07 marzo 2012

Guía de introducción a los autómatas programables (4ª PARTE)


CONTADORES

La función de contar es fundamental en muchos programas PLC. El PLC puede ser requerido para contar el número de elementos en un lote, o registrar el número de veces que ocurre algún evento. Con grandes motores, por ejemplo, el número de arranques tiene que ser registrado. No sorprendentemente, todos los PLCs incluyen algún elemento de conteo.

Siempre hay dos números asociados con el contador. El primero es el conteo en sí mismo (a menudo llamado valor acumulado) que se incrementará cuando una transición 0 → 1 se aplica a la entrada hacia arriba del contador, o un decremento cuando se aplica la transición 0 → 1 a la entrada de bajada del contador.

APLICACIONES NUMÉRICAS

Hasta ahora hemos discutido aplicaciones de un único bit. Pero los números son a menudo parte de un esquema de control; y el PLC puede necesitar calcular una capacidad de producción en unidades por hora promediadas al día, o dar la cantidad de líquido en un tanque de almacenamiento. Tales operaciones requieren la habilidad para manejar datos numéricos.

La mayoría de los PLCs trabajan con palabras de 16 bits, permitiendo se represente. un número positivo en el rango de 0 a + 65 535.

COMPARACIONES DE DATOS

Los valores numéricos a menudo se necesita sean comparados en programas de PLC; ejemplos típicos son un contador de lotes donde se indica el número de elementos que tienen que ser transmitidos, o circuitos de alarma que indican cuando una temperatura ha superado algún nivel de seguridad.

Estas comparaciones son realizadas por elementos con dos entradas numéricas que corresponden a los valores comparados, y una salida binaria (on/off) que es verdad si se cumple la condición especificada.

OPERACIONES ARITMÉTICAS

Los datos numéricos implican la capacidad de hacer operaciones aritméticas, y todos los PLCs proporcionan la capacidad de hacer al menos cuatro operaciones matemáticas: sumar, restar, multiplicar y dividir.

LÓGICA COMBINACIONAL Y LÓGICA POR EVENTOS

Cualquier sistema de control basado en señales digitales puede representarse por una serie de salidas Z, Y, X, W, etc. Cuyo estado es determinado por entradas A, B, C, D, etc. El esquema de control puede operar en una combinación de dos formas básicas. La forma más simple es la lógica combinacional, donde el esquema puede descomponerse en bloques más pequeños, con una salida por bloque, cada estado de salida es determinado solamente por los estados de entrada correspondientes.

Lógica por eventos

Los estados de salida en lógica combinacional se determinan solamente por las señales de entrada. En la lógica por eventos (también conocido como secuenciador) el estado de una salida depende no solamente del estado de las entradas, sino también de lo que ocurrió previamente. No es por lo tanto posible extraer una tabla de verdad de la cual pueda deducirse la lógica requerida.

MICRO PLCs

Los micro PLCs son equipos muy pequeños con un número muy pequeño de entradas y salidas. Se diseñan para aplicaciones tales como los sistemas de aire acondicionado y calefacción donde los programas una vez instalados son vendidos como parte del producto o sistema final. El bajo precio de estos sistemas los hace muy competitivos en costes.

SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN

Originalmente los fabricantes de PLC proporcionaban terminales de programas dedicados que eran específicos para sus PLCs. Cuando los ordenadores portátiles empezaron a ser baratos los fabricantes se movieron hacia estándares que funcionaban en estos PC portátiles. A menudo el enlace al PLC es vía un simple estándar RS232 punto a punto usando COM1. Donde PLC y PC se comunican vía una red multi-estación se requiere alguna forma de driver como una tarjeta interna en un slot PCI o ISA o vía un dispositivo externo conectado en el puerto PCMCIA.

Las primeras versiones de PC se basaban en software que funcionaba bajo MSDOS, y muchos todavía lo hacen. El software basado en DOS es simple, rápido, robusto y no requiere muchos recursos del procesador. Es bastante factible hacer funcionar software de programación DOS en una máquina 286 con un disco duro de 20 Mbyte. Hoy en día todo el software se basa en Windows, por ejemplo RSLogix5.

HERRAMIENTAS DEL SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN

El software de programación no solamente se usa para la tarea obvia de escribir el programa, también es una ayuda valiosa para encontrar fallos.

Una vez el software de control se ha depurado, cualquier fallo puede relacionarse con los dispositivos de planta (ej. interruptores limitadores, sensores, solenoides, contactores, etc.). Todo el software mostrará el estado de los dispositivos digitales en el diagrama de escalera o diagrama de bloque de función. Usualmente el estado se conoce por un cambio de color o aumento de la iluminación. Similarmente el valor de las señales numéricas serán mostradas para permitir que las señales numéricas sean supervisadas.

SEÑALES ANALÓGICAS, CONTROL EN BUCLE CERRADO Y MÓDULOS INTELIGENTES

A menudo un PLC requiere medir, o controlar, señales de planta que pueden asumir cualquier valor en un rango determinado. Señales típicas de este tipo son temperaturas, caudales, presiones, velocidades, etc. Éstas se conocen como señales analógicas.

De una forma similar un PLC puede tener que producir señales de salida analógica para impulsar medidores y válvulas proporcionales, o proporcionar una referencia de velocidad para el controlador del motor.

Los PLCs a menudo se requiere generan señales analógicas además de leer entradas analógicas. Aplicaciones comunes son los medidores analógicos.

CONTROL EN BUCLE CERRADO

Muchos procesos industriales requieren que alguna variable de planta (temperatura, presión o caudal, por ejemplo) se mantenga a un valor fijo o sigan un determinado perfil. Este esquema se conoce como retroalimentación o control de bucle cerrado.

Los PLC se usan para realizar controles en bucle cerrado. La variable de planta, PV, es leída por una tarjeta de entrada analógica, y la salida OP proporcionada por tarjetas de salida analógicas. El setpoint, SP, es proporcionado por el operador o por alguna secuencia del programa. El algoritmo PID es luego proporcionado por el programa.

MÓDULOS INTELIGENTES

La mayoría de los módulos PLCs pueden adaptarse con un amplio rango de módulos inteligentes. Pueden usarse lectores de códigos de barra, contadores de alta velocidad, sistemas de visión para el reconocimiento de modelos, sistemas de control de posición para máquinas CNC y robótica más módulos sensores para termopares y transductores de temperatura PT100. Todos estos módulos minimizan los esfuerzos de programación.

Los sistemas analógicos se basan en bajos voltajes y en consecuencia son vulnerables al ruido eléctrico.
En la mayoría de las plantas, un PLC puede controlar motores de alta potencia de 415 V a 100 A, y leer señales de termopares de unos pocos milivoltios. Debe tenerse especial cuidado para evitar interferencia de señales de alto voltaje.

La primera precaución es adoptar una disposición de toma de tierra sensible.

Bibliografía:

  • Programmable Controllers. Theory and Implementation. Second Edition. L.A. Bryan, E. A. Bryan. An Industrial Text Company Publication.
  • Programmable Controllers. Parr, CEng and MInstMC. 2003. Elsevier

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