbaciones y desajustes. 2. Conseguir las condiciones de operación objetivo de forma rápida y continua. 3. Trabajar correctamente bajo un amplio abanico de condiciones operativas. 4. Manejar las restricciones de equipo y proceso de forma precisa. La implantación de un adecuado sistema de control de proceso, que se adapte a las necesidades de nuestro sistema, significará una sensible mejora de la operación. Principalmente los beneficios obtenidos serán: + Incremento de la productividad + Mejora de los rendimientos + Mejora de la calidad + Ahorro energético + Control medioambiental + Seguridad operativa + Optimización de la operación del proceso/ utilización del equipo + Fácil acceso a los datos del proceso 1.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO El control del proceso consistirá en la recepción de unas entradas, variables del proceso, su procesamiento y comparación con unos valores predeterminados por el usuario, y posterior corrección en caso de que se haya producido alguna desviación respecto al valor prestablecido de algún parámetro de proceso. El bucle de control típico estará formado por los siguientes elementos, a los que habrá que añadir el propio proceso. + Elementos de medida (Sensores) Generan una señal indicativa de las condiciones de proceso. + Elementos de control lógico (Controladores): Leen la señal de medida, comparan la variable medida con la deseada (punto de consigna) para determinar el error, y estabilizan el sistema realizando el ajuste necesario para reducir o eliminar el error. + Elementos de actuación (Válvulas y otros elementos finales de control): Reciben la señal del controlador y actúan sobre el elemento final de control, de acuerdo a la señal recibida. Esta serie de operaciones de medida, comparación, calculo y corrección, constituyen una cadena cerrada constituyen ciclo cerrado. El conjunto de elementos que hacen posible este control. Reciben el nombre de bucle de control (control loop). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 6 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Figura 1.4 1.5 TIPOS DE CONTROL Se puede hacer una clasificación de los sistemas de control atendiendo al procedimiento lógico usado por el controlador del sistema para regular la evolución del proceso. Los principales tipos de control utilizados en los procesos industriales serán: Normales: • Sistemas de realimentación. (Feed-back) ∗ Proporcional ∗ Integral ∗ Derivativo • Sistema anticipativo (Feed-Foward) • Sistema en cascada (Cascade) • Sistema selectivo (Over-Ride) Avanzados • Control de restricciones (Constraint Control) • Control del modelo de referencia (Model Reference Control) • Optimización de unidades A continuación se explicará el fundamento de actuación de algunos de ellos, aquellos de mayor importancia y aplicación. SISTEMAS DE CONTROL CON REALIMENTACIÓN Son sistemas de control de bucle cerrado en los que existe una realimentación continua de la señal de error del proceso al controlador, actuando éste conforme a esta señal buscando una reducción gradual del error hasta su eliminación. Es el tipo de sistemas que más extendido se encuentra en la actualidad. Existen diversos diagramas de actuación con la característica común de la realimentación de la señal de error. Sin embargo, seguirán distintos fundamentos de actuando para conseguir la eliminación del error del sistema. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 7 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CONTROL PROPORCIONAL El sistema de control proporcional se basa en establecer una relación lineal continua entre el valor de la variable controlada y la posición del elemento final de control. Así, la válvula de control se moverá el mismo valor para cada unidad de desviación. En el ejemplo del depósito, el control de nivel abrirá más o menos la válvula de drenaje en función de la desviación existente en el nivel respecto del valor de consigna. Si el nivel a subido a valores muy altos tendremos una gran apertura de la válvula. Por el contrario, para un nivel inferior al de ajuste la válvula se encontrará en una posición más cerrada que la que correspondería al setpoint (ajuste). 1.6 PLC (CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABALE) El PLC es un dispositivo electrónico que puede ser programado por el usuario y se utiliza en la industria para resolver problemas de secuencias en la maquinaria o procesos, ahorrando costos en mantenimiento y aumentando la confiabilidad de los equipos. Es importante conocer sus generalidades y lo que un PLC puede hacer por tu proceso, pues podrías estar gastando mucho dinero en mantenimiento y reparaciones, cuando estos equipos te solucionan el problema y se pagan solos. Además, programar un PLC resulta bastante sencillo. Anteriormente se utilizaban los sistemas de relevadores pero las desventajas que presentaban eran bastantes; más adelante mencionaremos algunas. La historia de los PLC nos dice que fueron desarrollados por Ingenieros de la GMC (General Motors Company) para sustituir sus sistemas basados en relevadores. La palabra PLC es el acrónimo de Controlador Lógico Programable (en inglés Programmable Logic Controler ). 1.6.1 PLC´s y relevadores Los sistemas de relevadores eran utilizados para un proceso específico, por lo tanto su función era única. Pensar en cambiar el proceso era un caos y el cambio requería volver a obtener la lógica de control y para obtenerla se tenia que realizar un análisis matemático. También había que modificar el cableado de los relevadores y en algunos casos incluso era necesario volver a hacer la instalación del sistema. En cambio, el PLC es un sistema de microprocesador; en otras palabras una computadora de tipo industrial. Tiene una Unidad central de procesamiento mejor conocido como CPU, interfaces de comunicación, y puertos de salida y entrada de tipo digital o análogo, etc., y estas son solo algunas de sus características más sobresalientes. 1.6.2 Campos de Aplicación del PLC En la actualidad el campo de aplicación de un PLC es muy extenso. Se utilizan fundamentalmente en procesos de maniobras de máquinas, control, señalización, etc. La aplicación de un PLC abarca procesos industriales de cualquier tipo y ofrecen conexión a red; esto te permite tener comunicado un PLC con una PC y otros dispositivos al mismo tiempo, permitiendo hacer monitoreo, estadísticas y reportes. 1.6.3 Ventajas del PLC Hablar sobre las ventajas que ofrece un PLC es un tema largo, pero aquí te presentare las mas importantes: Ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, principalmente por su variedad de modelos existentes. Menor tiempo empleado en su elaboración. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 8 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME Podrás realizar modificaciones sin cambiar cableado. La lista de materiales es muy reducida. Mínimo espacio de aplicación. Menor costo. Mantenimiento económico por tiempos de paro reducidos. UNAM 2013 1.7 VENTAJAS DEL PLC RESPECTO A LÓGICA CABLEADA El mecanismo es de carácter estándar por que la variedad de los componentes que componen es mínima, posibilidad de ampliación y/o modificación del sistema mediantes la sustitución o agregando módulos. En el caso de eliminación de una maquina, el sistema de control se reutiliza en tras aplicaciones. Pueden incorporarse a la maquina el cual está funcionando. Se puede modificar el programa con el sistema funcionando, por lo tanto, permite una óptima adaptación al proceso. Tiene interfaz de comunicación, impresora y otros periféricos. No es necesario dibujar el esquema de contactos. No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, generalmente, la capacidad de almacenamiento del módulo es suficientemente grande. Existen módulos de comunicación para el PLC. Robusto y está diseñado para trabajar en condiciones ambientales complejas. CAPITULO 2. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) 2.1 FUNCIONAMIENTO BASICO DEL PLC Los autómatas programables son máquinas secuenciales que ejecutan correlativamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario almacenado en su memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir de las señales de entrada leídas de la planta aplicación): al detectarse cambios en las señales, el autómata reacciona según el programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias. Esta secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso. La secuencia básica de operación del autómata se puede dividir en tres fases principales: Lectura de señales desde la interfaz de entradas. Procesado del programa para obtención de las señales de control. Escritura de señales en la interfaz de salidas. A fin de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de las señales se realiza a la vez para todas las entradas y salidas; Entonces, las entradas leídas de los módulos de entrada se guardan en una memoria temporal (Imagen entradas). A esta acude la CPU en la ejecución del programa, y según se va obteniendo las salidas, se guardan en otra memoria temporal (imagen de salida). Una vez ejecutado el programa completo, estas imágenes de salida se transfieren todas a la vez al módulo de salida. El autómata realiza también otra serie de acciones que se van repitiendo periódicamente, definiendo un ciclo de operación. Dichas acciones se pueden observar en el diagrama de bloques de la figura 2.2.1. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 9 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Figura 2.2.1 Todos los PLC’s del mercado se basan en el principio de lectura cíclica de programa. A diferencia de los ordenadores, donde un programa está orientado a objetos y no tiene por qué ejecutarse completamente, los PLC si que efectúan el recorrido completo del programa almacenado salvo, como veremos más adelante se encuentren instrucciones de interrupción o salto que modifiquen este comportamiento inicial. Antes de seguir conviene repasar los siguientes conceptos básicos y tenerlos claros: Este curso está basado en los PLC’s de Omron CQM1H, uno de los más comunes y empleados hoy. Aunque hay diferencias entre otros PLC’s gran cantidad de conceptos son comunes entre todos. Vamos a analizar cómo funciona y que son los canales dentro del PLC. 2.2 FUNCIONES BÁSICAS DE UN PLC. Detección: Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación. Mando: Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores. Dialogo hombre maquina: Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e proceso. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H informando del estado del Página 10 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Programación: Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la máquina. 2.3 ESTRUCTURA DE UN PLC El PLC es un tipo de ordenador especialmente diseñado para un entorno industrial, para ocupar el lugar de la unidad que gobierna el proceso productivo. La estructura interna del PLC se basa en módulos que están conectados mediante un bus interno. Principalmente consta de dos partes fundamentales: el hardware y el software. En este apartado vamos a estudiar la estructura interna de cada uno de los diferentes elementos que componen el autómata, las funciones y funcionamiento de cada una de ellas. El autómata está constituido por diferentes elementos, pero tres son los básicos: CPU Entradas Salidas Con las partes mencionadas podemos decir que tenemos un autómata pero para que sea operativo son necesarios otros elementos tales como: Fuente de alimentación Interfaces La unidad o consola de programación Los dispositivos periféricos 2.3.1. CARACTERÍSITCAS DEL HARDWARE El PLC se compone esencialmente de algunas partes comunes a todos los modelos, y otras que dependen de la envergadura del mismo y la aplicación donde se usará. Fuente de alimentación: Es la que da energía a todo el conjunto de módulos y también puede alimentar los dispositivos de entrada. La tensión de alimentación puede variar de 5- 24 V. CPU (Unidad central): Es la que procesa toda la información recibida del exterior y activa la señal de las salidas, una vez procesada la programación. Memoria: Es donde se almacena los códigos encargados para ejecutar el programa. Módulo de entrada: Es donde están conectados los sensores y detectores que controlan el proceso . Módulo de salida: Es donde están conectados los actuadores del sistema y recibe la información de la CPU mediante bus interno. Módulos especiales: Estos se pueden acoplar al bus. (módulo de E/S analógica ). Los módulos descritos son instalados en una rack que disponen tantos slots como módulos a montar. Los racks se comunican con la CPU mediante buses y pueden configurarse en local o remotamente. Los locales se comunican con la CPU en paralelo o en serie RS232, cubriendo distancias de algunos metros. Los remotos en cambio se comunican en modo ETHERNET o serie RS-485, pueden cubrir varios kilómetros. 2.3.2. MEMORIA INTERNA En un autómata programable, la memoria interna es una RAM donde almacena el estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado, etc. Esta memoria interna se encuentra dividida en varias áreas, cada una de ellas con un cometido y características distintas. Existen diferentes tipos de tecnologías aplicadas a los autómatas, las mas utilizadas son: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 11 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 ROM (Read Only Memory) o memorias solo de lectura. La escritura de la información se lleva a término durante la construcción por la cual el contenido no se puede modificar ni borrar. PROM (Programmable Read Only Memory), son solo de lectura pero programable por el usuario antes de ser utilizados. Una vez programados son inalterables. EPROM (Erase Programmable Read Only Memory) son solo de lectura pero reprogramable por el usuario el cual previamente ha cancelado la información anterior por medio de radiación ultravioleta, que incide al chip por una ventana. EEPROM (Electrically Erase PROM), ROM programable y se puede borrar eléctricamente. Es un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y reprogramado eléctricamente, a diferencia de la EPROM. Son memorias no volátiles que poden ser leídas un numero ilimitado de veces, pero solo puede ser borrado y reprogramado entre 100.000 i un millón de veces. 2.4 LENGUAJES DE PROGRAMACION Los lenguajes de programación son necesarios para la comunicación entre el usuario y la máquina o proceso donde se encuentre el PLC. El usuario con el PLC las pueden hacer mediante la utilización de un cargador de programa también reconocida como una consola de programación o a través de un PC. En procesos grandes o en ambientes industriales el PLC recibe el nombre de API (Autómata Programable Industrial) y utiliza como interface para al usuario pantallas de plasma, pantallas de contacto (touch screen) o sistemas SCADA (sistemas para la adquisición de datos, supervisión, monitorización y control de los procesos. 2.4.1 TIPOS DE LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Los lenguajes de programación para un PLC son de dos tipos: visuales y escritos Visuales Se basan en estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los se usan para describir los sistemas de automatización, planos esquemáticos y diagramas de bloques. Es un lenguaje de alto nivel y se pueden distinguir diversos: Diagrama de contactos: viene ser funcionalmente el proceso. Se representa como un circuito de contactos y relés, fácil de entender y de utilizar para a usuarios con experiencia en lógica cableada. Figura 2.4 Este lenguaje se define como LADDER (Escalera) por que la forma de construcción del esquema se parece a una escalera. Diagrama de bloques funcionales: Utiliza los diagramas lógicos de la electrónica digital. Los bloques funcionales son los equivalentes de los circuitos integrados que representan funciones de control especializados. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 12 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Tienen una interface de entradas y salidas claramente definidas y un código interno oculto, como un circuito integrado. De esta manera, se establece una clara separación entre los diferentes niveles de programadores, o el personal de mantenimiento. Una vez definido, puede ser usado una y otra vez, cosa que lo hace reutilizable. Figura 2.4.1 Organigrama de bloques secuenciales: Representa la versión que todo proceso cumple una secuencia. Este lenguaje son los más utilizados por los programadores de PLC con más frecuencia. Un ejemplo es el GRAFCET, el cual es un diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo de proceso a automatizar, contemplan entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Es un potente lenguaje grafico de programación para PLCs, adaptado a la resolución de sistemas secuenciales. Sirve para elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del automatismo o programa de autómata. Figura 2.4.2 Texto estructurado: Es un lenguaje del tipo booleano de alto nivel y estructurado que incluye las sentencias de selección (IF-THENELSE) y de iteración (FOR, WHILE Y REPEAT), a de más otras funciones específicas para aplicaciones de control. Su uso óptimo es para aplicaciones en las que es necesario realizar cálculos matemáticos, comparativos, etc. 2.5 PLC CQM1H OMRON El CQM1H es el PLC con el que vamos a trabajar para el desarrollo de estas prácticas. A continuación vamos a explicar sus aspectos más importantes: El CQM1H es un Autómata Programable compacto (PLC) que soporta comunicaciones y otras funciones avanzadas. De formato compacto se monta en carril DIN para controlar máquinas de tamaño pequeño o medio. Una configuración flexible del sistema se mejora mediante comunicaciones serie con una función macro de protocolo, tarjetas opcionales que instala el usuario, comunicaciones de red, un amplio rango de métodos de monitorización y de selección, alta velocidad y gran capacidad. Estas características proporcionan un valor añadido al control de máquina. Se pueden montar hasta dos tarjetas opcionales para añadir funciones de comunicaciones o de control. Funciones de comunicaciones: Tarjeta de comunicaciones serie Funciones de control: Tarjeta de contador de alta velocidad, Tarjeta de E/S de pulsos, Tarjeta interfaz de encoder absoluto, Tarjeta de selección analógica y Tarjeta de E/S analógicas. • Montar una unidad Controller Link para conectar una red Controller Link. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 13 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 • Conectar simultáneamente a Dispositivo de Programación y a Terminal Programable (NT). • Obtener mayor velocidad y capacidad en comparación conCQM1: 1.25 veces más rápido, doble capacidad de programa (15.2 K palabras), doble capacidad de E/S (512 puntos), y doble capacidad de memoria de datos (12 K palabras). • Utilizar nuevas instrucciones. • Mantener compatibilidad con modelos de PLC anteriores. El CQM1H no requiere de bastidor y se construye conectando las unidades por los conectores de sus laterales, posibilitando la configuración flexible del sistema. La CPU contiene 16 puntos de entrada de c.c. integrados. En la CPU se pueden montar dos tarjetas opcionales. También se pueden conectar una unidad Controller Link (una unidad de comunicaciones) y un máximo de siete u once unidades de E/S especiales combinadas. 2.5.1 CARACTERÍSTICAS Funciones avanzadas: interfaz de ABS interno, selección analógica interna, E/S de impulsos interna, entradas de interrupción, salidas de impulsos. CPU con 16 terminales de entrada Permite un control distribuido mediante Controller Link. Mejora de la conectividad utilizando tarjeta de comunicaciones. Incorpora Temporizadores de Alta Velocidad Juego de instrucciones: 162 instrucciones. Capacidad de programación: 15,2K palabras. Velocidad de proceso: 0.375 a 17.7 µs 4 diferentes CPU’s base para escoger desde; 16 entradas DC Integradas, expandiéndose Sobre los 512 Puntos. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 14 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 No Requiere Backplane Tablas Internas le permiten Personalizar la Configuración de la CPU Soporta todos los existentes y Nuevos CQM1 I/O y los Módulos Especializados de I/O. Memoria Opcional que permite el Respaldo de Datos Sensibles, además posee Reloj en tiempo real. Red ControllerLink transmite paquetes de Datos de 8 K palabras hasta 2 Mbps; 32 Nodos. El Ajuste de Instrucciones Avanzadas incluye PID, Matemáticas de Coma Flotante, Protocolo de Macro Instrucciones y más. CompoBus/S, SYSMAC Bus y As-Interface Se pueden enviar pulsos de hasta 1kHz de frecuencia. La CQM1-CPU43-EVI tiene 2 pulsos dedicados para la salida de pulsos de 50 kHz. Para la parte de programación, y mediante el software CX-Programmer, el programa completo se puede dividir en tareas que controlan procesos, sistemas de control y funciones independientes, por lo tanto, se puede desarrollar simultáneamente por diversos programadores. 2.5.2 CICLO DE FUNCIONAMIENTO El funcionamiento del autómata es, salvo el proceso inicial que sigue a un Reset, de tipo secuencial y cíclico, es decir, las operaciones tienen lugar una tras otra, y se van repitiendo continuamente mientras el autómata esté bajo tensión. La figura 2.2.1 muestra esquemáticamente la secuencia de operaciones que ejecuta el autómata, siendo las operaciones del ciclo de operación las que se repiten indefinidamente. El ciclo de funcionamiento se divide en dos partes como se puede observar en el esquema de diagrama de la figura 2.2.1 llamados Proceso Inicial y Ciclo de Operación. Proceso inicial Como se muestra en la figura, antes de entrar en el ciclo de operación el autómata realiza una serie de acciones comunes, que tratan fundamentalmente de inicializar los estados del mismo y chequear el hardware. Estas rutinas de chequeo, incluidas en el programa monitor ROM, comprueban: El bus de conexiones de las unidades de E/S. El nivel de la batería, si esta existe. La conexión de las memorias internas del sistema. El módulo de memoria exterior conectado, si existe. Si se encontrara algún error en el chequeo, se activaría el LED de error y quedaría registrado el código del error. Comprobadas las conexiones, se inicializan las variables internas: Se ponen a OFF las posiciones de memoria interna (excepto las mantenidas o protegidas contra perdidas de tensión) Se borran todas las posiciones de memoria imagen E/S. Se borran todos los contadores y temporizadores (excepto los mantenidos o protegidos contra perdidas de tensión). Transcurrido el Proceso Inicial y si no han aparecido errores el autómata entra en el Ciclo de Operación. Ciclo de operación Este ciclo puede considerarse dividido en tres bloques tal y como se puede observar en la figura 2.2.1, dichos bloques son: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 15 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Proceso Común Ejecución del programa Servicio a periféricos Proceso común: En este primer bloque se realizan los chequeos cíclicos de conexiones y de memoria de programa, protegiendo el sistema contra: Errores de hardware (conexiones E/S, ausencia de memoria de programa, etc.). Errores de sintaxis (programa imposible de ejecutar). El chequeo cíclico de conexiones comprueba los siguientes puntos: Niveles de tensión de alimentación. Estado de la batería si existe. Buses de conexión con las interfaces. El chequeo de la memoria de programa comprueba la integridad de la misma y los posibles errores de sintaxis y gramática: Mantenimiento de los datos, comprobados en el "checksum". Existencia de la instrucción END de fin de programa. Estructura de saltos y anidamiento de bloque correctas. Códigos de instrucciones correctas. Ejecución del programa: En este segundo bloque se consultan los estados de las entradas y de las salidas y se elaboran las órdenes de mando o de salida a partir de ellos. El tiempo de ejecución de este bloque de operaciones es la suma del: Tiempo de acceso a interfaces de E/S. Tiempo de escrutación de programa. Y a su vez esto depende, respectivamente de: Número y ubicación de las interfaces de E/S. Longitud del programa y tipo de CPU que lo procesa. Servicio a periféricos: Este tercer y último bloque es únicamente atendido si hay pendiente algún intercambio con el exterior. En caso de haberlo, la CPU le dedica un tiempo limitado, de 1 a 2ms, en atender el intercambio de datos. Si este tiempo no fuera suficiente, el servicio queda interrumpido hasta el siguiente ciclo. Tiempo de ejecución y control en tiempo real El tiempo total que el autómata emplea para realizar un ciclo de operación se llama tiempo de ejecución de ciclo de operación o más sencillamente tiempo de ciclo "Scan time". Dicho tiempo depende de: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 16 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 El número de E/S involucradas. La longitud del programa usuario. El número y tipo de periféricos conectados al autómata. Los tiempos totales de ciclos son entonces la suma de tiempos empleados en realizar las distintas operaciones del ciclo como se puede ver en la figura 2.2.2: Autodiagnóstico (Proceso común). Actualización de E/S (Ejecución del programa). Ejecución de programa.(Ejecución del programa). Servicio a periféricos.(Servicio a periféricos). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 17 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 2.5.3 ESTRUCTURA INTERNA CPU El CQM1 es un PLC compacto y rápido compuesto por una CPU, una fuente de alimentación y unidades de E/S que pueden conformar un total de 192 puntos de E/S. Estos componentes encajan y conectan entre sí por los laterales, permitiendo hacer cambios en cuanto a tamaño y capacidad fácilmente. En la siguiente tabla se indican los seis modelos de CPU disponibles. Todas ellas, a excepción de la CQM1--CPU11--E, incorporan interfaz RS--232C. En el siguiente diagrama se muestran los componentes básicos del CPU que se utilizan en la operación general del PLC. FUENTE DE ALIMENTACION La fuente de alimentación proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circuitos del sistema. La alimentación a la CPU puede ser de continua a 24 Vcc, tensión muy frecuente en cuadros de distribución, o en alterna a 110/220 Vca. En cualquier caso es la propia CPU la que alimenta las interfaces conectadas a través del bus interno. La alimentación a los circuitos E/S puede realizarse, según tipos, en alterna a 48/110/220 Vca o en continua a 12/24/48 Vcc. La fuente de alimentación del autómata puede incorporar una batería tampón, que se utiliza para el mantenimiento de algunas posiciones internas y del programa usuario en memoria RAM, cuando falla la alimentación o se apaga el autómata. INTERFACES En el control de un proceso automatizado, es imprescindible un dialogo entre operador-máquina junto con una comunicación entre la máquina y el autómata, estas comunicaciones se establecerán por medio del conjunto de entradas y salidas del citado elemento. Los autómatas son capaces de manejar tensiones y corrientes de nivel industrial, gracias a que disponen un bloque de circuitos de interfaz de E/S muy potente, que les permite conectarse directamente con los sensores y accionamientos del proceso. De entre todos los tipos de interfaces que existen, las interfaces específicas permiten la conexión con elementos muy concretos del proceso de automatización. Se pueden distinguir entre ellas tres grupos bien diferenciados: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 18 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME Entradas / salidas especiales. Entradas / salidas inteligentes. Procesadores periféricos inteligentes. UNAM 2013 Las interfaces especiales del primer grupo se caracterizan por no influir en las variables de estado del proceso de automatización. Únicamente se encargan de adecuar las E/S, para que puedan ser inteligibles por la CPU, si son entradas, o para que puedan ser interpretadas correctamente por actuadores (motores, cilindros, etc.), en el caso de las salidas. Las del segundo grupo admiten múltiples modos de configuración, por medio de unas combinaciones binarias situadas en la misma tarjeta. De esta forma se descarga de trabajo a la unidad central, con las ventajas que conlleva. Los procesadores periféricos inteligentes, son módulos que incluyen su propio procesador, memorias y puntos auxiliares de entrada / salida. Estos procesadores contienen en origen un programa especializado en la ejecución de una tarea concreta, a la que le basta conocer los puntos de consigna y los parámetros de aplicación para ejecutar, de forma autónoma e independiente de la CPU principal, el programa de control. DISPOSTITVOS BÁSICOS. ÁREA DE ENTRADAS Y SALIDAS (E/S) Y ÁREA INTERNA (IR) Comprenden los canales asociados a las entradas y salidas físicas del autómata (las incorporadas y las posibles mediante unidades de expansión) y los relés internos (IR), que no se corresponden con E/S físicas, pero que son gestionadas de igual forma y se utilizan normalmente para almacenar estados u operaciones intermedias. El acceso a estas áreas de memoria puede hacerse bit a bit o con todo el canal. Es un área de memoria volátil, esto es, en caso de falta de alimentación o cambio de modo de operación, no retiene el estado en que se encuentran. ENTRADAS La unidad de entradas es el medio por el que el autómata recibe la información del entorno. Para activar una entrada deberemos enviar un impulso o bien mantener un valor de tensión en un rango determinado entre el borne común y la entrada. Distinguimos dos tipos de entradas al autómata: Digitales: La entrada que se introduce sólo tiene 2 valores posibles, ACTIVADO/DESACTIVADO (0 ó 1). Utilizaremos entradas de este tipo para conectar pulsadores, selectores, finales de carrera, detectores fotoeléctricos,... Analógicas: En este caso la entrada recibe un valor continuo de tensión o intensidad, dentro del rango que admite la entrada (normalmente de 4-20 mA o de 0-10 V). Conectaremos a estas entradas sensores analógicos (nos miden valores continuos), como las sondas de presión, temperatura, caudalímetros,.... SALIDAS Son las encargadas de transmitir las órdenes dadas por la CPU del autómata en función de la programación al sistema automatizado. Nuevamente distinguimos dos tipos de salidas: Digitales: Sólo admiten 2 estados posibles, ACTIVADO-DESACTIVADO (0 ó 1).Utilizan salidas de este tipo las que conectan a relés, contactores, lámparas de señalización,... PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 19 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Analógicas: Admiten valores dentro de un rango continuo de valores posibles. Son salidas analógicas variadores de velocidad, válvulas de control de flujo, actuadores lineales, resistencias variables,... CARACTERISTICAS DE ENTRADAS Aunque los contactos de las entradas soportan valores de tensión elevados, como la mayoría de sensores funcionan a 24 V en corriente continua, es recomendable utilizar esta tensión para alimentar las entradas, bien utilizando una fuente externa o la que viene integrada en el propio autómata (sólo si la carga de los dispositivos a conectar no es muy elevada). Uno de los inconvenientes mayores de este autómata es que el COMÚN (terminal COM de la imagen), es compartido por todas las entradas. Esto implica que todos los sensores han de tener las mismas características, es decir todos han de ser PNP (salida positiva) o todos NPN (salida negativa), no pudiendo mezclar sensores de distintos tipos. Si utilizamos sensores PNP deberemos conectar el terminal negativo (-) de la alimentación al COM. Si estos son NPN, conectaremos el terminal positivo (+) al conector COM del autómata. Lógicamente, los pulsadores, finales de carrera y demás dispositivos de entrada mecánicos, se alimentarán de acuerdo a este esquema (si los sensores son PNP, los pulsadores se alimentan con el terminal +, si son PNP se alimentarán con el terminal -). CARACTERISTICAS DE SALIDAS Existen modelos con salida a transistor y con salida a relé, que es la más habitual. En este último caso, la intensidad máxima para cada salida es de 2A y de 4A para el común de cada grupo de salidas, independientemente del valor de tensión y de que sea en alterna o en continua. En el caso de las salidas, tendremos varios comunes (COM), algunos para salidas especiales (la 10.00 y la 10.01) que tienen un COM exclusivo y otros que son compartidos por varias salidas. Esto me permite poder conectar distintos tipos de actuadores de características diferentes, agrupando los de características similares a un mismo común. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 20 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Esto es, puedo tener salidas a 24 V en continua con positivo o negativo común y, a la vez, otros grupos de salidas a 24, 50 ó 230 V en corriente alterna, dependiendo de la fuente con la que alimente ese común. Si todos los dispositivos de salida son de características eléctricas similares, puentearé los distintos comunes, tal y como aparece en la figura anterior. En el autómata CPM2A de corriente alterna, puedo utilizar la fuente de alimentación integrada de 24 V cc para la alimentación de las salidas (respetando la potencia máxima que puede suministrar). REGISTROS DE MEMORIA DEL PLC. La memoria del autómata se encuentra dividida en dos áreas fundamentales, cada una con funciones y características distintas: Área de Programa: Donde se almacena el programa del PLC. Área de Datos: Se utiliza para almacenar valores o para obtener información sobre el estado en que se encuentra el autómata. Esta área se encuentra dividida en varias zonas según las funciones que realizan: E/S, IR, SR, AR, HR, LR, DM, TR, T/C. Registros de E/S y Relés Internos (I/O and Internal Relay Area, IR) Este espacio contiene las direcciones que se utilizan como entradas o salidas y, los relés auxiliares que facilitan la estructura del programa y es la más utilizada. Esta área comprende dos tipos de canales: los asociados los terminales externos (canales E/S) y los canales internos, los cuales se llaman bits de trabajo. Estos últimos no tienen control directo sobre los dispositivos externos y, son utilizados para controlar otros bits necesarios para dar estructura al programa. Esta área contiene 228 canales de 16 bits (palabras) dividas en 4 partes: Canales de entrada (IR0 – IR15). Canales de Salida (IR100– IR115). Área de trabajo (IR26 – IR89; IR116 – IR189; IR216 – IR219; IR224 – IR229). Área Reservada (el resto de bits). Registros especiales (Special Relay Area, SR) . Esta área contiene relés para monitorizar operaciones del sistema, generar pulsos de reloj, señales de error, flags, bits de control y se encuentran entre SR244 hasta a SR255. Registres Auxiliars (Auxiliar Area, AR). Esta ocupa 28 canales para almacenar datos internos, pero algunos están reservados para funciones del sistema. El rango de canales útiles van des del AR 00 hasta el AR 27. Para el acceso a los bits se ha de utilizar el prefijo AR seguido del número de canal y del número de bit. El área AR mantiene los datos durante la caída de tensión. Registros de Retención (Holding Relay Area, HR). El área HR se utiliza para almacenar diversos tipos de datos. La característica principal de esta área, es que conserva el estado delante de fallos de alimentación o cambio de modo del PLC. Los canales de direccionamiento van des de HR00 hasta HR99. Para acceder los bits, el formato de dirección contiene el prefijo HR seguido del canal. Atención Nunca utilizar un bit de entrada en una condición NC en el reset (R) para KEEP(11), cuando el dispositivo de entrada utiliza una fuente de c.a. (ver el siguiente diagrama). El retardo en cortar la fuente de c.c. del PLC relativa a la fuente de c.a. del dispositivo de entrada, puede provocar el reset del bit designado de KEEP(11). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 21 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Registros de enlace (Link Relay Area, LR). Contiene 64 canales que sirven para intercambiar datos entre PLCs unidos en red tipo PC LINK 1:1 (puerto serie). La parte del área que no se utiliza para la comunicación, puede ser utilizada para la manipulación y almacenamiento de datos internos de la misma manera que se utiliza el IR. El área LR no retiene la información, cuando falla la alimentación y, para el acceso a esta se necesita el prefijo LR seguido del número de canal y el número de bit. Registros de memoria de datos (DM) Sirve para la manipulación y almacenamiento de datos internos y, sólo se accede mediante canales de 16 bits. Por esta razón, no se pueden utilizar en instrucciones con operaciones del tipo bit. También mantiene los datos durante los fallos. El rango de direccionamiento esta subdividida en cuatro partes: Lectura/Escritura: Solo se accede en unidad de canal. Los valores se conservan cuando se desconecta la alimentación. Área de Error: almacena códigos de errores· Solo Lectura: No se puede sobre escribir des del programa. Configuración PC: Elección de parámetros de Control. Temporizadores y contadores (Timer/Counter Area, TC). Simula el funcionamiento de temporizadores y contadores, y se identifican mediante los 3 dígitos de canal (del TC000 al TC511) precedido de las siglas del elemento, TIM o CNT. Se utilizan los mismos números tanto para temporizadores como para contadores y cada número sólo se puede utilizar una vez por programa, sea temporizador o sea contador. No utilizar el mismo número de TC dos veces, incluso para instrucciones diferentes. El número de TC se utiliza para crear temporizadores y contadores, así como para acceder a valores presentes (PVs) e Indicadores de finalización. Si el número de TC se designa para datos de canal, accederá al valor presente (PV); si se utiliza como dato de bit, accede al indicador de finalización para el temporizador/ contador. El indicador de finalización se pone a ON cuando el PV del temporizador/contador utilizado llega a 0. UNIDADES DE MEMORIA Las unidades de memoria en las que podemos trabajar son: Denominación. Bit Byte Palabra o Canal Doble palabra PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Valor 0ó1 8 bits 2 bytes o 16 bits 4 bytes o 32 bits Página 22 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 DIRECCIONAMIENTO El formato de las direcciones de memoria del autómata comprende dos dígitos Separados por un punto, indicando el número de canal y el bit (XXX.YY) En caso de necesidad, se indicará el área de memoria a que pertenece: XXX YY Número de canal de (registro) Número de bit (entre 00 y 15) Ejemplos: 155.05=Canal 155, bit 05 HR 12.5= Canal 12, bit 15 del area HR 2.5.4 ESTRUCTURA EXTERNA Introducción El término estructura externa o configuración externa de un autómata programable industrial se refiere al aspecto físico exterior del mismo, bloques o elementos en que está dividido. Actualmente son tres las estructuras más significativas que existen en el mercado: Estructura compacta. Estructura semimodular. ( Estructura Americana) Estructura modular. (Estructura Europea) Estructura compacta Este tipo de autómatas se distingue por presentar en un solo bloque todos sus elementos, esto es, fuente de alimentación, CPU, memorias, entradas/salidas, etc.. Son los autómatas de gama baja o nanoautómatas los que suelen tener una estructura compacta. Su potencia de proceso suele ser muy limitada dedicándose a controlar máquinas muy pequeñas o cuadros de mando. FIGURA 2.5 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 23 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Estructura semimodular Se caracteriza por separar las E/S del resto del autómata, de tal forma que en un bloque compacto están reunidas las CPU, memoria de usuario o de programa y fuente de alimentación y separadamente las unidades de E/S . Son los autómatas de gama media los que suelen tener una estructura semimodular (Americana). Estructura modular Su característica principal es la de que existe un módulo para cada uno de los diferentes elementos que componen el autómata como puede ser una fuente de alimentación, CPU, E/S, etc. La sujeción de los mismos se hace por carril DIN, placa perforada o sobre RACK, en donde va alojado el BUS externo de unión de los distintos módulos que lo componen. Son los autómatas de gama alta los que suelen tener una estructura modular, que permiten una gran flexibilidad en su constitución. 2.5.5 SUSTITUCIÓN DE LA BATERIA Las CPUs CQM1 contienen un set de batería 3G2A9-BAT08, que debe cambiarse cuando haya transcurrido su vida útil que es, bajo condiciones normales, aproximadamente 5 años. A temperaturas elevadas se reduce la vida útil. Cuando desciende la tensión de la batería, se produce un error de batería que hace que el indicador ALARM/ERROR parpadee y que se ponga a ON SR 25308; además genera un mensaje de error que puede visualizarse en dispositivos de programación. En el momento de generarse el error de batería se dispone de una semana para reemplazarla. Atención: El plazo para sustituir la batería es de una semana desde que se genere un error de batería. Disponer siempre de un juego de batería, pues tendrá dificultades para obtener uno en dicho plazo. Si la batería no se sustituye en el tiempo indicado, se pueden perder el programa de usuario y otros datos. Proceder como se indica a continuación para sustituir la batería. El proceso completo se debe finalizar en cinco minutos después de desconectar la alimentación del CQM1 para asegurar la protección de la memoria. 1, 2, 3... 1. Desconectar la alimentación del CQM1 ó Si el CQM1 no está en ON, conectarlo durante al menos un minuto y luego desconectarlo. Nota: Si la alimentación no está conectada durante al menos un minuto antes de sustituir la batería, el condensador que respalda la memoria cuando se quita la batería no estará totalmente cargado y se pueden perder datos de la memoria antes de instalar la nueva batería. 2. Abrir el compartimento en la parte superior izquierda de la CPU y extraer con cuidado la batería. 3. Quitar el conector de batería. 4. Conectar la nueva batería, colocarla en el compartimento y cerrar la tapa. El error de batería se borrará automáticamente cuando se inserte una nueva batería. PELIGRO No cortocircuitar nunca los terminales de la batería; no cargar nunca la batería; no desensamblarla; y nunca calentarla o quemarla. Hacerlo puede causar fuga de material de la batería o explosión con posibles daños para personas o cosas. 2.5.6 INDICADORES Los indicadores de la CPU informan de la operación general del PLC, aunque no sustituyen a los indicadores y bits de error dispuestos en las áreas de memoria para utilizar en programación. A continuación se muestran los indicadores de la CPU y se describen en la tabla que sigue. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 24 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Figura 2.5.6 A continuación se muestran los indicadores 2.6 MODOS DE OPERACIÓN Los modos de operación son la forma de trabajar que tiene la CPU del PLC y son modos de programa, modo monitor y modo run. El modo programa sirve para realizar tareas previas a la ejecución del programa: Cambio de parámetros iníciales o de operación como la configuración de la CPU y/o sus unidades periféricas. Escritura, transferencia o revisión del programa. Forzado de los bits de E/S a set o a reset. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 25 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 El modo monitor solo se usa para depurar el programa y realizar tareas del tipo: Edición del programa. Monitorizar áreas de memoria durante la operación. Forzar los bits de E/S a set o a reset. Para depurar. En nuestro caso, para que las simulaciones se puedan realizar se tiene que estar en este modo. El modo run es cuando el programa se ejecuta en condiciones normales de tiempo de ciclo. Es el modo de operación en servicio normal del PLC. No se puede realizar acciones de cambio de parámetros o configuración, forzado de bits, cambiar PV (valor presente). 2.6 DIFERENCIAS Y COMPARACIONES CON OTROS PLC´S La orientación comercial, hoy en día, amplía los criterios de selección de un PLC, nuevas estrategias de marketing y desarrollo tecnológico han evolucionado el giro de este negocio. La siguiente lista muestra las diferentes marcas de PLC, más comerciales en Mexico y el mundo: - Siemens Vipa Allen Bradley Schneider Electric Festo General Electric Mitsubishi Hitachi Omron Ahora se hará una descripción de las ventajas y desventajas de las principales marcas de PLC: Siemens: - Ventajas: Es una marca alemana de gran confiabilidad, presenta gran robustez frente a condiciones no óptimas (polvo, humedad, armónicos, picos de voltaje, fluctuaciones de la red,etc.). En un próximo Slideshare veremos el tema de las protecciones eléctricas para un Mantenimiento de Clase Mundial. Tiene un Lenguaje de programación muy versátil, que le permite una mayor funcionalidad de su software de programación: STEP 7, en el cual se puede programar al PLC en diferentes lenguajes: KOP (Ladder), FUP (Diagrama de Funciones), AWL (Lista de Instrucciones), GRAPH (Lenguaje Gráfico secuencial). Mejor interacción con sus protocolos de comunicación propietarios: Profibus y Profinet. Hoy en día el protocolo Profibus es muy usado en la comunicación de variadores de frecuencia de las diferentes marcas que han adaptado este protocolo. Mejor interacción con su software SCADA propietario WinCC, en general es compatible con otros software SCADA como Intouch, InduSoft Web Studio, etc., pero hago incapié en su librería Java S7 Beans, cuya funcionalidad es muy útil para programadores en Java que deseen realizar aplicaciones SCADA web. Cabe señalar que Java es lenguaje de programación del futuro, ya lo usan muchos softwares, pero esto es otro tema de un futuro SlideShare. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 26 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Comercialmente tiene una ventaja significativa, esta marca tiene muchos clones, es decir desarrollos tecnológicos 100% compatibles con todas sus interfaces, a tal punto que es tan simple como sacar una parte y cambiarla por una clonada. Pero hago incapié en una marca en especial: VIPA, cosa que veremos más adelante. Pero pongámoslo simple, si por algún motivo los precios de sus productos originales Siemens se incrementan en un futuro, no habrá ningún inconveniente en tomar una estrategia alternativa, como cambiar de marca de PLC: VIPA, sin hacer cambio alguno en la parte eléctrica y minimizando costos. Estratégicamente hablando, Siemens es una marca tan conocida que lo enseñan en las diferentes universidades e institutos como UNI, TECSUP, SENATI,etc. Así que su programación es asequible a ingenieros y técnicos juniors y la empresa se ahorrará en capacitaciones básicas. Esta marca tiene una representación en Perú, lo cual permite mantener stocks de sus módulos, CPU, cables Profibus, conexiones, etc. Esta marca ha adoptado sus estrategias comerciales para el ingreso al mercado industrial, con la metodología: Solution Partner, que son empresas de ingeniería y/o consultoría de su representada Siemens, que realizan venta de repuestos y proyectos de automatización con la forma: “llave en mano” u otra que estime conveniente. Ha abarcado una amplia gama de aplicaciones, desde las simples hasta las complejas, con sus desarrollos tecnológicos: LOGO, S7-200, S7-300 y S7-400. Desventajas: χ Su alta confiabilidad lo hace costoso, más aún si se trata de una tecnología SIL1 o SIL2. χ Su software STEP 7, tiene un tiempo lento de refresh en pantalla del programa del PLC, lo cual para algunos ingenieros y técnicos es algo molestoso, al momento de resolver problemas. Observaciones: Muchas veces en los proyectos de automatización, los Solution Partners suelen minimizar los precios de los equipos para el proyecto, que les proporciona la filial Siemens para que tengan un margen de ganancia. Pero cuando el equipo falla luego de la garantía, los precios son los normales y en este caso Siemens es costoso. Pero debido a esta jerarquía de distribución de sus productos, es posible abaratar precios con los “dealers” y “brokers”, en el negocio de las importaciones, esto será descrito en otro Slideshare. Como se trata de una marca muy popular, en el mundo es posible encontrar muchos clones, pero estos clones de sus productos no tienen el mismo perfomance que el original; pero tomando medidas preventivas, es posible tener un buen desempeño del PLC clonado, minimizando costos. Aplicaciones: • • Debido a su versatilidad de sus lenguajes de programación (KOP, FUP, AWL); es muy fácil programarlo en procesos complejos como: Trenes de Laminación, Trenes de papel, de plásticos, de tela; en donde intervienen gran cantidad de motores con encoders o resolvers y sensores, aplicando control de torque, de velocidad y otros dependiendo del proceso. En general, para cualquier proceso, debido a sus diversos desarrollos tecnológicos. VIPA: Ventajas: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 27 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Es una marca alemana, es un clon de la marca Siemens. Mejor desarrollo tecnológico, este PLC usa un procesador de mayor velocidad que el de Siemens lo cual lo hace favorable para una mayor frecuencia de muestreo del PI-System y SCADA, sin saturar el PLC. Además ha desarrollado módulos especializados para el Procesamiento Digital de Imágenes (DSP) para procesamiento de señales de sensores de cámara CCD o CMOS, entre otros. Es 100% compatible con el desarrollo de Siemens, es decir se programa con su mismo software STEP 7, por lo tanto posee todas las ventajas de la funcionalidad de Siemens. Menor costo que Siemens. Desventajas: No tiene una alta difusión en el mercado industrial y su representante en Perú no maneja stocks de todas las familias de sus equipos. Su software STEP 7, tiene un tiempo lento de refresh en pantalla del programa del PLC, lo cual para algunos ingenieros y técnicos es algo molestoso, al momento de resolver problemas. Observaciones: Como el representante no tiene stock, se puede usar a los “dealers” para importación directa con la casa matriz, vía aérea, minimizando tiempos de entrega. • Aplicaciones: Ídem a Siemens. Allen Bradley: Ventajas: Es una marca confiable y de buen desempeño, cuyo principal mercado es Oil & Gas, debido a su bajo coste en la tecnología SIL1, SIL2 y hasta SIL3. Bajo coste a comparación de Siemens. Su lenguaje de programación es simple (Ladder y Bloques funcionales). Su software de programación: RSLogix tiene una interfaz muy buena y muy intuitiva. Mejor interacción con sus protocolos de comunicación propietarios: DeviceNet. Hoy en día el protocolo DeviceNet es usado en la comunicación de variadores de frecuencia de las diferentes marcas que han adaptado este protocolo. Estratégicamente hablando, Allen Bradley es una marca tan conocida que lo enseñan en las diferentes universidades e institutos como PUCP, TECSUP, SENATI,etc. Así que su programación es asequible a ingenieros y técnicos juniors y la empresa se ahorrará en capacitaciones básicas. Su software SCADA propietario RSView, ofrece funcionalidades muy compatibles con Visual Basic y Base de Datos SQL Server. Pero estos PLC también son posibles monitorearlos con otros SCADAs como Intouch, etc. Esta marca tiene una representación en Perú, lo cual permite mantener stocks de sus módulos, CPU, cables ControlNet, conexiones, etc. Esta marca ha adoptado sus estrategias comerciales para el ingreso al mercado industrial, con la metodología: Solution Provider, que son empresas de ingeniería y/o consultoría de su representada Allen Bradley, que realizan venta de repuestos y proyectos de automatización con la forma: “llave en mano” u otra que estime conveniente. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 28 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Ha abarcado una amplia gama de aplicaciones, desde las simples hasta las complejas, con sus desarrollos tecnológicos: Flex I/O, MicroLogix, ControlLogix. Desventajas: χ No tiene clones, así que una vez realizado el proyecto con este PLC, no hay posibilidad de migración de marca, así que el incremento del precio dependerá del fabricante. Aplicaciones: Su desarrollo en la tecnología SIL que aplica un grado de redundancia en sus componentes electrónicos, que le permiten seguir trabajando ante falla de una de sus partes, lo cual le da extrema confiabilidad, según el grado SIL; se aplica en procesos críticos sean explosivos, inflamables, corrosivos o tóxicos, donde la seguridad es primordial. Por eso, es muy usado en el rubro Oil & Gas. En general para todo tipo de proceso simple. Tecnología Cerrada: También hay que tener cuidado en máquinas que llegan a un punto de ser tecnológicamente cerradas, es decir existen fabricantes que construyen la maquinaria y la parte eléctrica es desarrollada por ellos, diseñan PLCs, variadores, etc. de su propia marca, para uso exclusivo de sus maquinarias. Esto crea un círculo vicioso y dependencia del fabricante, ya que sus repuestos no son comerciales, solo los puede vender su casa matriz y sólo ellos ponen el precio. Por ejemplo la marca Trutzschler. CAPITULO 3. INTRODUCCIÓN A CX - PROGRAMMER 3.1 INTRODUCCION. CX-Programmer es el programador de los autómatas programables de Omron. Permite programar todos los modelos, desde micro-PLC hasta la nueva serie CS de gama alta. Además de un entorno de programación exhaustivo, CX-Programmer proporciona todas las herramientas necesarias para proyectar, probar y depurar cualquier sistema de automatización 3.2 OBJETIVO CX-Programmer es un programa que se encarga de implementar algoritmos asociados a los modelos de PLCs OMRON, por lo tanto, es necesario configurar el tipo de PLC donde vamos a volcar el programa y la clase de comunicación con el terminal. Esta guía pretende dar a el alumno los conocimientos más básicos para la programación de un controlador lógico secuencia en el PLC CQM1H de Omron, usando el software CX-Programmer (CX-P). Los pasos básicos de la programación de un PLC usando el CX-P que se describen en esta guía son: Creación de símbolos. Edición el diagrama de contactos. Compilación del programa. Transferencia del programa al PLC. Monitorización del program PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 29 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.3 PUESTA EN MARCHA. Barra de tareas de Windows [Inicio] [Programas] [Omron] [CX-One] [CX-Programmer] [CX-Programmer] Se muestra la pantalla inicial al arrancar este Cx- Programmer. 3.3.1 APERTURA DE UN NUEVO PROYECTO Y CONFIGURACION DE TIPO DE DISPOSITIVO. Dar un click en la barra de herramientas en la opción Nuevo o el siguiente símbolo Da click en el siguiente recuadro para configurar el tipo de dispositivo PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 30 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Selecciona el tipo de dispositivo y da click en Aceptar. Donde se selecciona el tipo de CPU de nuestro autómata, en este caso CQM1H. El resto de parámetros se dejan como aparecen por defecto. Mediante la opción de menú “API | Editar | Configuración” de la ventana principal del CX-P se tiene acceso a la ventana de configuración de API, donde se pueden especificar otros parámetros del API, como puertos, interrupciones, etc. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 31 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.3.2 Ventana Principal Aquí se explica cada función de la ventana principal. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 32 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.3.3 SECCIÓN 3.3.4 ENTRONO DE TRABAJO Se dispone de una barra de Menú, barra de iconos, área del editor de escalera o diagrama de relees (ladder) , ventana de resultados de compilación, búsqueda o transferencia o ventana de visualización del contenido de las variables.(ventana de vigilancia) y la carpeta del proyecto. Cx_Programmer utiliza dos formatos de fichero: .CXP donde se almacena el proyecto, y .CXT correspondiente al fichero texto generado por la herramienta de conversión. El fichero de proyecto contiene uno o varios programas y la información relativa a cada PLC. Los programas que componen un proyecto pueden referirse a PLC`s de diferentes familias. Iconos: Buscar, (Valores, comentarios, direcciones etc...) y Remplazar (Valores, direcciones, comentarios etc.) Activación/Desactivación de la comunicación on line con el PLC y Alternar monitorización del PLC (en caso de varios PLC) Pausa sobre disparo / Pausa Transferir al PLC, Transferir desde el PLC, Comparar con PLC. Modo Programa / Modo Depuración / Modo Monitor / Modo Run. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 33 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Monitorización Diferencial / Seguimiento de Datos. Reducir / Aumentar Alternar Cuadrícula / Mostrar Comentarios / Mostrar anotaciones de líneas de instrucción Modo Selección. Nuevo Contacto. Nuevo Contacto Cerrado. Nueva Línea Vertical. Nueva Línea Horizontal. Nueva Bobina. Nueva Bobina Cerrada. Nueva Instrucción de PLC. Alternar Área de Trabajo del proyecto. Alternar Ventana de Salida. Alternar Ventana de Monitorización de Variables. Mostrar Herramienta de referencia de dirección. Mostrar Propiedades. Alternar Área de trabajo del Proyecto. Alternar Área de Salida. Alternar ventana de Monitorización de Variable. Mostrar Herramienta de referencia de dirección. Mostrar Propiedades. 3.4 CREACIÓN DE PROGRAMAS Después de comprobar que el cursor se encuentra en la parte superior izquierda de la ventana de diagrama de relés, inicie la programación. 3.4.1 Entrada de Contacto Normalmente Abierto. Pulse C para abrir el cuadro de dialogo –Nuevo Contacto- -Se puede omitir el 0 del digito superior de una dirección. A continuación aparecerá la siguiente ventana. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 34 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 -Deberá especificar el nombre del Contacto. 3.4.2 ENTRADA DE BOBINA Pulse [O] en el teclado para abrir el cuadro de diálogo [Nueva bobina]. Pulse [R] para normalizar una línea de programa. Las líneas de programa también se normalizan cuando se mueve el cursor a la celda de color azul invertido pulsando las teclas de flechas del teclado o con el ratón. [Referencia] 1. Pulse [Alt]+[Y]. Puede alternar entre mostrar u ocultar el comentario de símbolo. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 35 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.4.3 ENTRADA CONTACTO NORMALMENTE CERRADO Pulse “/” en el teclado para mostrar el cuadro de diálogo [Nuevo contacto cerrado]. 3.4.4. ENTRADA DE VERTICAL…DESCENDENTE Pulse [Alt]+[v] PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 36 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.4.5 ENTRADA DE CONTACTOS DIFERENCIALES... ASCENDENTE DIFU Volvemos a teclear una instrucción y escribimos DIFU para que sea contacto ascendente y dar click en aceptar. 3.4.6 ENTRADA DE CONTACTOS DIFERENCIALES…DESCENDENTE DIFD &14 Para obtener esta instrucción volver a repetir los pasos anteriores pero ahora en la dirección escribiremos DIFD (Differientiate Down) 3.5 INSTRUCCIONES AVANZADAS 1 - ENTRADA DE CADENAS Mostrar el cuadro de diálogo [Nueva instrucción Introduzca una instrucción y su operando Introduzca un comentario PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 37 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H UNAM 2013 Página 38 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.5 ENTRADA DE INSTRUCCIONES AVANZADAS 1 - FUNCIONES ÚTILES SE ENUMERAN LOS PLC`S QUE ADMITEN LA INSTRUCCIÓN APLICABLE PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 39 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Entrada de un relé auxiliar - Bit de pulso de reloj de 1.0 segundos Mostrar el cuadro de diálogo [Nuevo contacto]. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 40 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.5.1. ENTRADA DE UNA LÍNEA DE PROGRAMA OR 3.5.2. ENTRADA DE INSTRUCCIONES DE TEMPORIZADOR Entrada de un bit de temporizador PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 41 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Entrada de una instrucción de temporizador I ENT R Finalmente observamos una bobina (4.01) después del contacto del temporizador que se activara o dará salida cuando transcurra el tiempo del temporizador. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 42 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.5.3 ENTRADA DE INSTRUCCIONES DE CONTADOR Entrada de un bit de contador Finalmente observamos una bobina (4.02) después del contacto del contador que se activara o dará salida cuando termine el conteo del contador. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 43 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.5.4. ENTRADA DE LA INSTRUCCIÓN END Al crear un nuevo proyecto, se genera automáticamente una sección con sólo una instrucción END. No es necesario introducir una instrucción END. Nota: La sección END no se genera automáticamente al cargar un programa creado con CX-Programmer versión 2 o anterior. 3.6 OPERACIÓN ON LINE 3.6.1 Comprobación de errores del programa (compilar) Antes de transferir el programa, compruebe los errores. Los errores y las direcciones se muestran en la ventana de salida. Haga doble clic en un error mostrado y el cursor del diagrama de relés irá a la ubicación del error correspondiente y la línea de programa con error se mostrará en color rojo. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 44 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 La ventana de salida se abre automáticamente al comprobar el programa. El cursor se mueve a la ubicación del error pulsando la tecla J o F4. La ventana de salida se cierra al pulsar la tecla ESC. 3.6.2 PONER EN ONLINE CX-Programmer proporciona tres métodos de conexión según el uso. On line Normal. Permite ponerse on-line con un PLC del tipo de dispositivo y método especificados al abrir un proyecto. Online automático. Reconoce automáticamente el PLC conectado y permite ponerse online con un PLC con un solo botón. -> Carga todos los datos, como programas, desde el PLC Online con Simulador. Permite ir on-line con cx-simulator con un solo botón ( se necesita instalar Cx- Simulator) Para poder usar esta función es preciso tener instalado el programa CX-Simulator, versión 1.3 o posterior. CX-Simulator es compatible con los PLC de la serie CS/CJ/CP/NSJ Por lo tanto este icono, aparecerá deshabilitado para nuestro PLC ya que pertenece a otra serie. 3.6.3 TRANSFIRIENDO EL PROGRAMA AL PLC Antes de que el programa sea cargado al autómata debemos verificar que la información del PLC contenida en nuestro proyecto es correcta. De no ser así pueden aparecer errores. Para transferir el programa al autómata: 1. Salvar el programa. 2. Realizar la conexión física entre el PC y el autómata. En nuestro caso por puerto PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 45 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Serie. 3. Activar la conexión del CX-P con el autómata pulsando el botón 4. Seleccionar el programa en el “área de proyecto” 5. Poner el PLC en modo Programación pulsando en botón 6. Pulsar el botón de Transferir al PLC pulsar (trabajo on-line). . . En el cuadro “Opciones de descarga” seleccionar la opción “Programas” y Ahora el programa está cargado en el PLC. 3.6.4 MONITORIZACIÓN DEL PROGRAMA Una vez que el programa ha sido cargado al autómata, puede ser monitorizado durante su ejecución. Cuando se presiona el botón de Trabajo on-line en el proceso de transferencia de un programa al API, la opción de monitorización se activa automáticamente. Por tanto, al final de la transferencia el CX-P comienza a monitorizar el programa. Si en algún momento el programa no está siendo monitorizado y deseamos monitorizarlo debemos: 1. Seleccionar en el “área de proyecto” el PLC que queremos monitorizar. 2. Pulsar el botón “Alternar Monitorización de PLC” en la barra de herramientas. 3. Pulsar el botón Modo Monitor , o Modo Run en la barra de herramientas. A partir de este momento podemos seguir la evolución de programa en el “área de programa”: las conexiones activas son resaltadas en color verde y los valores de las variables se incrementan o decrementan. Para la monitorización de un programa también podemos usar la “Ventana de Vigilancia” pulsando el botón de la barra de herramientas. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 46 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Esta ventana muestra entre otra información, los valores de los símbolos. Para insertar un símbolo en esta ventana: 1. Hacer doble clic en cualquier sitio de la ventana. 2. En el cuadro “Editar diálogo” escribir el Nombre o la dirección de la variable. Si se desea, pulsando el botón se tiene se abre el cuadro “Buscar símbolo”, una forma fácil de buscar cualquiera de los símbolos usados en nuestro programa. NOTA: Los valores de los símbolos se visualizan de acuerdo su tipo. Para visualizar el contenido de los datos en un formato hexagecimal simple pulsar el botón 3.6.5 FORZAR ON/OFF Los contactos y las bobinas se fuerzan a on/off desde CX-Programmer. Después de forzar a on/off los bits/bobinas, el estado forzado se retiene hasta que se cancela o se realizan procedimientos inversos de on/off. El estado no cambia por una entrada externa o el resultado operativo del programa. Además, las operaciones de forzado no se activan cuando el PLC está en modo Run. 3.6.6 CAMBIO DEL VALOR SELECCIONADO DEL TEMPORIZADOR El valor seleccionado de un temporizador se cambia mientras está en ejecución la CPU (Sólo en el modo de monitorización). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 47 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CAPÍTULO 4. INSTRUCCIONES DE PROGRAMACIÓN Y DIAGRAMA DE RELÉS. 4.1 TERMINOLOGÍA La mayoría de las instrucciones tienen uno o varios operandos asociados. Los operandos indican o suministran los datos sobre los que se ejecutará la instrucción. En ciertas ocasiones éstos se especifican como valores numéricos, pero lo normal es que sean direcciones de canales o bits que contienen los datos a utilizar. Por ejemplo, una instrucción MOVE que tiene asignado como primer operando el canal 00, moverá el contenido de dicho canal a otro lugar. Este otro lugar se designará como un operando. Un bit cuya dirección se asigna aun operando se denomina bit operando; un canal cuya dirección se asigna a un operando se denomina canal operando. Cuando se asigna una constante como operando, se ha de escribir delante el caracter # para indicar que no es una dirección. 4.2 TÉRMINOS BÁSICOS Condiciones Normalmente abierto y Normalmente cerrados. Toda condición de un diagrama de relés es ON u OFF dependiendo del estado del bit operando asignado. Una condición normalmente abierta está en ON si el bit asignado está en ON, y en OFF si el bit está en OFF. Una condición normalmente cerrada está en ON si el bit asignado está en OFF, y en OFF si el bit está en ON. Generalizando, se utiliza una condición normalmente abierta si desea hacer algo cuando un bit esté en ON, y utiliza una condición normalmente cerrada si se ha de ejecutar una acción cuando un bit esté en OFF. Condiciones de ejecución En diagrama de relés, la condición final bajo la cual se ejecutará una instrucción, se determina mediante la combinación de las condiciones ON u OFF que la preceden. Esta condición final, ON u OFF, se denomina condición de ejecución para la instrucción. Todas las instrucciones a excepción de las instrucciones LOAD, tienen condiciones de ejecución. Bits operando Los operandos para cualquiera de las instrucciones pueden ser bits de E/S, de trabajo, DR, o dedicados. Esto significa que las condiciones en un diagrama de relés, pueden ser determinadas por los estados de E/S, estado de indicadores, estados contenidos en bits de trabajo, estados de temporizadores/contadores, etc. Bloques lógicos PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 48 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 La correspondencia entre condiciones e instrucciones, se determina por la relación entre las condiciones contenidas en las líneas de instrucción que las conectan. Todo grupo de instrucciones unidas para crear un resultado lógico, se denomina bloque lógico. Aunque se pueden escribir diagramas de relés sin analizar realmente bloques individuales, la comprensión de éstos es necesaria para programar eficazmente y es esencial cuando los programas se escriben en código nemónico. Bloque de instrucción Un bloque de instrucción consta de todas las instrucciones que están interconectadas a través del diagrama de relés. Un bloque de instrucción comprende por lo tanto, todas las instrucciones entre dos líneas consecutivas trazadas horizontalmente, que no corten a ninguna línea vertical. 4.3 PROCEDIMIENTO BÁSICO Existen varios pasos básicos en la escritura de un programa. 1. Determinar qué canales están disponibles como bits de trabajo y preparar una tabla en la que se los pueda situar tal y como se van a utilizar. 2. Preparar también tablas similares de temporizadores/contadores y saltos. Recordar que la función de un TIM/CNT sólo se puede definir una vez por programa; los números de salto 00 a 99 sólo se pueden utilizar una vez cada uno de ellos. (Los números de TC se describen en 5—15 Instrucciones Temporizador y Contador, los números de salto se describen posteriormente en esta sección). 3. Dibujar el diagrama de relés. 4. Escribir el programa en la CPU mediante el programa Cx- Programmer. 5. Compilar el programa para localizar los errores de sintaxis, y corregirlos. 6. Ejecutar el programa para detectar los posibles errores, y corregirlos. 7. Una vez instalado el sistema de control y preparado para utilizar, ejecutar el programa y realizar los ajustes finos necesarios. 4.4 CONTACTOS Y MARCAS OUT (Salida) Pone a ON el bit designado para una condición de ejecución ON y lo pone a OFF para una condición de ejecución OFF. Esto es, sólo si los contactos previos a la salida tienen continuidad, la salida se activará. OUT NOT (Salida negada) Pone a OFF el bit designado para una condición de ejecución ON y lo pone a ON para una condición de ejecución OFF. Esto es, la salida se activará sólo si los contactos previos no tienen continuidad. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 49 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 4.5 AND / OR / SALIDAS EN PARALELO AND (Contactos en serie) La función AND (Y), implica que deben cumplirse las condiciones simultáneamente para tener continuidad en la línea del programa. Eléctricamente equivale a disponer de dos contactos en serie. Pueden utilizarse indistintamente con las entradas o salidas negadas OR (contactos en paralelo) La función OR (O), implica que basta con que se cumpla una de las condiciones para tener continuidad en la línea del programa. Eléctricamente equivale a disponer de dos contactos en paralelo. Pueden utilizarse indistintamente con las entradas o salidas negadas. Salidas en paralelo Con las mismas condiciones de ejecución pueden ponerse múltiples salidas en paralelo, esto es, una misma condición del programa puede activar varias salidas de forma simultánea. (Nota: una misma condición puede activar más de una salida, lo que no está permitido es utilizar la misma salida en dos puntos distintos del programa). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 50 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H UNAM 2013 Página 51 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Programas ejemplo Las funciones AND y OR, así como las salidas en paralelo pueden combinarse. 4.6 ENCLAVAMIENTOS Podemos utilizar una salida, física o no, de forma similar a como se utilizan los contactos auxiliares de los contactores o relés para hacer un enclavamiento. De esta forma, bastará dar un pulso para activar una salida y con otro pulso, en otra entrada, para desactivarla. El programa será una traducción casi literal de un circuito eléctrico, utilizando una marca de la propia salida en paralelo (función OR) con el pulsador de marcha, y los pulsadores de marcha y paro conectados en serie (función AND). 4.6.1 ENCLAVAMIENTOS INSTRUCCIONES KEEP (11), SET/RESET Keep se utiliza para simular un relé de enclavamiento. Esta instrucción tiene dos entradas de control: SET y RESET. KEEP (mantener) Esta función realiza el enclavamiento de un bit, activado por una entrada de set (S) y desactivado por una entrada de reset (R). Es equivalente al ejemplo anterior, pero resumido en una única función. En caso de recibir señales simultáneas por ambas entradas, siempre predomina el reset sobre el set. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 52 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 SET: Cuando la condición de esta entrada se pone a ON, el bit especificado en el KEEP se pone a ON. RESET: Cuando la condición de esta entrada se pone a ON, el bit especificado en el KEEP se pone a OFF, independientemente del estado de la entrada SET En caso de recibir señales simultáneas por ambas entradas, siempre predomina el reset sobre el set. 4.7 TEMPORIZADORES Temporizadores. Los temporizadores son instrucciones que aguardan una predeterminada cantidad de tiempo antes de ejecutar una acción. Existen diferentes tipos de temporizadores según el fabricante. Los más comunes son los siguientes: •Temporizadores al trabajo (On-Delay timer) PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 53 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 - Este tipo de temporizador simplemente retrasa el encendido. En otras palabras, después que un sensor (entrada) activa la temporización, el temporizador espera por un tiempo predeterminado antes de activar su salida. Este es el más común de los temporizadores y usualmente se denota como TON (timer on-delay), TIM (timer) o TMR (timer). • Temporizadores al reposo (Off-Delay timer) - Este temporizador retarda la desactivación de una salida. Por ejemplo, después que un sensor detecta un objetivo, se activa inmediatamente una salida, y luego cuando ya el sensor no esta detectando más el objetivo, la salida se mantiene encendida por un tiempo determinado antes de desactivarla. El símbolo para este tipo de temporizadores es TOF (timer off-delay) y es menos común que el temporizador ON-DELAY. •Temporizador acumulativo o de retención - Este tipo de temporizador requiere de dos entradas. Una de las entradas inicia la temporización y la otra la restaura a cero. La temporización de los mencionados anteriormente es restaurada a cero una vez que la entrada del sensor que los activa cambia de estado sin que haya concluido la temporización, mientras que este tipo de temporizador mantiene el tiempo de temporización que haya transcurrido cuando el mismo sea desactivado a mitad del ciclo de temporización. Por ejemplo, si se desea conocer cuanto tiempo estuvo un sensor activado durante el intervalo de una hora, hay que usar temporizador acumulativo ya que si se usan los ordinarios (on / off delay) el temporizador que lleva la cuenta del tiempo se mantendría reseteado cada vez que el sensor se desactive / active. Un símbolo para este tipo de temporizador es RTO (retentive timer) o TMRA (accumulating timer), TTIM, TTIMX. TIM (Temporizador 0,1s) Los temporizadores usados en los PLC´s se pueden comparar con los circuitos de temporización electromecánicos. En el ejemplo mostrado un interruptor normalmente abierto, s1, es usado como el temporizador TR1, que está ajustado para 5 segundos. TR1 es un temporizador ON dela<y, lo que significa que una vez que recibe una señal de habilitación, debe pasar una cantidad determinada de tiempo antes de que sus contactos puedan cambiar. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 54 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 4.8 CONTADORES U n contador es un elemento diseñado simplemente para contar eventos, sin embargo dependiendo del fabricante pueden existir en general tres tipos de contadores: Contadores ascendentes los cuales cuentan solamente ascendentemente (1, 2, 3, …) y que usualmente se denotan como CTU (count up); Contadores descendentes los cuales cuentan solamente descendentemente (9, 8,7, …) y que usualmente se denotan como CTD (count down); y Contadores bidireccionales los cuales cuentan tanto ascendente como descendentemente (1, 2,3, 4, 3, 2, 3, 4, 5,...) y que usualmente se denotan como UDC (up-down counter) o simplemente C. También, muchos fabricantes incluyen un número limitado de contadores de alta velocidad denotados usualmente como HSC (highspeed counter). Típicamente el contador rápido es un dispositivo del hardware del PLC, mientras que los contadores mencionados anteriormente son implementados mediante software. Es decir, mientras que los contadores ordinarios no existen físicamente sino que son simulados en el programa monitor del PLC, los contadores de alta velocidad si existen como elemento del hardware y funciona de esta manera en forma independiente del tiempo de scan del PLC. Los contadores usados en los PLC¨s comparar los valores de cuenta acumulada con valores prestablecidos (de preset) para controlar circuitos de funciones. Aplicaciones de control que usan contadores, comúnmente incluyen algunas de las siguientes funciones: Contar hasta alcanzar un valor prestablecido y hacer que un evento ocurra. Hacer que ocurra un evento hasta que el conteo llegue al valor del preset. Comparten la misma área de memoria, por lo que no podrá haber un temporizador con el mismo número que un contador. CNT / CNTR Contador (descontador) Contador reversible (+/-) 4.9 FLANCOS: DIFU / DIFD Los flancos ponen a ON un bit durante un ciclo de scan (el tiempo que tarda en completarse el programa), cuando la condición de ejecución (los bits de entrada a la instrucción) pasan de OFF a ON (flanco ascendente DIFU (13)) o de ON a OFF (flanco descendente DIFD(14)). Se utilizan cuando queremos dar únicamente un pulso de señal, independientemente del tiempo que el bit de entrada esté activo. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 55 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 DIFU: Manda un pulso cuando la entrada pasa de OFF a ON DIFD: Manda un pulso cuando la entrada pasa de ON a OFF Una flecha o una barra nos indican si de un contacto estamos usando el flanco. En los CJ y en los nuevos CP no es necesario definir el flanco, se puede usar directamente DIFFERENTIATE UP y DIFFERENTIATE DOWN Las instrucciones DIFFERENTIATE UP y DIFFERENTIATE DOWN se utilizan para poner a ON el bit operando durante un scan. La instrucción DIFFERENTIATE UP pone a ON el bit durante 1 scan después de que la condición de ejecución pase de OFF a ON; La instrucción DIFFERENTIATE DOWN pone a ON el bit durante 1 scan después de que la condición de ejecución pase de ON a OFF. Aquí, IR 01000 será puesto a ON durante un scan después de que IR 00000 se ponga a ON. La siguiente vez que se ejecute DIFU (13) 01000, IR 01000 se pondrá a OFF, independientemente del estado de IR 00000. Con la instrucción DIFFERENTIATE DOWN, IR 01001 será puesto a ON durante un ciclo de scan después de que IR 00001 se ponga a OFF (IR 01001 se mantendrá en OFF hasta entonces) y se pondrá a OFF la siguiente vez que se ejecute DIFD (14) 01001. 4.10 REGISTRO DE CORRIMIENTO O DESPLAZAMIENTO DE DATOS En muchas aplicaciones es necesario almacenar el estado de uno o varios eventos que han ocurrido previamente. En este caso el uso de registros o grupo de registros para formar un tren de bits que almacene el estado (on / off) de los eventos reseñados, es una técnica ventajosa. Cada nuevo cambio de estado se almacena la primera posición y los bits restantes avanzan una posición dentro del registro. El registro de desplazamiento se etiqueta con variados nombres: SFT (ShiFT),BSL (Bit Shift Left), SFR (Shift Forward Register) son algunos de los más comunes. Estos registros desplazan los bits hacia la izquierda. BSR (Bit Shift Right) y SFRN (Shift Forward Register Not) son algunos ejemplos de instrucciones que desplazan los bits hacia la derecha. Pocos fabricantes ofrecen registros de desplazamiento hacia la derecha; mientras que la mayoría ofrece registros de desplazamiento hacia la izquierda. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 56 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 St designa el canal de la derecha del registro de desplazamiento; E designa el de la izquierda. El registro de desplazamiento incluye los dos canales anteriores y todos los comprendidos entre ambos. El mismo canal puede designarse para St y E para crear un registro de desplazamiento de 16 bits (es decir, un canal). Cuando se activa la entrada de reset R (se pone a ON = 1), todos los bits en el registro de desplazamiento se pondrán a (OFF = 0) y el registro no operará hasta que R se ponga en OFF de nuevo. Ejemplo El siguiente ejemplo utiliza un bit de impulso de reloj de 1segundo (25502) de tal forma quela condición de ejecución producida por 00000 se desplaza en IR010 cada segundo. La salida 10000 se pone a ON cuando se desplaza un “1” en 01007. 4.11 INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTO DE DATOS: MOV / @MOV Mueve el contenido de S (Source = Origen) a D (Destination =Destino). El movimiento se realiza en la palabra completa, sin alterar el orden ni el contenido (en el caso de que se tratase de un canal o palabra completos). PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 57 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Una instrucción no diferencial (MOV) se ejecuta cada vez que se escanea. Una instrucción diferencial ascendente (@MOV) se ejecuta sólo una vez después de que su condición de ejecución pase de OFF a ON. Si la condición de ejecución no ha cambiado, o ha cambiado de ON a OFF, desde la última vez que fue escaneada la instrucción, ésta no se ejecutará. 4.12 INCREMENTAR/DECREMENTAR (BCD) Cuando la entrada de alimentación está activa, incrementará o decrementará el canal destino (Wd). Si no se utiliza en forma diferencial (@INC) / (@DEC), el valor del canal Wd aumentará o disminuirá a cada ciclo de scan (varias veces en un segundo, dependiendo del programa), por lo que habrá que combinarla con DIFU (flanco ascendente) o DIFD (flanco descendente) para que tome el valor una sola vez. 4.13 INSTRUCCIONES DE COMPARACIÓN 4.10.1 COMPARAR – CMP (20) PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 58 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Limitación Para comparar un valor con el PV de un temporizador o contador, el valor debe estar en BCD. Descripción Cuando la condición de ejecución es OFF, CMP (20) no se ejecuta. Cuando la condición de ejecución es ON, CMP (20) compara Cp1 y Cp2 y envía el resultado a los indicadores GR, EQ y LE en el área SR. Precauciones Indicadores Prestar atención si se colocan otras instrucciones entre CMP (20) y la operación que acceda a los indicadores EQ, LE y GR ya que puede cambiar el estado de dichos indicadores. ER: No existe el canal de DM direccionado indirectamente. (Contenido del canal *DM no está en BCD o se ha excedido el área de DM). EQ: ON si Cp1 es igual que Cp2. LE: ON si Cp1 es menor que Cp2. GR: ON si Cp1 es mayor que Cp2. Cuando se cumpla la condición establecida GT, EQ ó LT, se activará el bit correspondiente, actuando sobre la salida a que esté conectado. Esta instrucción está en TODOS los PLC de Omron. Comparamos el valor de un contador con el valor decimal #5, de forma que nos active una determinada salida en función del valor que tenga el contador (=, > ó < que 5) PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 59 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 4.14 CODIGO NEMÓNICO El diagrama de relés no se puede escribir directamente en el PLC mediante la consola de programación; se necesita el SYSWIN. Para escribirlo desde una consola de programación, antes es preciso convertirlo a código nemónico. En realidad se puede programar directamente en nemónico, pero no es recomendable para personal inexperto o para programas complejos. El programa se almacena en memoria en código nemónico. Dada la importancia de la consola de programación como dispositivo periférico y del código nemónico, lo vamos a describir junto con el diagrama de relés. Estructura de la memoria de programa El programa se graba en direcciones de la memoria de programa. Las direcciones en esta memoria, difieren de las de otras áreas de la memoria, dado que no todas las direcciones contienen necesariamente la misma cantidad de datos. Es más, cada dirección contiene una instrucción junto con todos los datos y operandos que requiere. Dado que algunas instrucciones no necesitan operandos, mientras que otras necesitan hasta 3 operandos, las direcciones de la memoria de programa pueden tener una longitud desde 1 hasta 4 palabras. La dirección inicial de memoria de programa es la 00000 y la última aquélla que agote la capacidad de la memoria. La primera palabra de cada dirección define la instrucción. La primera palabra también puede contener alguno de los datos utilizados por algunas instrucciones. Si una instrucción necesita un operando de un solo bit, se programa en la misma palabra que la instrucción. El resto de palabras ocupadas por una instrucción contiene los operandos que especifican qué datos se han de utilizar. Cuando se convierte a código nemónico, casi todas as instrucciones del diagrama de relés se escriben de la misma forma, una línea en cada palabra, igual como aparecen en los símbolos de diagramas de relés. A continuación se muestra un ejemplo de código nemónico. Las columnas de dirección e instrucción sólo se rellenan para el código nemónico de la instrucción. Para el resto de las líneas estas columnas se dejan en blanco. Si la instrucción no necesita definidor o bit operando, en la primera línea se Deja en blanco la columna de operando. Es muy útil tachar todos los espacios en blanco de la columna de operando (para todas las instrucciones que no necesitan bit operando) pues se puede chequear rápidamente si falta por escribir alguna dirección. En programación, las direcciones aparecen automáticamente, no siendo necesario escribirlas, a no ser que se desee otra ubicación para la instrucción. Cuando se pase a código nemónico, es preferible comenzar en la dirección de memoria 000, a no ser que exista una razón específica para comenzar en cualquier otra. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 60 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 4.15 BITS DE TRABAJO (RELÉS INTERNOS) En programación, es a menudo muy difícil combinar condiciones para producir condiciones de ejecución directamente. Esta dificultad se resuelve utilizando ciertos bits para controlar indirectamente otras instrucciones, es decir utilizando bits de trabajo. En ciertas ocasiones es necesario utilizar canales enteros (canales de trabajo) de estos bits. Los bits de trabajo no son transferidos a/o del PLC. Son bits seleccionados por el programador para facilitar su tarea. Los bits de E/S y otros dedicados no se pueden utilizar como bits de trabajo. Todos los bits en el área de IR que no estén asignados como bits de E/S y ciertos bits no utilizados del área AR se pueden utilizar como bits de trabajo. Registrar exactamente cómo y dónde utiliza los bits de trabajo. Esto le ayudará en la planificación y escritura del programa y también en las operaciones de depuración de programas. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 61 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CAPITULO 5. EJERCICIOS PROPUESTOS PRACTICA 1: Principales equipos utilizados en la automatización OBJETIVO: Que el alumno conozca las características y componentes principales para la automatización y las pueda identificar. Desarrollo Protecciones Fusibles Los fusibles son una sección de hilo mas fino que los conductores nórmales colocado a la entrada del circuito a proteger. Para que sea la parte que más se caliente, y por lo tanto, la primera en fundirse. Llamando I, a la intensidad a la que se va afundir el fusible, se clasifican según la intensidad que ha de atravesarlos para que fundan en un segundo. Relé Térmico Son dispositivos de protección destinados a detectar sobre intensidades por medio de un elemento térmico, normalmente lámina bimetálica compuesta por dos aleaciones con diferente coeficiente de dilatación. Al ser recorrida por la corriente de carga se calienta dilatándose más un metal que el otro, lo que obliga a curvearse activando los contactos que lleva asociados. Normalmente disponen de un contacto Normalmente abierto y uno normalmente cerrado. Un relé térmico actúa asociado a un contactor y protege a un motor frente a sobre intensidades producidas por: Sobrecargas Arranques demasiado largos Ciclos paro. Arranque frecuentes Agarrotamiento mecánico del rotor PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 62 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Interruptor Automático Tienen la ventaja de que no hay que reponerlos. Cuando desconectan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Constan de un disparador magnético formado por una bobina que actúa sobre un contacto móvil cuando la intensidad es muy superior a su valor nominal. Este elemento protege la instalación contra cortocircuitos, actuando de forma muy rápida cuando la intensidad es muy elevada. Pulsadores: Sus contactos son activados al ejercer presión sobre la cabeza. Una misma cabeza puede activar simultáneamente varios contactos, que pueden ser NC o NO. Siempre se dibujan en la posición inicial de reposo. Se denominan mediante la letra “S” y a sus contactes se asignan dos cifras: la primera indica el número de orden de contacto y la segunda es 1-2 para los NC y 3-4 para los NO. Pulsador con enclavamiento: es un pulsador que mantiene activados sus contactos después de ser pulsado y solo libera en la siguiente pulsación, es decir, invierte sus contactos con cada pulsación. Pulsador de emergencia: suele se un pulsador muy grande y rojo con forma de seta. Funciona por enclavamiento y solo recupera su posición inicial al hacer girar su cabeza. Se utiliza para paradas de emergencia. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 63 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Interruptores. Los interruptores tienen dos posiciones que se pueden intercambiar basculando o girando la maneta de mando. A los interruptores se les pueden asociar unos o varios contactos, tanto Normalmente cerrados (NC) como Normalmente Abiertos (NO) Los interruptores de mando se asocian a contactores que son lo encargados de abrir y cerrar los circuitos de potencia, pero también existen interruptores rotativos de portencia que permiten actuar directamente sobre cargas de pequeña potencia en el circuito de fuerza, por lo cual poseen contactos mas robustos, Conmutadores. Son interruptores con más de dos posiciones estables. Es bastante habitual el de tres posiciones con el paro en el centro. También existen versiones de potencia de este dispositivo: Inversión de giro de pequeños motores Arranque en estrella-triangulo Conmutacion de las líneas para la medida en trifásica con un único voltimetro. Finales de Carrera. Los detectores electromecánicos, también denominados interruptores de posición o finales de carrera, se activan por contacto físico con la pieza que deben detectar, a través de sus múltiples modelos de cabezales: basculante de varilla, de botón etc... También se incluye aquí aquellos a los que se acopla un flotador y que son activados por la presión del nivel líquido sobre el flotador. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 64 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Detectores de Proximidad Los detectores de proximidad no tienen partes móviles y no necesitan entrar en contacto directo con el objeto que tienen que detectar, aunque si debe estar a una distancia muy próxima. Son estancos, permiten elevadas frecuencias de conmutación y su duración es casi limitada. Detectores Inductivos Detectan el paso de objetos metálicos en sus proximidades (hierro, aluminio, laton. Cobre..) Detectores Capacitivos Detectan la presencia de cualquier objeto o distancia ya sea conductor o aislante (liquido, plástico, polvo, etc.) la sustancia hace variara la capacidad de un condensador interno, provocando la conmutación. Células Fotoeléctricas: Constan de un dispositivo que emite un rayo de luz (emisor) normalmente no visible (infrarroja), que es recibido por otro dispositivo (receptor). Cualquier interrupción en la recepción del rayo de luz es interpretada como una señal para activar los contactos, En ocasiones de integran emisor y receptor en un mismo aparato, siendo necesario un espejo que refleje el rayo de luz. De más fácil instalación, suele tener menos alcance. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 65 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Contactores: Son dispositivos de conmutación constituidos por grupos de contactos eléctricos accionados por un electroimán. Los contactos son arrastrados por el electroimán al alimentar este por los bornes A1 y A2 y regresan a su posición inicial mediante un resorte. Un contactor puede tener contactos principales o polos, que son los que conmutan la carga (motores, resistencias….) y también contactos auxiliares, que conmutan elementos del circuito de mando (bobinas de contactores, pilotos de señalización..) o realizan funciones de enclavamientos, temporización, etc. Contacor Principal (KM) Es aquel cuyos contactos van a formar parte del circuito de fuerza y por tanto van a manejar las cargas que se desean controlar. Contactor Auxiliar (KA) Es aquel cuyos contactos van a formar parte del circuito de mando y por tanto solo van a controlar las bobinas de los contactores principales. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 66 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 2: Practicas con relevadores Objetivo: Que el alumno conozca como se conectan físicamente los equipos en un proceso de automatización. Desarrollo: Se desea encender el motor de una escalera eléctrica en un centro comercial con tan solo un botón. A continuación se describe en un diagrama el funcionamiento del automatismo. Como podemos observar, al pulsar nuestro botón SB1 enclavamos automáticamente el circuito por lo tanto la bobina KM1 queda energizada permitiendo hacer funcionar sus contactos y ayudando a cerrar nuestra circuito de potencia que automatizara la escalera. Al operar el botón de paro prendera una luz roja avisando que la escalera esta fuera de funcionamiento. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 67 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 3: Práctica con PLC Objetivo: Que el alumno conozca de manera física como debe ser conectado el PLC para que este pueda funcionar. Desarrollo: Diseñar un circuito para simular el control de una malla de sombreo en un invernadero, es decir el operador tendrá que oprimir 2 botones, entonces el motor se encenderá el tiempo que duren oprimidos simultáneamente los botones y parara con un final de carrera, para regresar la malla a su lugar tendremos un interruptor para dar la reversa a nuestro motor y de esta forma mover la malla hasta otro final de carrera que finalizara el sistema. Relevadores Conecte según el siguiente diagrama PLC COM COM 0 0 0.00 100.00 1 0.01 PLC PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 68 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 4: Uso de Temporizador On Delay Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera que encienda una lámpara, 10 segundos después que una entrada haya sido encendida (botón pulsador). Desarrollo de diagrama escalera: Como lo hemos visto en capítulos anteriores la instrucción TIM se activa cuando el bit 0.00 se pone en ON. El temporizador de la instrucción TIM es un tipo ON- Delay, y se pondrá en OFF cuando su condición de operación vuelva a OFF. Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error parte inferior de nuestra pantalla: Si todo es encuentra bien aparecerá lo siguiente en la 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on dando click derecho al contacto con la etiqueta de botón de arranque para que el programa empieza a funcionar: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 69 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.- Conecte el botón de modulo de entrada y una lámpara a la salida del PLC, según se haya programado como se indica en el siguiente diagrama. 4.- A continuación se carga el diagrama en el PLC de la siguiente manera: Antes de que el programa sea cargado al autómata debemos verificar que la información del PLC contenida en nuestro proyecto es correcta. De no ser así pueden aparecer errores. Para transferir el programa al autómata: 1. Salvar el programa. 2. Realizar la conexión física entre el PC y el autómata. En nuestro caso por puerto serie. 3. Activar la conexión del CX-P con el autómata pulsando el botón 4. Seleccionar el programa en el “área de proyecto” PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H (trabajo on-line). Página 70 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME 5. Poner el PLC en modo Programación pulsando el botón 6. Pulsar el botón de Transferir al PLC UNAM 2013 . . En el cuadro “Opciones de descarga” seleccionar la opción “Programas” y pulsar Ahora el programa está cargado en el PLC. Si deseas hacer modificaciones al programa no es necesario para el programa si deseas saber más información acerca del modo RUN, modo MONITOR o modo STOP/PROG, referirte al Capítulo 3. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 71 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 5: Uso Temporizador Off Delay Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera que apague una lámpara 5 segundos después de dejar de presionar un botón pulsador. Desarrollo de diagrama escalera: Como lo hemos visto en capítulos anteriores la instrucción TIM se activa cuando el bit 0.00 se pone en ON pero en este ejemplo debido a la programación el temporizador queda como del tipo Off- delay Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error parte inferior de nuestra pantalla: Si todo es encuentra bien aparecerá lo siguiente en la 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on dando click derecho al contacto con la etiqueta de botón de arranque para que el programa empieza a funcionar: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 72 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 3.- Conecte el botón de módulo de entrada y una lámpara a la salida del PLC, según se haya programado como se indica en el siguiente diagrama. 4.- A continuación se carga el diagrama en el PLC como en el ejemplo anterior. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 73 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 6: Temporizador One-Shot Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera que mueva una banda por 4 segundos con tan solo un pulso de un botón. Desarrollo de diagrama escalera: Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error parte inferior de nuestra pantalla: Si todo es encuentra bien aparecerá lo siguiente en la 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on dando click derecho al contacto con la etiqueta de botón de arranque para que el programa empieza a funcionar: 3.- Conecte el botón de modulo de entrada y el motor de la banda a la salida del PLC, según se haya programado como se indica en el siguiente diagrama. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 74 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Nota: Recordemos que es solo una simulación por lo que si se desea hacer físicamente se deberá de realizar la conexión física para el motor ya sea a 110 o 220 dependiendo del diseño. 4.- A continuación se carga el diagrama en el PLC como en el ejemplo anterior. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 75 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 7: Uso de la instrucción DIFU / DIFD Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera para el siguiente ejemplo: Diseña un TELERRUPTOR, de forma que cuando mandemos un pulso por la entrada, se active una salida, mandando un segundo pulso se deberá desactivar. Cada vez que pulsemos el Pulsador, la Salida cambiará de estado ON/OFF. En el caso de los CPMA y C200H es necesario definir la función flanco y llevarla a una marca (relé interno 5.01 en el ejemplo), en los CJ y los nuevos CP, no es necesario. Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on dando click derecho a la etiqueta de botón pulsador para que el programa empieza a funcionar: 4.- A continuación se carga el diagrama en el PLC como en el ejemplo anterior. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 76 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 8: Uso de temporizadores Objetivo: Desarrollar la lógica cableada para la siguiente secuencia de semáforo: Control luminoso de un semáforo que siga la siguiente secuencia: 30 segundos en verde, 5 segundos ámbar, 25 segundos rojo. La secuencia que van a seguir los temporizadores será: Desarrollo del Diagrama escalera: Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 77 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error UNAM 2013 . 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on el botón de arranque para que funcione nuestro semáforo. 3.- Conecte el botón de modulo de entrada y la lámpara a la salida del PLC, según se haya programado como se indica en el siguiente diagrama. 4. Cargue su diagrama en el PLC. 5. Corra el Programa. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 78 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 9: Uso de Contador Ascendente: Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera de un contador de piezas que pasan por el frente de un detector inductivo que esta físicamente conectado a la entrada 0.00, y que contara 3 piezas para activar un control luminoso entonces se debe colocar un contacto al cierre con la dirección 0.01 en la segunda línea de entrada (pulse) para resetear a 0. Desarrollo de Diagrama Escalera: 0001 es la dirección o el nombre del contador. Si se desea nombrarlo como el contador cero (0), se debe colocar ahí "000". #3 es el preset o el número de pulso que se desean contar antes de que el contador active su salida. Por ejemplo, si se desean contar 5 piezas antes de que se active la salida física que activa el mecanismo de embalaje de las piezas, habrá que colocar ahí el número 5 en decimal. Cuando el contador ha alcanzad el valor del preset entonces él activara un conjunto de contactos etiquetados también con la dirección C001 y que pueden ser utilizados en cualquier parte del programa de la aplicación. Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error . 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono para rectificar que nuestro programa va a funcionar correctamente, basta con forzar a on y forzara a off 3 veces la entrada 0.00 para que la salida 100.0 (indicador luminoso) sea activada. Y bastará con forzar la entrada Reset (0.01) para restablecer a 0 el conteo y la salida sea desactivada. 3.- Conecte el botón de módulo de entrada y la lámpara a la salida del PLC, según se haya programado como se indica en el siguiente diagrama. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 79 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Detector de pzas 4. Cargue su diagrama en el PLC. 5. Corra el Programa. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 80 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 10: Uso de Contador Descendente Objetivo: Generar un programa para controlar lo siguiente: En esta aplicación, el sensor A cuenta las partes que entran a una estación particular de un proceso, y el sensor B cuenta las partes que se separan del proceso. Imagine que se trata de un proceso donde el máximo número de partes admitidas en un mismo tiempo es 3. El contador reversible puede ser usado para registrar el número departes sobre la banda transportadora en un mismo tiempo. Nº de partes sobre la banda = Valor del conteo hacia arriba menos Valor del conteo hacia abajo Cada vez que un producto entra a la banda el contador se incrementa en 1.Cada vez que un producto sale de la banda el contador decrementa en 1. Desarrollo de Diagrama Escalera: Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H . Página 81 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono correctamente, UNAM 2013 para rectificar que nuestro programa va a funcionar 3.- Conecte los botones a el modulo de entradas y la lámpara a la salida del PLC como se indica en la siguiente figura: 4. Cargue su diagrama en el PLC. 5. Corra el Programa. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 82 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 11: Uso de la instrucción Incremento BCD Objetivo: Que alumno conozca el uso de la instrucción Incremento BCD así como el desarrollo de la lógica de escalera del siguiente automatismo: Supongamos una línea de producción múltiple con varias cintas en paralelo, en la que queremos conocer la producción del conjunto de todas las líneas, de forma que al alcanzar un valor determinado se actúe (por ejemplo llenado paralelo de productos, de forma que al llegar a 100 la caja está llena y se debe poner otra) Se nos plantean aquí varios problemas importantes. Por un lado todos los detectores deben enviar la señal al mismo sistema que se utilice como contador (un contador, un DM...), por otro, cabe la posibilidad de que aparezcan señales simultáneas (dos detectores enviando la señal al mismo tiempo), lo que podría falsearnos las medidas. Poniendo las entradas en paralelo, se pueden superponer las señales, perdiendo pulsos de detección. Además, habrá que usar flancos o la instrucción en modo diferencial (@INC) PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 83 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Una vez que hemos alcanzado el valor consignado, hemos de poner a 0 el DM, utilizando la orden MOV y moviendo el valor 0 al DM10, lo que hacemos en el ejemplo con una comparación llevada a un KEEP, para después resetearlo con una entrada. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 84 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 PRACTICA 12: Uso de Contadores, comparadores, difus, (combinados) Objetivo: Desarrollar la lógica de escalera para el siguiente automatismo: Se desea controlar el acceso, de manera automática, a una sala comercial con una capacidad de cien plazas de asiento. Admitiendo diez personas más de las autorizadas, que tendrían que permanecer de pie. Disponemos de dos barreras luminosas a la entrada de la sala, "A" y "B", situadas de tal forma que al entrar una persona en la sala, interrumpa primero la barrera "A" y luego la "B". La distancia física entre ellas es la mínima, de manera que siempre se interrumpirán también simultáneamente durante la entrada. De forma semejante sucede cuando una persona sale de la sala. Primero interrumpirá la barrera "B" y después la "A". Cuando en la sala tenemos menos de cien personas lo indicaremos activando la luz verde situada en la entrada. Si se diera el caso de que en un momento determinado hubiera más de cien personas y menos de ciento diez, deberá activarse la luz azul situada e n la entrada. En el momento que entrara la persona ciento diez será la luz roja la que activaríamos. Dispondremos de un pulsador de reset para inicializar el contador a 0 en cualquier momento. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 85 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Desarrollo del diagrama en escalera (Desarrollar en Cx- Programmer): PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 86 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H UNAM 2013 Página 87 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 13: Objetivo: que el alumno desarrolle, de acuerdo a sus conocimientos, un circuito que resuelva el siguiente enunciado. Desarrollo: Activación y desactivación de la iluminación de un local, mediante el accionamiento de tres interruptores de configuración normalmente abiertos. Como aplicación del enunciado, se puede suponer una sala de un museo, en la cual, se quiere que la iluminación no esté activada cuando la sala se encuentre vacía. Para ello en las tres puertas de acceso que tiene la sala figura el siguiente letrero: Cuando acceda a la sala y ésta se encuentre vacía accione el interruptor, que tiene en la puerta por la que entra, para encender la iluminación. Cuando abandone la sala y no quede persona alguna en el interior, accione el interruptor que tiene la puerta por la que sale. Y por tanto, teniendo en cuenta que un interruptor NA, cuando está activo su estado de señal es 1, y cuando no está activo su estado de señal es 0. Tenemos que la tabla de estado de la señal que necesitamos para el programa de mando es la siguiente: PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 88 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 14 Automatismo industrial Al pulsar Marcha se pone en funcionamiento una cinta trasportadora de piezas. Con un detector se controla el número de piezas que pasan. Desde una pantalla se puede introducir el número de piezas que queremos que pasen. Cuando el número de Piezas que han pasado coincide con el que hemos programado, la cinta para y una Luz Roja parpadea indicando que se han pasado las piezas programadas. Para volver a poner en Marcha la Cinta y seguir contando piezas hay que poner a RESET el sistema. Esto se realiza pulsando durante 2 segundos el Pulsador de Paro con la cinta Parada. Entonces la Luz Roja Intermitente se apagara. Al Pulsar Marcha se volverá a iniciar un nuevo contaje. Si se ha iniciado la Marcha y pulsamos Paro, el valor del contaje se mantiene. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Entradas: 0.00 Detector 0.01 Pulsador 0.02 Pulsador Paro NC Pieza Marcha Salidas: 10.00 Detector 10.01 Pulsador Marcha Pieza Página 89 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 15 Esta sección describe el funcionamiento de un sistema de control de una cochera automática controlada por un PLC. Un vehículo se aproxima a la puerta de persiana. • Cuando un sensor detecta tres ráfagas de faros en un plazo de 5 segundos, la puerta de persiana se abre. • Además, la puerta de persiana también puede abrirse, cerrarse y detenerse mediante botones. • Cuando un sensor detecta que el vehículo ha entrado íntegramente en el garaje, la puerta de persiana se cierra. • Al sacar el vehículo del garaje deben utilizarse los botones para accionar la puerta de persiana. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 90 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Desarrollo: Entradas • Botón de apertura (OPEN) de la puerta de persiana: PB1 • Botón de parada (STOP) de la puerta de persiana: PB2 • Botón de cierre (CLOSE) de la puerta de persiana: PB3 • Sensor de detección de vehículos: SEN1 • Sensor de detección de ráfagas de luces: SEN2 • Final de carrera, que se activa (ON) cuando la puerta de persiana está completamente abierta: LS1 • Final de carrera, que se activa (ON) cuando la puerta de persiana está completamente cerrada: LS2 Salidas • Contacto para la activación del motor de subida de la puerta de persiana: MO1 • Contacto para la activación del motor de bajada de la puerta de persiana: MO2 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 91 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 16 Depósito de agua Objetivo Que el alumno realice un programa para arrancar una bomba que llene 3 tinacos de una residencia y al detectar estos que están llenos apagar la bomba, también que detecten cuando el tinaco este apunto de vaciarse enciendan la misma bomba y abra las válvulas de los respectivos tinacos que serán llenados. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 92 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 17 Diseñar un circuito para el siguiente automatismo. Un impulso momentáneo a un pulsador:,entrada 1, abre la puerta de un contenedor de bolas: salida 103, las cuales caen por su propio peso en un tubo donde un detector de proximidad mecánico ( entrada 2) las detecta accionando un cilindro (salida 100) que las empuja una a una al interior de una caja. Cada diez bolas un cilindro: salida 101, cambia la caja llena por una vacía en una operación que dura 2 seg. A las cinco cajas llenas se corta el suministro de bolas y se pone en marcha durante 6 segundos una cinta transportadora: salida102 PROGRAMA DIRECC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H INSTRUCCION LD OR ANDNOT ANDNOT OUT LD AND ANDNOT OUT LD LD CNT #10 LD OR AND NOT OUT TIM #0100 LD LD CNT #5 LD OR ANDNOT OUT TIM #0100 DATOS 0.01 1.03 T0002 C0001 1.03 1.03 0.02 T0003 1.00 1.00 C0000 0000 C0000 1.01 T0003 1.01 0003 C0000 C0001 0001 C0001 1.02 T0002 1.02 0002 Página 93 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CAPITULO 6. SENSORES Y TRANSDUCTORES 6.1 Principios Fundamentales Para manejar (operar) una planta es necesario conocer el valor de las propiedades en proceso, utilizar esta información para diagnosticar la mejor forma de operar el proceso y disponer de medios de modificar el proceso en el grado deseado. Esta secuencia: Medir-Decidir-Actuar; es válida desde el manejo de una sola variable o propiedad (por ejemplo, para obtener un cierto flujo es necesario medirlo, compararlo con el flujo deseado y manejar una válvula o una bomba a fin de satisfacer el requerimiento) hasta una planta completa donde la medición de una propiedad en el producto terminado puede implicar acciones sobre operaciones al inicio de la línea de proceso. Dado que la selección de las variables a medir y sobre las que actuar es un aspecto empírico, se deberá disponer de una batería de conocimientos desagregados desde donde realizar la selección de instrumentos. Se entiende por instrumento tanto los sistemas de medición (Sensores) como los de manipulación (Actuadores: motores, bombas, válvulas, agitadores, etc.). 6.1.1 Sensores y Transductores Se llama sensor al instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica (antaño se utilizaban señales hidráulicas), que refleja el valor de una propiedad, mediante alguna correlación definida (su ganancia). En términos estrictos, un sensor es un instrumento que no altera la propiedad sensada. Por ejemplo, un sensor de temperatura sería un instrumento tal que no agrega ni cede calor a la masa sensada, es decir, en concreto, sería un instrumento de masa cero o que no contacta la masa a la que se debe medir la temperatura (un termómetro de radiación infrarroja, p.e.). Existe, además, el concepto estricto de transductor: un instrumento que convierte una forma de energía en otra (o una propiedad en otra). Por ejemplo, un generador eléctrico en una caída de agua es un conocido transductor de energía cinética de un fluido en energía eléctrica; sobre esta base se podría pensar, por ejemplo, en un transductor de flujo a señal eléctrica consistente de un pequeño generador a paletas movilizado por el caudal a medir. Los PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 94 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 transductores siempre retiran algo de energía desde la propiedad medida, de modo que al usarlo para obtener la cuantificación de una propiedad en un proceso, se debe verificar que la pérdida no impacte al proceso sensado en alguna magnitud importante. Comúnmente se emplea transductor y sensor como sinónimos, pero en realidad un sensor es aquel dispositivo que permite percibir cantidades físicas que no son tan fáciles de percibir y produce una salida transducible, donde la salida del sensor es función de la variable a medir, en cambio un transductor es un medio donde la salida y la entrada no son señales homogéneas, aunque una es función de la otra, estas no son iguales. Generalmente se amplía el término sensor para referirse al transductor de entrada y actuador para referirse al transductor de salida. 6.1.2 Impedancia: Durante la medición de una variable “a” siempre interviene otra variable “b”, tal que el producto de ambas tiene dimensiones de potencia. De esta manera al medir una fuerza se puede tener una velocidad, de la misma forma que al medir caudal hay una caída de presión, al medir una temperatura hay un flujo de calor y al medir una corriente eléctrica se tiene una caída de potencial en el sensor. Se entiende como variable esfuerzo, aquella que debe ser medida desde dos puntos -como el potencial o la presión- y como variable de flujo, aquella que se mide desde un solo punto, como el caudal o la corriente eléctrica. Para el caso de un elemento que se pueda describir de manera lineal, la impedancia de entrada Z(s), es definida como el cociente entre la transformada de Laplace de una variable esfuerzo y de la variable flujo asociada. Siendo Z(s) variante con la frecuencia. Entonces para tener el menor error por carga posible que la impedancia sea la mínima, si “a” es una variable esfuerzo, la impedancia estará definida por: La potencia extraída del sistema estará dada por: Como se ve para que la potencia extraída sea mínima, “b” debe minimizarse. Por eso es que se emplean amplificadores ampliamente para extraer la menor energía posible del sistema, otra opción es solo extraer energía del sistema cuando se produzca un cambio importante en la señal de entrada. Queda claro porque muchos de los sensores emplean fuentes de alimentación externas para amplificar la señal y así extraer la menor energía del sistema. 6.1.3 Exactitud Se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadístico, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación. 6.1.4 Precisión Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. 6.1.5 Repetibilidad Diferencia entre varias medidas realizadas en las mismas condiciones de material y de medio ambiente por el mismo operador en un periodo de tiempo corto. Las medidas se efectúan por desplazamiento de la punta y regreso a la posición inicial de manera homogénea. Valor expresado generalmente en micras. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 95 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 6.1.6 Resolución Resolución, se refiere al número de bits empleados para representar en un medio discreto una imagen, sonido o magnitud, esta cantidad nos indica con cuanto detalle se puede apreciar la imagen o sonido. 6.2 Clasificación de los sensores: Según su funcionamiento los sensores se pueden clasificar en diversos tipos. Según su aporte de energía se pueden dividir en moduladores (activos) y generadores (pasivos), donde los primeros se caracterizan por utilizar una fuente de energía auxiliar para alimentar la señal de salida y los pasivos donde la energía de la señal de salida es suministrada por la entrada. Otra clasificación se hace según el tipo de señal a ser sensada la cual puede ser analógica o digital. En los sensores analógicos la salida varía de manera continua, encontrándose la información en la amplitud y algunas veces en la frecuencia. En cambio los sensores digitales proporcionan una salida discreta. Clasificándolos según la manera de funcionamiento se pueden clasificar en sensores de deflexión o de comparación. En los primeros como su nombre lo indica, trabajan con la deflexión de un material. Es decir la deformación de un material se emplea para medir una magnitud física, este tipo de funcionamiento se puede apreciar en un dinamómetro donde la fuerza aplicada deforma un fuelle haciendo esto hasta que la fuerza de recuperación del mismo sea igual a la fuerza aplicada. En cambio en los sensores de funcionamiento por comparación, se busca que la deflexión del material, lo cual se logra con la aplicación de una fuerza opuesta a la aplicada por la fuerza a medir. Este funcionamiento se puede apreciar en las balanzas donde el operario coloca un cuerpo de igual masa al que se mide con el objetivo de encontrar un balance entre ambos pesos que permita mantener el equilibrio. Las medidas obtenidas por los sensores de comparación suelen ser más exactas, pero en cambio tienen menor respuesta dinámica, es decir una respuesta más lenta que los sensores que usan deflexión. También pueden ser clasificados según el orden: primero, segundo o de orden superior. Esta clasificación se hace según el número de elementos almacenadores de energía independientes que contenga el sensor. La tabla 1 muestra un resumen del funcionamiento de los sensores mencionados así como ejemplos de los mismos. 6.3 Sensores primarios Por sensores primarios se entiende todo aquel dispositivo que posibilite obtener una señal transducible a partir de una determinada magnitud física. Algunos de ellos se citan a continuación: 6.3.1 Sensores de longitud: A continuación se explicarán algunos transductores/sensores empleados en la industria en medición de longitudinal. Un tipo de sensores usados para medir longitud son los sensores de desplazamiento, los cuales tienen la precisión para medir desde unos cuantos micrómetros hasta unos metros. Estos son de dos tipos, ópticos y eléctricos. Un transductor de desplazamiento eléctrico como el mostrado en la Figura 1consiste en un potenciómetro el cual esta conectado al objeto que se desplaza, el cual al moverse varia la resistencia del mismo y por lo tanto es posible calcular de manera electrónica el cambio de posición que es proporcional a el cambio de posición. Estos se conocen como transductores resistivos de desplazamiento, y pueden medir tanto movimiento lineal como rotacional. Son relativamente económicos, pero como hay muchos efectos negativos debidos a la fricción estos dispositivos no resultan muy precisos. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 96 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Otro tipo de transductor que se encuentra dentro de la familia de los transductores/sensores de desplazamiento eléctrico, son los sensores capacitivos de desplazamientos. Básicamente se trata de un capacitor al cual se le varía la distancia entre las placas metálicas, lo cual conlleva en un cambio en la capacitancia del dispositivo. Aunque para este tipo de aplicaciones resulta más conveniente no solo emplear dos placas, por lo general se emplean tres pero según la aplicación se puede emplear más placas. La Figura 2 muestra un transductor capacitivo de área variable, en este se trata de tres placas metálicas, dos de las cuales están sujetas y colocadas muy cerca una de otra, una tercera placa esta paralela a las dos placas anteriores y separada una distancia “t” de las mismas. Esta última placa se puede mover siempre de forma paralela y es el movimiento de esta placa el que cambia la capacitancia de todo el conjunto. Figura 2 Transductor capacitivo de área variable [2] También dentro de la familia de los sensores eléctricos de desplazamiento son los transductores inductivos de desplazamiento. En este caso se trata de cambiar la inductancia en función del desplazamiento, en este caso se puede tratar por lo general de arreglos de bobinas interconectados como si fueran transformadores y lo que se hace es que mueve una barra entre las bobinas para lograr este cambio en la inductancia. La Figura 3 representa dos solenoides interconectados por medio de una barra ferromagnética la cual se desplaza entre los dos solenoides esto varía el voltaje transformado, es decir que el voltaje en las terminales de la segunda bobina es función del desplazamiento de la barra metálica. La otra gran categoría de sensores de desplazamiento es la de los ópticos. Este tipo de dispositivo se ha vuelto muy popular en los últimos años, en parte porque la mayoría cuentan con salidas digitales y también porque son inmunes a interferencia eléctrica. El principal tipo de detector óptico de desplazamiento es el que funciona con decodificadores de posición. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 97 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 El mostrado en la Figura 4 representa a un codificador angular absoluto. Consiste en un número de pistas concéntricas que llevan impreso un patrón de secciones opacas y transparentes de tal manera que cada sección representa en código binario una posición que puede ser leída, de esta forma se puede leer el desplazamiento en cualquier dirección. Un problema con este tipo de dispositivos es que algunas veces se presentan errores si se presenta una lectura del código cuando se está cambiando de una posición a otra. Existe el código Gray el cual permite que estos errores sean lo menor posibles pero igual se requiere codificarlos a binario, lo cual hace mayor el costo de dichos dispositivos. Otro tipo de dispositivo que funciona con codificador son los codificadores incrementadores de posición los cuales se trata de un disco con una sola pista binaria, las pistas son ranuras en el disco, estas ranuras son detectadas por un arreglo de fotoceldas que alimentan un sistema de conteo digital. Para poder determinar la dirección de rotación, dos fotoceldas son colocadas a un cuarto de ranura de distancia y la fase de las dos señales se invierte cuando la dirección cambia. 6.3.2 Sensores de temperatura: Un tipo de sensores empleados son los basados en resistencias térmicas, que no son más que metales puestos dentro de distintos encapsulados no conductores como vidrio. Por lo general los metales escogidos son cobre, platino y níquel. La Figura 5 muestra el diagrama de uno de esos sensores basados en una película de platino. La resistencia normal varía entre unos cuantos ohms y kilohms, siendo 100_ uno de los valores más comunes. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 98 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Figura 5 Sensor de temperatura, película de aluminio [1] Estos dispositivos son usados para temperaturas desde -200°C hasta 300°C para el caso de los basados en níquel y cobre, en el caso de los de platino pueden llegar hasta los 900°C. Su mayor ventaja es que son bastante estables y se pueden representar de forma lineal. Un defecto es que la sensibilidad es muy corta, pues solo varia alrededor de 0.4_ por cada °C de cambio en la temperatura para los hechos con platino y 0.7 _/°C para los basados en níquel. Otro tipo muy empleado de sensores son los termistores, los cuales consisten en un pequeño semiconductor con forma de placas o discos. Están hechos por lo general de mezclas de distintos óxidos metálicos de cobalto, níquel y manganeso y son por lo general encapsulados en vidrio. La relación entre la temperatura y la resistencia es no lineal. En este caso la variación de la temperatura es más que para las resistencias térmicas, para el caso del termistor, la resistencia cambia 1 K_/°C. La mayoría de los termistores son tipo NTC, que en ingles significa coeficiente negativo de temperatura, pero también es posible producir del tipo PTC (coeficiente positivo de temperatura). La Figura 46 en el anexo uno, muestra una comparación entre la variación de resistencia con la temperatura de termistores NTC y resistencias térmicas. Los termistores son más pequeños en masa y mejor respuesta en el tiempo. Aunque son no lineales esta desventaja puede ser compensada por medio de software pues la mayoría de los termistores puede conectarse a un microprocesador, el cual puede procesar de manera efectiva la información obtenida de los termistores. Una de sus desventajas es el hecho de que sus ámbitos de funcionamientos no son muy amplios, pues por lo general van de -100°C a 200°C. Por lo general este tipo de dispositivos son empleados en control de temperatura, donde su no linealidad no es muy importante y su rápida respuesta es de gran utilidad. Algunos de los sensores de temperatura empleados en la industria funcionan con base a una pieza formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación térmica, los cuales están unidos firmemente, esta pieza es conocida como bimetal. La idea de emplear estos dos metales es que al estar expuestos a un cambio de temperatura los metales se expanden o contraen de manera que forman un arco uniforme. Midiendo el radio de la curvatura de este arco es posible determinar la temperatura. La Figura 6 ejemplifica este fenómeno pasando una temperatura inicial T1 a una temperatura T2. Lo común es que dicha unión bimetal emplee metales con similares módulos de elasticidad y espesor similares, por lo que el radio es definido por la siguiente relación: Se puede apreciar entonces que la curvatura es inversamente proporcional al cambio de temperatura, de esta forma con un sensor de posición o de desplazamiento es posible medir el cambio de temperatura. Por lo general el grosor de las placas varía entre los 3 mm y 10 μm. El ámbito de funcionamiento de estos dispositivos va desde -75°C a 540°C. No solo se emplean como laminas, también se les dispone en hélice, espiral y otras configuraciones y se les mide el desplazamiento o la fuerza. 6.3.3 Sensores de presión: La presión es la fuerza por unidad de superficie ejercida sobre un cuerpo. Esta medida es común en procesos que involucran gases y líquidos. Para medirla se compara una fuerza con la otra, por lo general se referencia con la fuerza ejercida por la atmósfera. Se pueden utilizar varios métodos para medir la presión, existen métodos por desplazamiento por ejemplo el barómetro o métodos por deformación. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 99 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Figura 6 Unión bimetal Los manómetros de columna de líquido, como el de la Figura 7, están compuestos por un tubo en forma de “U”, el cual por la diferencias de presión entre sus lados desplaza el líquido contenido hacia su parte con menor presión, la cantidad de líquido desplazada es proporcional al número de veces que es mayor una presión con respecto a la otra. Otra forma de medir la presión y la más común para medir la misma, es utilizando un diafragma. Consiste en una membrana cuya deflexión en su parte central es dependiente de la presión ejercida sobre la misma. La sensibilidad del diafragma aumenta al aumentar su área y disminuye al aumentar espesor de la misma. La Figura 8 muestra un sensor de presión expuesto a dos presiones distintas, el cual mide las diferencias de presión con base en el desplazamiento del diafragma. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 100 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 6.3.4 Sensores de flujo y caudal: El flujo es el movimiento de un fluido por un conducto abierto o cerrado, mientras que caudal es la cantidad del mismo que fluye por unidad de tiempo por el conducto. El flujo es una medida importante y como tal existen muchas formas de medirlo. Una forma da como resultado un flujo sectorizado, es decir no solo se obtiene la magnitud del mismo sino también su dirección, y también existen aquellas medidas de flujo donde solo importa la magnitud de dicha unidad. Una de las maneras más comunes de medir flujo es cambiando el diámetro de la tubería. En la Figura 9 se muestra del diagrama de la tubería y las variables involucradas. La manera de encontrar el caudal es midiendo presión, densidad y velocidad del líquido para sectores de distintas áreas en el tubo, teniendo lo anterior el flujo puede ser encontrado por medio de la ecuación de Bernoulli. El caso anterior se conoce a nivel industrial como caudalímetro de obstrucción y son ampliamente usados en la industria. Consisten en un tubo al cual tiene una obstrucción la cual produce una caída de presión que es dependiente del flujo en el tubo, en este caso a ambos lados de la obstrucción se coloca un sensor de presión diferencial. Existen muchos tipos de caudalímetros que utilizan el proceso anterior, la Figura 10 muestra algunos de ellos. En cada caso el volumen por segundo es proporcional a cada pascal de diferencia. Esto puede ser medido fácilmente por un manómetro con diafragma, como los mencionados anteriormente. 6.3.5 Sensores de nivel: La mayoría de estos dispositivos se basan en un flotador que se conecta de diversas formas a sensores de movimiento o también pueden funcionar con base en sensores de presión diferencial. La Figura 14 muestra 4 tipos distintos de sensores de nivel, en Figura 14(a) y Figura 14(b) se trata de sensores basados en flotadores y la Figura 14(c) y Figura 14(d) se trata de sensores por presión diferencial. Para el caso de los sensores que emplean flotadores su funcionamiento es muy fácil de entender con solo ver los diagramas, para el caso de Figura 14 (a), se trata de un flotador el cual por medio de una conexión mecánica convierte el desplazamiento generado por el líquido en una fuerza de torsión la cual puede ser medida por un sensor de par. Para el caso de Figura 14 (b), se trata de una polea con un flotador en un extremo y un contrapeso en el otro, la idea es que al girar la polea, el movimiento de la misma indica el volumen del líquido contenido. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 101 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 6.3.6 Sensores de luz: El termino foto detector es generalmente aplicado a sensores/transductores que cubren el rango de visible y regiones cerca del espectro infrarrojo. Hay muchas aplicaciones para las medidas en estos ámbitos, en especial en el espectro infrarrojo. Para algunas aplicaciones es más importante cubrir la parte del espectro infrarrojo que la visible, como lo es el caso de la Pirometría (determinar de manera remota la temperatura de un cuerpo midiendo la radiación emitida). Existen básicamente dos tipos principales de fotodetectores, los fotodetectores térmicos y los detectores de fotones. Consisten esencialmente en una pantalla negra que absorbe toda la radiación incidente en la misma pudiendo detectar luz y calor. El tiempo de respuesta es constate para los detectores térmicos mientras que los detectores de fotonestienen un tiempo de respuesta que es proporcional a la longitud de onda. Esto se da porque los detectores térmicos absorben toda la radiación independientemente de la frecuencia de la misma en cambio los detectores de fotones funcionan bajo el efecto fotoeléctrico el cual hace que el tiempo de respuesta se incremente de manera lineal con la longitud de onda. Esto se debe a que la energía del fotón se describe por la constante de Planck (ver apéndice) antes mencionada la cual describe que a mayor frecuencia mayor energía tiene los fotones lo cual hace que el dispositivo trabaje de manera más eficiente. Dentro de los fotodetectores térmicos existen dos tipos principales, los que funcionan por medio de una termocupla y los detectores piro eléctricos. Los que emplean una termocupla se trata esencialmente de dos alambres de materiales distintos que pueden ser metales puros o aleaciones de los mismos los cuales están unidos por una pantalla que recoge la luz. La Figura 15 (a) muestra un corte transversal de una termocupla y el Figura 15 (b) muestra la pantalla receptora de luz que por lo general tiene un área de 1 a 10 mm2. La pantalla por lo general suele ser una lámina de oro pintada de negro. La pantalla esta sujeta por un anillo aislante y conectado a los alambres antes mencionados. El voltaje generado entre los extremos de los alambre es proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión de los alambres y los extremos de estos. Los detectores piroeléctricos consisten en una pequeña capa de material piroeléctrico que por lo general suelen ser zirconato de titanio con una cubierta de material metálico, además de una ventana protectora. La Figura 16 muestra el diagrama de un detector PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 102 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 piroeléctrico. El zirconato de titanio es un cristal que al ser expuesto a radiación electromagnética de longitudes de onda dentro del espectro infrarrojo produce una diferencia de potencial entre sus extremos. Si se conecta este cristal a un circuito y se mide la corriente generada, esta será proporcional al cambio de temperatura. 6.4 Sensores resistivos Dado que son muchas las magnitudes físicas que afectan los valores de resistencias de elementos eléctricos, son bastante abundantes los dispositivos que emplean este principio. De ahí que los sensores resistivos se han difundido ampliamente. Potenciómetros Básicamente se trata de una resistencia con una parte móvil que suelen ser deslizante o giratoria. Dicho contacto afecta la resistencia entre el mismo y una de las terminales del potenciómetro. La resistencia en un potenciómetro viene dada por: Donde x es la distancia recorrida desde un terminal fijo al otro, l es la longitud total, A es la sección de área trasversal y ρ es la resistividad propia del material. Desde el punto de vista dinámico este es un sistema de orden cero. Según la ecuación vista anteriormente la relación de la resistencia y el desplazamiento de la parte móvil es lineal, esto se traduce en una serie de simplificaciones que se pueden aplicar a este tipo de dispositivos. Primero se supone que la resistencia es constante a través de todo el recorrido de l, pero no necesariamente será perfecta, por lo que la linealidad del mismo estará limitada. Luego, también se supondrá que el contacto del cursor da una variación de resistencia continua, es decir que la fricción no afecta el movimiento de dicho contacto, es decir que el contacto no avanza a saltos. Otra de las simplificaciones que se hacen comúnmente al tratar con estos dispositivos es la de despreciar la inductancia y capacitancia intrínsecas del material. Esto porque su efecto suele ser mínimo y por lo tanto pueden ser despreciadas. Para algunos casos, cuando R es pequeño si se podría considerar el valor de la inductancia en especial para los potenciómetros que cuentan con una resistencia bobinada. Para valores altos de R se presenta una capacitancia parásita que puede llegar a considerarse para algunas aplicaciones. Otro de los problemas de estos dispositivos es la influencia que la temperatura tiene en los mismos, esto porque la resistencia de los mismos es inversamente proporcional a la temperatura ambiente. El problema de este tipo de comportamiento es que aunque el dispositivo se aísle del ambiente por medio de un protector este aun estará expuesto al calor generado por efecto Joule, el cual calentará el dispositivo. Un factor que limita la representación lineal de este tipo de dispositivos es el rozamiento del cursor y su inercia, las cuales se pueden despreciar si el dispositivo tiene un buen mecanismo de contacto. Como todos los sistemas que tienen fricción se requiere de un torque inicial mayor para lograr que el mismo se mueva, el cual suele ser del doble que el aplicado una vez que cursor está en movimiento, el mismo se reduce al lubricar los contactos. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 103 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 El último factor a tener en cuenta es que si la aplicación para la cual se esta empleando el potenciómetro requiere de una resolución alta, hay que tener en cuenta el ruido debido a la resistencia del contacto, la cual suele aumentar con el tiempo pues se llena de polvo, humedad, oxidación y desgaste. Sin embargo todas las desventajas antes citadas podrían despreciarse si se considera que este tipo de dispositivos son de fabricación sencilla duraderos y de bajo costo. La razón por la que son tan empleados estos dispositivos es su elevada exactitud en relación con su precio. Comercialmente los potenciómetros varían su resistencia con movimientos lineales o circulares. Hay algunos modelos que intencionalmente se fabrican para lograr que su salida no sea lineal al desplazamiento. En algunos esta salida es una función trigonométrica (generalmente sinusoidal) del ángulo de giro del cursor. También se puede conseguir diversos tipos de salida no lineal dependiendo de la forma que como se dispongan los devanados internos. Antes estos dispositivos se fabricaban con bobinados de un único hilo conductor pero la resistencia del mismo era muy baja y aunque este se hiciera muy fino, esta seguía siendo pequeño, además los materiales empleados eran aleaciones metálicas que producían una gran inductancia y baja resolución pero tenían una gran tolerancia a disipar potencias altas. Para mantener el costo bajo se pasó a fabricarlos con carbono, donde una película de carbono colocada sobre un soporte, la cual puede estar sola o revestida en plástico, además el cursor se hace de aleaciones que contienen aleaciones de metales nobles. Estos poseen gran resolución pero no son buenos disipando potencias grandes. Si se desea trabajar con potencias grandes, se pueden emplear potenciómetros cuyos elementos resistivos consisten en partículas de metales preciosos colocados con la técnica de película gruesa en una base de material cerámico que generalmente es cermet. También existen una serie de dispositivos que se elaboran con materiales líquidos o electrolíticos que tienen una disposición especial prevista para medir inclinaciones. Estos dispositivos consisten en un tubo elaborado con vidrio curado y cerrado herméticamente, en este tubo se coloca un fluido conductor, en el que se forma una burbuja de aire. En los extremos del tubo se colocan los electrodos y la burbuja de aire hace contacto con los mismos, a los electrodos se les aplica un voltaje determinado, al variar la inclinación del tubo se cambia la corriente que pasa por los electrodos y por lo tanto la resistencia del mismo. 6.4.1 Sensores resistivos de temperatura Los sensores de temperatura que emplean como principio fundamental el cambio de la resistencia eléctrica se les suele llamar RTD (Resistance Temperature Detector). Al ser el platino un material empleado frecuentemente, también se le puede referir a ellos como PRT (Platinum Resistance Thermometer), de estas hay dos tipos principales las Pt100 y Pt 1000 de 100_ y 1000_ respectivamente Estos dispositivos fundamentan su funcionamiento en la variación de la resistencia de algún material conductor con la temperatura. Cabe decir que el cambio de resistencia no solo se debe al cambio de temperatura, sino también al cambio de las dimensiones físicas del RTD debido a la elongación o contracción que sufre como consecuencia de la temperatura. Este tipo de sensores, al igual que todos los otros sensores, tiene ciertas limitaciones, una de ellas, y tal vez la más obvia, es que no se puede medir temperaturas cercanas o superiores a la temperatura de fusión del material del conductor. La otra es que por lo general el conductor no se encuentra a la misma temperatura que se desea medir, es decir que el conductor no debe producir calor, cosa que es casi imposible si al mismo se le hace circular una corriente eléctrica propia del circuito de medición, además del hecho que el encapsulado del mismo dispositivo a veces dificulta que el material conductor se encuentre a la misma temperatura que se desea medir. Una limitación que también se debe de tomar en cuenta es la presencia de posibles deformaciones mecánicas, esto porque produce un efecto similar al que ocurre dentro de las galgas extensométricas. Este fenómeno es bastante común en sensores que están expuestos a grandes máquinas o que están adheridos mecánicamente a la superficie a medir. A pesar de estas desventajas estos tipos de sensores cuentan con una alta repetibilidad, estabilidad y exactitud, tendiendo a ser más exactos los fabricados con platino. También cuentan con un bajo costo de fabricación, en especial los fabricados con cobre y níquel. También cuentan con una alta sensibilidad los cambios de temperatura, hasta diez veces mayor que la registrada con un termopar. Otro factor a considerar es que a no ser que se requiera de una medición de alta precisión, por la gran precisión intrínseca de algunos de estos sensores, se puede simplificar el modelo de la resistencia a la siguiente aproximación lineal. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 104 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Existe gran variedad de estos, ya sea para medir líquidos, gases o temperaturas superficiales de algún sólido. Su principio de fabricación se divide en dos, los que constan de una película fina hecha con el metal conductor y los que son un hilo bobinado, siendo los últimos más precisos, pero los hechos con una película son mucho más económicos y su calidad realmente no es mucho menor, por lo que los que emplean hilo bobinado son los más empleados. 6.4.2 Termistores: Al igual que los RTD se trata de resistores que cambian su resistencia al variar la temperatura, pero a diferencia de los RTD no basan su funcionamiento en un metal conductor, sino en un material semiconductor. Si su coeficiente de temperatura es negativo se les llama NTD (Negative Tempeture Coefficient) para este tipo de material la conductividad aumenta con la temperatura, si es positivo se les llama PTC y su resistencia aumenta con la temperatura. En la Figura 22 se muestra la representación de cada uno de ellos. Su funcionamiento se basa en la relación de la temperatura de un material semiconductor con la resistencia del mismo, pues la temperatura varía el número de “portadores” dentro del material. Si el material es PTC adquiere propiedades metálicas en un margen de temperaturas limitado. Si es NTC, la dependencia es de tipo exponencial, representada de la siguiente forma: Donde R0 es la resistencia a una temperatura de referencia, y T0 es esa misma temperatura en grados Kelvin, B es la temperatura característica del material. En algunos casos resulta más útil medir la relación de la tensión entre los bornes y la corriente aplicada, para este caso se emplea la curva característica de voltaje en función de la corriente, ejemplo de ello es la Figura 47 (Anexo 3). Se puede ver que para corrientes bajas, en los bornes del termistor la tensión es prácticamente proporcional a la corriente, pues el material casi no se calienta, pero al aumentar la corriente, el termistor se ve más expuesto a pérdidas por calentamiento y empieza a generar una temperatura superior a la del ambiente, lo que reduce su resistencia y causa una baja en la caída de tensión. En la gráfica se puede ver que cuando la curva empieza a tener una pendiente casi horizontal es cuando se pierde la relación lineal de corriente y voltaje, esta es la zona de autocalentamiento. Es precisamente cuando el termistor se encuentra en la zona de autocalentamiento, que es sensible a cualquier efecto que altere el ritmo de disipación del calor. Esta característica es de gran aplicación a la medición de nivel, caudal y vacío, entre otras. Las PTC PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 105 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 presentan una variación más ligera con la temperatura, en especial las fabricadas con silicio, inclusive comercialmente se vende ya linealizadas. 6.4.3 Magnetorresistencias: Funcionan con el principio físico en el cual a un conductor por el que circula una corriente se le aplica un campo magnético, dicho campo magnético hace que la corriente se reduzca al ser desviados algunos electrones de su trayectoria. Ello fue descubierto por Lord Kelvin en 1856, este fenómeno causa que se dé un aumento en la resistencia eléctrica en el conductor. Para la mayoría de los conductores este efecto no es tan importante como lo es el efecto Hall (efecto por el cual una diferencia de potencial aparece en un conductor expuesto a un campo electromagnético), pero para algunos materiales anisótropos, como es el caso de los materiales ferromagnéticos, este fenómeno si es de consideración, pues puede llegar a variar la resistencia hasta un 5%, lo cual resulta útil al medir la intensidad de un campo magnético. En dichos materiales la relación resistencia/campo magnético por lo general no es lineal, de hecho se describe idealmente con una relación cuadrática, pero gracias a distintas técnicas de polarización se puede linealizar. A pesar de que su resultado puede ser alterado por la temperatura y que necesita linealizar su salida, este tipo de sensores es muy empleado pues como solo se trata de una resistencia y no tiene acumuladores de energía se trata de un sistema de orden cero, lo que es una ventaja al compararlas con el resto de sensores magnéticos, también ventajan al resto de sensores de ese tipo porque ofrecen una mayor sensibilidad, mayor margen de temperatura y un ancho de banda mayor. Este tipo de dispositivo es bastante barato, se emplea tanto para la medida de campos magnéticos de forma directa como para obtener una medida dependiente de dicho campo. Dentro de la primera aplicación mencionada se encuentran todas aquellas aplicaciones que tienen que ver con audio y lectoras de tarjetas magnéticas, precios codificados magnéticamente y en algunas otras lecturas de información almacenada magnéticamente, otra aplicación es en la medicina, como parte de los sensores de las máquinas de resonancia magnética. 6.4.4 Fotorresistencias: Estos dispositivos se fundamentan en el principio por el cual algunos materiales semiconductores al recibir radiación electromagnética cuya longitud de onda corresponde al espectro de luz, hacen variar la resistencia de esta. A este tipo de dispositivos se les llama LDR, por sus siglas en ingles “ Light Dependent Resistors”. En su mayoría se trata de semiconductores. Esto se da porque en los semiconductores, la mayor parte de los electrones están en la banda de valencia, pero se comporta como un aislante, pero al aumentar la temperatura, con ella lo hacen la agitación de los electrones y dado que las bandas de conducción y de valencia son próximas, cada vez más electrones saltan a la banda de conducción, lo que le da propiedades conductivas al material, dejando este comportandose como aislante. Si el conductor es dopado, la energía requerida para este salto de los electrones en menor, es decir se da con mayor facilidad. La energía producto de radiación óptica está dada por: Donde E es la energía aportada por el rayo de fotones, a la constante de Planck y F la frecuencia, al superar esta radiación cierto nivel de energía específico para cada material, se da la energía suficiente para que se dé un efecto fotoeléctrico interno, es decir que los electrones se desprenden de la capa de valencia pero aún no tienen la suficiente energía para desprenderse por completo del material. Al suceder esto es que se da un cambio en las propiedades conductivas. Esto solo se aprecia en algunos materiales semiconductores, en el caso de los metales, es tan alta la conductividad que este fenómeno apenas se nota. Para estos materiales la relación entre resistencia y la iluminación irradiada al fotoconductor viene dada por: Donde A y α son constantes intrínsecas a cada material y a como se fabricó, y donde E es la iluminación medida en lux. Son fácilmente influenciables por la temperatura del medio que puede ser una gran fuente de ruido, lo que llega a afectar su sensibilidad a la radiación incidente, produciendo un ruido en la respuesta que es proporcional a la radiación incidente. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 106 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Sin embargo siempre hay que tener en cuenta que su respuesta espectral es estrecha pero la diversidad de materiales con los que están hechos permite cubrir gran parte de la radiación visible e incluso infrarroja y ultravioleta con distintos tipos de fotorresistencias. Los elementos diseñados para longitudes de onda grande, son más propensos a la temperatura, por lo que se deben de mantener a temperaturas bajas. Los hay de varios tipos de materiales y con ellos distintas respuestas, así como sensibilidad. La Figura 23 muestra el diagrama de un LDR, así como de su representación típica en diagramas. 6.5 Sensores de reactancia variable y electromagnéticos 6.5.1 Sensores capacitivos: En este caso se trata de dispositivos en los cuales se relaciona la reactancia con una variable física específica. Por lo general no requieren de contacto físico directo con el sistema a medir. Algunos de ellos son generadores, pero se incluyen como sensores reactivos por la relación entre su entrada y salida. Un problema en general de este tipo de dispositivo es que son intrínsecamente no lineales, pero empleando circuitos integradores o diferenciales se puede lograr una buena linealización. Tal vez su mayor problema es el hecho de que al ser reactivos hay una limitación en cuanto a la frecuencia máxima de su entrada, pues debe ser menor a la frecuencia que la alimenta. Condensador variable Se entiende por condensador (capacitor) a dos conductores separados por un dieléctrico. La carga almacenada entre estas dos placas depende del voltaje aplicado y de la capacitancia, la cual a su vez depende de la forma de las placas y de cómo se separan, además de algunas cualidades propias de cada material. La carga en un condensador esta dada por: Al ser el valor de capacitancia dependiente de la distancia entre placas, así como del arreglo geométrico en que se dispongan estas, es posible variar la carga entre las placas variando la distancia entre las placas o modificando la forma en que estas se interponen unas con otras. En la Figura 25 se muestran algunas formas de condensadores y la capacitancia respectiva. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 107 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 6.6 Sensores inductivos 6.6.1 Sensores de reluctancia variable Se trata de dispositivos básicamente inductivos los cuales por medio de diversos arreglos varían su reactancia, de esta forma cualquier variación en la permeabilidad del material, el número de vueltas o la geometría del núcleo, producen una variación en la reluctancia. Hay parásitos que llegan a modificar el valor de L, por lo que en la práctica se recomienda colocar una pantalla metálica que bloquee toda interferencia que no sea debida a la variable a medir. Otra desventaja es que la relación de L y R no es constante, lo que produce que el flujo magnético disperso sea mayor que el flujo eléctrico disperso en un capacitor, lo que limita el alcance de medida a una longitud determinada, además de producir interferencias en otros dispositivos o circuitos cercanos. Como su nombre lo dice, estos sensores basan su medida en un cambio en la reluctancia. En la Figura 27 se observa un circuito magnético el cual presenta una variación en la reluctancia debida a una variación en las dimensiones del núcleo ferromagnético. Al igual que para todos los sensores antes vistos, este tipo de sensores lleva implícitas una serie de limitaciones, una de ellas es la influencia de los campos magnéticos Otro factor a considerar es que si el parámetro variable es el largo de alguna parte del dispositivo inductivo, en este caso la relación entre la impedancia y L será inversamente proporcional, caso contrario a lo que pasa cuando se varía la permeabilidad, en cuyo caso un cambio en esta es proporcional a la impedancia. Esto es importante tenerlo en cuenta para el diseño del circuito al que ira acoplado el inductor. 6.6.2 Sensores magnetoelásticos Este tipo de sensores basan su funcionamiento en el efecto Villari, descubierto por PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 108 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Joule. Este principio describe los cambios reversibles en las curvas de magnetización cuando se aplica un esfuerzo a un material ferromagnético e, inversamente cuando se realiza un cambio de forma y volumen durante la magnetización. La Figura 33 muestra una curva de histéresis de un material ferromagnético y el cambio de esta al aplicar una tensión física sobre el material. Esta propiedad se debe a las tensiones mecánicas internas al material ferromagnético impiden que durante la magnetización se formen nuevos dominios magnéticos, esto disminuye la permeabilidad magnética y aumenta la fuerza coercitiva. . Figura 33 Ciclo de histéresis material magnetoelástico [3] Para simplificar los cálculos se simplifica el modelo suponiendo que la distribución de flujo magnético es constante. Este tipo de sensores se puede emplear para medir el torque generado, esto se logra midiendo el campo cuando se torciona un cilindro de material ferromagnético. Este tipo sensores los materiales empleados deben de tener buenas cualidades magnéticas y mecánicas, tanto de una como de otra, para ello se emplean son por lo general de dos tipos, materiales cristalinos magnéticamente blandos (ciclo de histéresis pequeño, esto es una ventaja al tratar con corriente alterna) y materiales amorfos (aleaciones de hierro, níquel, cromo, cobalto, silicio, boro, etc.) estos últimos permiten detecta hasta 0.1N/m2. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 109 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 6.6.3 Sensores Electromagnéticos Los sensores expuestos anteriormente se pueden modelar como un capacitor o un inductor variables, en este caso los sensores electromagnéticos producen una variación en un campo eléctrico o magnético, sin que esto implique un cambio en la capacitancia o inductancia asociadas. 6.6.1 Sensores basados en la ley de Faraday La ley de Faraday establece la relación entre el campo magnético y el voltaje generado por el efecto de este en una bobina por efecto de inducción electromagnética. Para que esto suceda el flujo que excita a la bobina debe se variante con el tiempo, como el caso en el que este es producido por una corriente alterna, o cuando la bobina se aleja y acerca de un imán o cualquier fuente de campo magnético permanente. La relación viene dada por: 6.6.1.1 Tacogeneradores Son básicamente tacómetros cuyo funcionamiento se fundamenta básicamente en el mismo principio que el de una maquina eléctrica (motor/generador). Para el caso de un circuito de N espiras que gira con respecto a un campo fijo de densidad de flujo B, la tensión inducida será: Como se puede ver el voltaje generado puede ver la salida es una tensión de frecuencia y amplitud variantes, lo que hace de este tipo de disposiciones poco prácticas para sensar una velocidad. Para estos casos es más útil tener una frecuencia constante y una amplitud variable. Para obtener lo anteriormente planteado se emplea un arreglo similar a la de un motor monofásico con un devanado auxiliar, solo que en este caso el devanado auxiliar será de medida. Lo que se hace es disponer un arreglo como el de la Figura 35, en este ejemplo se alambra el tacómetro igual a un motor de jaula de ardilla solo que en este caso el estator está unido al eje al cual se desea medir la velocidad y en el devanado de excitación se introduce una corriente de amplitud y frecuencia constantes, esto hace que en el devanado de detección se produzca una corriente con frecuencia igual a la de la corriente de excitación pero la amplitud será dependiente de la velocidad de giro. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 110 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 En este caso la velocidad de giro se convierte en la frecuencia se convierte en la frecuencia moduladora y la frecuencia en el devanado de excitación se convierte en la portadora. Por lo general la frecuencia de excitación se suele, por conveniencia, dejar igual que la frecuencia de alimentación de la red (60Hz). Por conveniencia se recomienda que la frecuencia de excitación se por lo menos diez veces mayor que la velocidad de giro máxima a medir, esto para poder separar las señales sin necesidad de implementar filtros muy complejos. La sensibilidad de estos dispositivos suele ir de 3 a 10V/1000r/min. Entre sus problemas está el hecho de que son sensibles a la temperatura, esto porque se varia la impedancia de ambos devanados como de los materiales en el rotor. Algunos diseños corrigen esto con un termistor linealizado en serie con el devanado primario. 6.7 Sensores Generadores. Como su nombre lo indica este tipo de sensores se caracteriza porque puede generar una señal eléctrica sin la necesidad de una fuente de alimentación. Posibilitan la medida de magnitudes físicas como temperaturas y fuerzas, teniendo la cualidad que como son basados en efectos reversibles se pueden usar también como accionadores o en aplicaciones inversas, es decir se pueden usar para generar magnitudes físicas del mismo tipo que las activa. En algunos casos estos sensores se emplean como dispositivos de generación de energía eléctrica como algunos sensores fotovoltaicos que actualmente son bastante empleados como fuente de energía en diversas aplicaciones. 6.7.1 Sensores termoeléctricos (termopares) Estos sensores se basan en el efecto Peltier y el Efecto Thompson (ver apéndice), que son efectos reversibles a diferencia del efecto Joule. Se puede ver que las aplicaciones inmediatas de estos sensores son en la medición de temperaturas, pero siempre están dispuestas a una serie de limitaciones. Una de las limitaciones, quizás la más obvia es que la temperatura de medición tiene que estar por debajo de la temperatura de fusión de los materiales empleados en la unión, también es recomendable que el material a medir no reaccione con alguno de los metales. Otra limitante es que la corriente que circule por el circuito de termopares debe ser mínima, de no ser así la unión produciría calentamiento y el calor de esta sería distinto al del entorno, lo que insertaría grandes errores en la medición. También se debe procurar que los conductores y lo materiales empleados para la unión sean homogéneos, lo que implica tener cuidado de no exponer estos a tensiones mecánicas que puedan afectar el funcionamiento de estos. Si se desea obtener la temperatura en una de las uniones con el fin de sensar está en necesario mantener la temperatura de la otra unión a una temperatura constante y conocida, esto para poder medir de forma exacta la temperatura, esto porque cualquier cambio en la unión de referencia es una gran fuente de errores. A pesar de lo anterior las ventajas de estos sensores son grandes, y es por eso que son los más abundantes en la medición de temperaturas hoy en día. También tienen un ámbito de funcionamiento bastante grande, desde -270oC a 3000oC. También presentan una buena estabilidad con el tiempo y una alta fiabilidad, además de una velocidad de respuesta bastante rápida, esto debido a su pequeño tamaño. Tienen una gran robustez, simplicidad y flexibilidad en su utilización, además de que están disponibles en el mercado de modelos de bajo costo pero siempre manteniendo las buenas cualidades en comparación con el precio de estas. Y por último al no necesitar de fuente de alimentación no son propensas a los efectos de auto calentamiento de los dispositivos que necesitan de una fuente de energía eléctrica para funcionar. Para efectos de un buen funcionamiento interesa tener una alta resistividad, esto para tener una resistencia alta sin necesidad de contar con una gran cantidad de masa en el sensor, lo que reduciría la sensibilidad del sensor. Para lograr esto se emplean aleaciones que se componen de algunos de los siguientes materiales en distintas proporciones: níquel, aluminio, cromo, cobre, manganeso, entre otros siendo también empleados el silicio y el germanio. Al igual que otros sensores, es importante proteger el sensor de los daños o interferencias que pueda causar el medio, por eso la mayoría de estos sensores cuentan con una carcasa protectora, normalmente esta resulta ser de acero inoxidable. El espesor de la carcasa en cierta forma limita la velocidad de respuesta y la robustez. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 111 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 ANEXO 1: RESOLUCION DE ALGUNOS EJERCICIOS PROPUESTOS Practica 13 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 112 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 14 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 113 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H UNAM 2013 Página 114 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 15 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 115 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 16 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 116 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Practica 17 PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 117 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 ANEXO 2: COMPENDIO FOTOGRAFICO Fotografía 1: Bornera Principal. Fotografia 2 : Tablero didactico. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 118 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Fotografìa 3: PLC CQM1H CPU43 OD214. Fotografía 4: Fuente de Poder 24Vcd. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 119 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 Fotografía 5: SET DE BATERÍA 3G2A9-BAT08. Fotografìa 6: Bornera de relevadores. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 120 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H UNAM 2013 Página 121 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 ANEXO 3: SOLUCION DE PRACTICAS CON TABLERO DIDACTICO Objetivo: que el alumno conozca el alambrado de un circuito con el tablero didactico. En esta aplicación, el sensor A cuenta las partes que entran a una estación particular de un proceso, y el sensor B cuenta las partes que se separan del proceso. Imagine que se trata de un proceso donde el máximo número de partes admitidas en un mismo tiempo es 3. El contador reversible puede ser usado para registrar el número departes sobre la banda transportadora en un mismo tiempo. Nº de partes sobre la banda = Valor del conteo hacia arriba menos Valor del conteo hacia abajo Cada vez que un producto entra a la banda el contador se incrementa en 1.Cada vez que un producto sale de la banda el contador decrementa en 1. Desarrollo de Diagrama Escalera: Después de haber realizado el diagrama se deben realizar los siguientes pasos: 1.- Se da compilar el programa para verificar si existe algún error PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H . Página 122 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME 2.- Luego se procede a simular el programa con el siguiente icono correctamente, UNAM 2013 para rectificar que nuestro programa va a funcionar 3.- Conecte los botones a el modulo de entradas y la lámpara a la salida del PLC como se indica en la siguiente figura: 4. Cargue su diagrama en el PLC. 5. Corra el Programa. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 123 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 CONCLUSIONES Con este manual se logra proporcionar al alumno una herramienta más para su desarrollo en la industria, dotándolo de habilidades y de un nuevo enfoque en cuanto a control y automatización se refiere, así mismo se logra familiarizar al alumno con conceptos y definiciones que facilitan el entendimiento y realización de ejercicios propuestos en este manual. Cabe mencionar que en este manual se introdujeron conceptos, imágenes y diagramas de elementos que no son cubiertos en la carrera y que, desde mi punto de vista, son conocimientos elementales que debe obtener un IME al término de su carrera. También se muestra de manera clara las herramientas de diseño que ofrece el software Cx-Programmer, proponiendo y resolviendo paso a paso algunas prácticas. Este manual teórico practico cumple con el objetico principal, el cual es apoyar a el proyecto “Diseño, Construcción y Operación de equipos modulares para la carrera de IME” PE 101610, realizando material didáctico diverso que incluye este manual. Por último puedo concluir que el uso de estas tecnologías en la automatización de procesos industriales no ha alcanzado su madurez ni popularidad debido a que los fabricantes de Controladores Lógicos Programables (PLC’s) y los desarrolladores de lenguajes de programación no se ponen de acuerdo en la estandarización; que representaría un mejor aprovechamiento de los recursos y ventajas significativas en el desarrollo de nuevos diseños como en la actualización de sistemas ya implementados. PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 124 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE EQUIPOS MODULARES PARA LA CARRERA DE IME UNAM 2013 BIBLIOGRAFÍA [1] CX-Programmer Introduction Guide (CX-ONE) [2] “Automatización Industrial Moderna “ - Victoriano Ángel Martínez Sánchez - Ed. Alfa Omega [3] Robótica Industrial “Tecnología, Programación y Aplicaciones” - Mikell P. Gloover, Mitchell Weiss - Ed. Mc Graw Hill [4] “Sensores y Acondicionamiento de Señal “ -Ramón Pallás Areny 4ª Edición. [5] Instrumentacion y Control Industrial W. Bolkon [6] Robotica Martin Mellado Arlecne CIBERGRAFÍA [1] URL http://es.scribd.com/doc/29338450/AUTOMATIZACION-INDUSTRIAL [consultado: Feb. / 2012] [2] URL http://www.isa.cie.uva.es [consultado: Marzo. / 2012] [3] URL http://industrial.omron.es [consultado: Feb. / 2012] [4] URL http://www.infoplc.net [consultado: Jun. / 2012] [5] URL http://es.scribd.com/doc/99533347/PLCs-OMRON [consultado: Jun. / 2012] [6] SYSMAC CQM1/CPM1/CPM1A/SRM1 – Manual de Programación (1993) – OMRON [7] Autómatas SYSMAC Serie CQM1H – Manual de Instalación (1993) – OMRON PRACTICAS BASICAS PLC OMRON CQM1H Página 125
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