UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE TECAMAC

CARRERA: ING. MECATRNICA.

GRUPO: 10MT1

ALUMNO: RICARDO RODRIGUEZ ESPINDOLA

Introduccin. Remontndonos a los principios de la industrializacin, podemos observar los grandes avances tecnolgicos que han surgido en comparacin con la tecnologa que en estos momentos se emplea. Antes solo se vea el uso de elementos de control por medio del control a relevadores, el cual es fundamento de los controles modernos, pero que en comparacin dejan a un lado la excesiva dimensin, as como el consumo de energa, y lo complicado de la fabricacin y mantenimiento de estos mismos. Hoy en da contamos con sistemas muy avanzados que en suma son ms rpidos, con menor consumo de corriente y menores dimensiones, y sobre todo constan de una flexibilidad para la creacin del control y su mantenimiento, etc. Dichos dispositivos encargados de albergar el control (programa), son llamados PLC, por sus siglas en ingles. No obstante un PLC, es obsoleto si no cuenta con los aditamentos necesarios para cumplir el control que le fue programado, como son sus elementos de entrada que pueden ser desde simples contactos, sensores de casi todo tipo, etc, como sus salidas, que pueden ser usadas para soportar cargas pequeas o grandes dependiendo la construccin o diseo del mismo PLC. Gracias a este desarrollo hoy en da podemos realizar muchas funciones en un proceso de cualquier ndole, estos dispositivos son vitales en la industria para su optimo desempeo, gracias a estos equipos, podemos reducir tiempos, insumos, accidentes y personal.

Desarrollo de la Unidad 1 Funciones Avanzadas con PLC. Objetivo. Programar funciones avanzadas con el PLC, configurando PID, PWM, salidas analgicas, entradas analgicas conectadas a sensores y actuadotes industriales para la automatizacin. Actividad 1. Identificar los componentes de un PLC modular y las caractersticas, y configuracin del CPU, puertas, registros, comunicacin serial RS232, RS485, USB con la PC. Desarrollo. Configuracin Modular. El sistema bsico modular de hardware consiste en un RACK (gabinete con varios puestos de enchufe llamados slots, en donde se insertan los mdulos), una fuente de alimentacin, la unidad central de proceso (CPU), y los mdulos de entrada y salida (I/O). Los sistemas modulares pueden ser configurados con un mximo de tres RACKS ( 30 slots en total), desde 4 puntos de I/O hasta un mximo de 256 puntos I/O.

Fig. 1.1 CPU modular proporcionada por BOTEMEX S.A de C.V. RACKS. Los RACKS alojan a la CPU y a los mdulos de I/O, la fuente de alimentacin se monta en el lado izquierdo del RACK. Todos los componentes son fcilmente empotrables en el RACK gracias al riel que esta empotrado en el gabinete y las uas que tienen los

dispositivos, gracias a estos rieles no es necesario tener herramientas especiales para poder remover la CPU.

Fig. 1.2 Disposicin de Slots en RACK. FUENTE DE ALIMENTACIN. La fuente de alimentacin proporciona energa a la CPU y a cada spot del RACK. Cada RACK de un sistema modular requiere de una fuente de alimentacin, la fuente de alimentacin no ocupa un spot en el RACK, simplemente se monta del lado izquierdo del RACK, como se muestra en la FIG. 1.2. UNIDAD DENTRAL DE PROCESO (CPU) LA CPU siempre ocupa la primera ranura del primer RACK. EL mdulo de la CPU tiene integrados al frente leds de diagnostico: -PC RUN: indica que el procesador se encuentra en el modo RUN. -CPU FAULT: parpadea cuando se alimenta por primera vez indicando que el procesador no ha sido configurado. Tambin lo hace cuando detecta un error en el procesador, o en memoria. -FORCED I/O: parpadea cuando una o ms direcciones de entradas o salidas han sido forzadas del estado ON a OFF, pero sin estar habilitado el forzamiento. El led mantendr su luz cuando el forzamiento este habilitado, y se apagara cuando no exista tal.

-BATERIA BAJA: El led avisar cuando la batera est lo suficientemente baja o bien cuando el conector de batera no este conectado. Esta disposicin de leds variara dependiendo del modelo de unidad que se use.

Fig. 1.3 disposicin de led para SLC 5. SELECCIN DE CPU. Las diferentes opciones de CPU se encuentran bsicamente en la siguiente tabla, notese que se esta hablando en este desarrollo de tema de un SLC-500 de ALLEN-BRADLEY, para configuraciones con otro modelo, es recomendable acudir a las referencias del fabricante.

Fig. 1.4 Tipos de CPU para sistema SLC-500 MDULOS DE ENTRADAS Y SALIDAS. Existen tres tipos de mdulos de I/O discretas: -Mdulos de entradas. -Mdulos de salidas. -Mdulos de entradas y salidas.

Existen mdulos de 4, 8, 12, 16 y 32 puntos de conexin, cada mdulo tiene un panel frontal de leds, los cuales indican el estado de cada punto de I/O, las terminales en los mdulos tienen placas de conexin rpida tipo clema que aceptan alambres de calibre 14AWG.

Fig. 1.5 Mdulos de entrada y salida En la siguiente tabla se muestran los nmeros de parte o catalogo con los cuales podemos identificar el tipo de mdulo de entrada y salida.

Fig. 1.6 Relacin de mdulos I.

A continuacin se muestra la relacin de mdulos de salida.

Fig. 1.7 Relacin de mdulos O.

Tambin existen mdulos combinados, los cuales contienen entradas y salidas, en la Fig. 1.8, se pueden ver los nmeros de catlogo.

Fig. 1.8 Relacin de mdulos combinados.

COMUNICACIN CON LA PC Para este dispositivo Allen-Bradley contamos con una interfaz de comunicacin conector DB9 hembra en los dos extremos que se conectar a un puerto de comunicacin RS232, en la siguiente figura se muestran diversa interfaces.

Fig. 1.9 Interfaz de comunicacin RS232 y USB.

De igual forma debemos contar con una PC, para poder acceder al dispositivo, y el software para monitoreo o programacin, posteriormente se describira la secuencia bsica para el acceso al CPU ALLEN-BRADLEY SLC-5.

Fig. 2.0 Laptop y ventana principal del software. Como paso principal debemos hacer una conexin fsica con la interfaz entre la PC y el CPU, como se muestra en la siguiente figura.

Fig. 2.1. conexin PC-CPU. Corroborando que la conexin esta correcta y que los dispositivos estan conectados a la fuente de alimentacin y alimentados, procedemos a hacer uso del software de programacin y monitoreo, para este equipo SLC-5 es necesario el software que la empresa ROCKWELL AUTOMATION, RS Linx Classic, tambin llamado Factory Talk. En la siguiente figura se muestra el fabricante del software de comunicacin.

Fig. 2.2 Pantalla de inicio de Factory Talk.

Despus de desplegar la pantalla de inicio debemos de verificar los mdulos conectados, el tipo de CPU, si es que existiera uno, de lo contrario debemos configurar la comunicacin.

Fig.2.3 Ventana donde se aprecia que no existe ningn elemento conectado. Posteriormente se deben configurar los drivers de comunicacin, en esta imagen se muestra la ventana de configuracin en la cual por default puede aparecer un dispositivo tenemos que seleccionarlo y con la tecla supr del teclado de la PC eliminarlo.

Fig.2.4.

Ventana

de

configuracin

con

dispositivo

seleccionado.

En la siguiente ventana se muestra como dar de alta los nuevos dispositivos, tenemos que dar clic en el cono AddNew y seleccionar la el tipo de comunicacin para este caso es el RS-232 DFI devices.

Fig.2.5. Agregar dispositivo RS-232. Se puede configurar otros tipos de dispositivos para este caso damos clic en Add New, aparecer la descripcin del dispositivo, seleccionar el dispositivo adecuado y dar OK.

Fig.2.6.Seleccin de dispositivo. Inmediatamente despus de seleccionar el dispositivo, aparecer la ventana de configuracin del dispositivo para este caso, nos indica el puerto de configuracin, que por default ser COM1, la seleccin del Device, el Bad, etc, puede no ser necesario que se configure de forma manual ya que esta ventana cuenta con una opcin de auto configuracin, la cual seleccionaremos, para que se auto detecte el dispositivo y configure el puerto de comunicacin de ambos equipos la PC y la CPU.

Fig.2.7 Auto Configuracin.

Posterior a la Auto configuracin el la seccin de nombres y Descripciones aparecer el dispositivo que acabamos de configurar, lo seleccionamos y lo habilitamos con la funcin Startup, o simplemente Star.

Fig.2.8. Startup. Tenemos la opcin de dar de alta de forma automtica, o manual el modo de inicio, para este caso la siguiente ventana nos ayudara en esta cuestin de preferencia debemos dar clic en automtico y aceptar, desde este momento la CPU y la PC estn comunicados

Fig.2.9.Finalizacin de la configuracin de comunicacin. Despus de hacer esto, debemos cerrar la ventana o minimizarla.

A continuacin se muestran las imgenes de una configuracin para una CPU de una lnea de proceso en la empresa JUMEX.

Fig. 3.0. Configuracin de una CPU en planta de proceso.

Fig. 3.1. Disposicin de dispositivos comunicados, se aprecia la PC y la CPU.

Posterior a la configuracin de la comunicacin entre la CPU y la PC, debemos abrir otro programa que nos ayudar a monitoriar la CPU o programarla.

Fig. 3.2 Software de monitoreo o programacin.

El mismo fabricante cuenta con el software para el monitoreo o la programacin de la CPU, esto solo podr realizarse siempre y cuando con anterioridad configuramos el software de comunicacin. Para este caso el software es el RS Logix 5, en la figura 3.2 se muestra la ventana del fabricante.

Fig. 3.3 Seleccin de archivo.

Al iniciar el monitoreo o programacin el sistema solicita seleccione el archivo adecuado a abrir, este software cuenta con la funcin de monitoreo para usarse en lnea de igual forma podemos hacer modificaciones mientras el software este corriendo, claro esta que siempre y cuando el programa de la CPU sea el mismo que el de la PC, si no es as no se podr acceder a l. Este software por su versatilidad nos puede ayudar a visualizar diversas versiones de programas, estas las podemos ver con respecto a su extensin, ya que la extensin nos indican la versin o modelo de CPU o PLC. En la siguiente figura se muestra la seleccin de un archivo para ser monitoreado, ntese las versiones con las que puede trabajar.

Fig.3.4 Seleccin de tipo de archivo, por extensin. Al seleccionar el archivo y ponernos en lnea podemos observar, si el archivo es compatible con la CPU que estamos trabajando, es fcil hacer esto ya que en los conos que estn en el ngulo superior derecho esta la opcin OFFLINE, GOLINE, si podemos ponernos en lnea quiere decir que el archivo es el correcto, este software cuenta con un modo de comparacin de archivos o ficheros antes de tratar de ponernos en lnea as podemos comparar el archivo de la CPU con el de la mquina, para este caso solo es mencionado.

Fig. 3.5 Archivo comparado y listo para ponerse en lnea.

En la figura anterior se muestra el archivo comparado que en este caso se llama L9, y que esta listo para ponerse en lnea.

Fig3.6 Programa corriendo y en opcin monitoreo- programacin. La opcin REMOTE RUN, no solo pone en lnea el programa contenido en la CPU, si no que tambin nos da la opcin de poder hacer modificaciones en lnea, en la fig anterior se muestra el diagrama de programacin con lneas verdes indicando que se esta en lnea, cuando no se esta en lnea podemos acceder al programa de la PC, pero este no se pondr en color verde, aun as podemos hacer modificaciones. DEFINIR LA PID Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por realimentacin que calcula la desviacin o error entre un valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una accin correctora que ajuste el proceso. El algoritmo de clculo del control PID se da en tres parmetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional determina la reaccin del error actual. El Integral genera una correccin proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reaccin del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso va un elemento de control como la posicin de una vlvula de control o la energa suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando estas tres variables en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un control diseado para lo que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador puede ser descrita en trminos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el controlador llega al "set point", y el grado de oscilacin del sistema. Ntese que el uso del PID para control no garantiza control ptimo del sistema o la estabilidad del mismo. Algunas aplicaciones pueden solo

requerir de uno o dos modos de los que provee este sistema de control. Un controlador PID puede ser llamado tambin PI, PD, P o I en la ausencia de las acciones de control respectivas. Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la accin derivativa es muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al valor deseado debido a la accin de control.

DEFINIR LA PWM La modulacin por ancho de pulsos (tambin conocida como PWM, siglas en ingls de pulse-width modulation) de una seal o fuente de energa es una tcnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una seal peridica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir informacin a travs de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energa que se enva a una carga. El ciclo de trabajo de una seal peridica es el ancho relativo de su parte positiva en relacin con el perodo. Expresado matemticamente:

D es el ciclo de trabajo es el tiempo en que la funcin es positiva (ancho del pulso) T es el perodo de la funcin La construccin tpica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la seal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la seal dientes de sierra, y el ciclo de trabajo est en funcin de la portadora. La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. stas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentacin.

SENSORES INDUSTRIALES ANALOGICOS.

PROTOCOLOS DE COMUNICACIN. RS-232 Recommended Standard 232, tambin conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C, es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un DTE (Equipo Terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicacin de datos), aunque existen otras en las que tambin se utiliza la interfaz RS-232.

Fig. conector DB9

RS-485 Tambin conocido como EIA-485, que lleva el nombre del comit que lo convirti en estndar en 1983. Es un estndar de comunicaciones en bus de la capa fsica del Modelo OSI. Est definido como un sistema en bus de transmisin multipunto diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y a travs de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los voltajes producidos en la lnea de transmisin. El medio fsico de transmisin es un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una longitud mxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19.200 bps y la comunicacin half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32 receptores. La transmisin diferencial permite mltiples drivers dando la posibilidad de una configuracin multipunto. Al tratarse de un estndar bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y utilizaciones. Desde 2003 est siendo administrado por la Telecommunications Industry Association (TIA) y titulado como TIA-485-A.222