Post on 25-Jul-2015
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES
DESCRIPCIÓN Y ASPECTOS DE SELECCIÓN
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC
Aparece con el propósito de eliminar o reducir el costo que implicaba la operación de un sistema de control basado en relés
Bedford associates propuso a la industria automotriz una solución llamada ¨modular digital controller¨ (MODICON)
MODICON 084: El primer PLC producido comercialmente
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC
Sistemas de control por relé
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC
Lógica por relés – desventajas:
Tiempo de vida limitado
Mantenimiento estricto
Poco flexible
Difícil cableado
Localización de fallas dispendiosa
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC
MODICON 084 – 1.968
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE - PLC
MODICON 084 – 1.968
Fácilmente configurables
Larga vida útil
Resistente a ambientes difíciles
Basado en elementos de estado sólido y no en relés
La siguiente etapa era la comunicación entre ellos: aparición de MODBUS
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCONCEPTO
Computador especializado para control de máquinas y de procesos
Dispositivo electrónico
Programable
Utilizado dentro de entornos industriales
Controla máquinas y/o procesos lógicos de manera secuencial
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCDEFINICIÓN
Según IEC 61131:
Un autómata programable es un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones aritméticas, con el fin de controlar, mediante entradas y salidas, digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos.
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCOBJETIVOS INICIALES
Reemplazar la lógica de relés para control industrial
Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos
Actuar como intermediario entre los computadores y el proceso
Diagnóstico de fallas y alarmas
Controlar y comandar tareas peligrosas y repetitivas
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCALCANCE
Originalmente utilizados en aplicaciones donde las señales involucradas eran discretas
Aplicaciones de control discreto y secuencial
El poder de procesamiento aumentó, por lo tanto fue posible utilizarlos para control de baches y control de procesos
Inicialmente no justificaban costo en aplicaciones pequeñas
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCBENEFICIOS
Menor cableado
Reducción de costos de operación y paradas de planta
Mayor facilidad para mantenimiento y puesta en servicio de sistemas
Flexibilidad en configuración y programación – manufactura flexible
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCENTORNO
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCBENEFICIOS
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
La complejidad de los PLC va en aumento
Se registran aumentos de costos en la capacitación a los programadores
La creación de programas grandes es cada vez más compleja
Los sistemas de programación son cada vez más complejos
La programación de los PLC se acerca cada vez más al perfil de los PC Se requiere de normalización para evitar excesiva complejidad
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCLENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
ESTÁNDAR: IEC 61131-3
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTÁNDAR: IEC 61131-3
Resume los requerimientos de los sistemas modernos basados en PLC (hardware y sistema de programación)
Involucra métodos de programación tanto nuevos como existentes
Guía de programación, no conjunto de reglas
Conjunto extenso de requerimientos, los fabricantes deben declarar qué partes del estándar cumplen (al menos un paquete básico)
Hay una mejor comunicación entre fabricantes de Hw y Sw
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTÁNDAR: IEC 61131-3
Menor riesgo de desarrollos inapropiados
Supone menores tiempos de desarrollo
Permite a los usuarios trabajar con máquinas de varias marcas
Facilita la elección de sistemas de programación, por tener similitudes conceptuales
COMPARACIÓN FUNCIONAL
PLC vs LOGICA DE RELÉS
¿Se requiere de flexibilidad en la lógica de control?
¿Se requiere de alta confiabilidad?
¿Hay restricciones en el espacio disponible?
¿Se requiere de recolección de datos?
¿Se tiene la necesidad de modificaciones rápidas?
¿Hay opciones de crecimiento futuro?
PLC vs PC
El PLC ha sido diseñado para ambientes industriales
El hardware y software del PLC ha sido diseñado para fácil entendimiento del personal de planta
El PLC se ve limitado ante transferencias de grandes montos de datos
El PLC se ve limitado ante aplicaciones con elevadas exigencias de cálculos matemáticos
El PC dispone ahora de dispositivos para uso industrial
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRUCTURA
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRUCTURA
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCUNIDAD CENTRAL DE PROCESO
Constituye el cerebro del sistema
Consiste de un procesador para implementar la lógica de control, y para control de comunicación entre módulos
Diseñado para que el sistema deseado pueda ser implementado en forma de lógica de relés
Acepta entradas de diferentes sensores, ejecuta el programa y envía los comandos apropiados para los dispositivos de salida
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE ENTRADA
Conforman la interface por la cual los equipos de campo pueden ser conectados al controlador
Interfaz de señales analógicas, discretas, trenes de pulsos, control de movimiento, etc.
Interfaces aisladas galvánicamente y sin aislar
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE ENTRADA
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS DE SALIDA
Conforman la interface mediante la cual los dispositivos de salida son conectados al controlador
Interfaz de señales analógicas, discretas, trenes de pulsos, control de movimiento, etc.
Interfaces aisladas galvánicamente aisladas y sin aislar, en DC y AC
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCMODULOS ESPECIALES
Módulos de conteo rápido
Módulos de comunicaciones
Control de movimiento
Señales de temperatura
Módulos de potencia
Tarjetas procesadoras de propósito específico
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCTIPOS DE MEMORIA
Mapa de memoria, o memoria de trabajo: el conjunto de todas las posiciones de memoria direccionables por la CPU. Su longitud depende de:
Capacidad de direccionamiento de la CPU
Número de entradas / salidas a conectar
Longitud de la memoria de usuario utilizada
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCTIPOS DE MEMORIA
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCNUMERO DE I/O
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – CATEGORÍAS
Micro PLC: Hasta 32 señales de E/S
Pequeños PLC: Entre 32 y 128 E/S
PLC gama media: Entre 64 y 1024 E/S
PLC gama alta: Entre 512 y 4096 E/S
PLC gama muy alta: Entre 2048 y 8192 E/S
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (1)
¿Soporta el controlador la cantidad de señales del proceso? - Dimensionamiento en hardware
¿Soporta las funciones requeridas por el proceso? - conteo rápido, E/S analógicas, almacenamiento de información, bus de campo
¿Se cuenta con la suficiente memoria para almacenar los datos producidos por la automatización? - Históricos, datos calculados, variables intermedias
¿Se estima que el programa a ejecutar cabe dentro del espacio de memoria de programa?
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCICLO DE SCAN
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCICLO DE SCAN
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
Control supervisorio: Es aquel desempeñado por el operador, quien debe conocer el sistema de control, relacionado con:
. Distribución de la arquitectura del sistema. Tipos de controles
predominantes. Tipo de variables asociadas. Distribución de datos
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
Control de lazo cerrado: El tipo de control más usual, se toma medición de un sensor, y se efectúan acciones correctivas por medio de una actuador
Control por actuadores en paralelo: utilizado para alcanzar rápidamente el valor del setpoint, a través del uso simultáneo de varios actuadores
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
Control de relación: utilizado para lograr mezclas exactas entre dos productos. Habitualmente utiliza dos sensores y un actuador
Control en cascada: Se cuenta con un controlador para una variable principal y otro para una secundaria. Se analiza y mejora la dinámica de una variable manipulada, en perjuicio de la variable principal
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCESTRATEGIAS DE CONTROL
Control selectivo: Garantizar el trabajar en los rangos de seguridad para las diferentes variables
Control anticipativo: Se mide una o varias variables de entrada del lazo, y en función de ello se trabaja el actuador
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (2)
¿Qué tipo de proceso se tiene?
¿Cuál es su inercia?
¿Qué tipo de control / estrategia de control debe adoptarse?
¿Cuántos lazos de control deberán implementarse?
¿Cuál es el impacto frente a un fallo?
¿Se debiera usar cableado centralizado o descentralizado?
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (3)
¿Cuál es la velocidad de procesamiento del controlador?
¿Cuál es su mínimo scan time?
¿Cuál es el tiempo de ejecución de las acciones de control?
¿Es la velocidad de procesamiento lo suficientemente grande como para proveer un scan time adecuado?
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCCRITERIOS DE SELECCIÓN (4)
¿Con qué sistemas o equipos va a interactuar el controlador?
¿Qué opciones de comunicación se requieren para dicha interacción?
¿Qué tipo de información intercambiará, en qué montos y con qué frecuencia?
¿Qué tan confiable deberá ser el enlace con los equipos o sistemas implicados?
¿Qué tipo de redundancias deberán implementarse?
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE – PLCNecesidades de comunicación
¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?
¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?
¿QUE SE PODRÍA DECIR ACERCA DEL PERFIL DEL PLC ADECUADO EN ESTE CASO?