WIXLIB

Introducción a la Automatización ylos Autómatas Programables20141

Esquema general de un Sistema AutomatizadoSupervisión2014ControlParte operativa(proceso)2

Esquema general de un Sistema AutomatizadoSupervisión Panel de mando PC SCADA2014Control Lógica cableada PLC s PC Tarjeta E/S Microcontroladores Reg. Digitales S.C.Distribuido Etc.Parte operativa Planta- Sensores- Actuadores3

Tecnologías para la automatizaciónAtendiendo a la implantación: Programadas: algoritmo codificado en un dispositivoprogramable. Cableadas: se lleva a cabo por medios físicos.20144

Tecnologías cableadasImplementación física de la lógica de la Unidad de Control.Familias tecnológicas: Mecánicos Neumáticos Hidráulicos Eléctricos Electrónicos, etc.Ejemplos: Control de nivel de líquido porflotador Regulador de Watt Cuadros de mando por contactoresVentajas: Simplicidad Adecuadas para problemassencillosInconvenientes: Ocupa mucho espacio Poca flexibilidad Mantenimiento costoso No adaptados a funciones decontrol complejas20145

Tecnologías programadasUtilización de dispositivos capaces de ejecutar algoritmos, dotados deentradas y salidas analógicas y/o digitalesFamilias tecnológicas: Microprocesadores(ordenadores de proceso) Microcontroladores Autómatas Programables(PLC’s) DSP’sInconvenientes: Complicados y caros paraaplicaciones simples2014Ejemplos: Automatización industrial con PLC’s Accionamientos de Control Vectorialbasados en DSP’sVentajas: Flexibilidad Ocupan poco espacio Coste compensa para aplicacionesde complicación media/alta Mantenimiento sencillo6

Sustitución de armarios de relés20147

Un poco de historia 1968. Bedford Associates. Dick Morley. MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 1968. GM Hydra-matic. Standard Machine Controller 1969. Noviembre. Modicon 084. Otros actores: 3I, DEC, Allen-Bradley, CenturyDetroit, GE, Square D20148

Autómatas ProgramablesUn autómata programable (AP) , también llamado PLC(Programmable Logic Controller) es: un sistema electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamientointerno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales comofunciones lógicas, secuencia, temporización, recuento yfunciones aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales yanalógicas diversos tipos de máquinas o procesos.(Según IEC 61131)20149

Gama de autómatas de Siemens201410

Estructura201411

MemoriaAcceso a laimagen de e/sImagen deentradasCPUImagen desalidasInterfaz deentradasMemoriade datosInterfaz desalidasSensores2014MemoriadeprogramaActuadores12

Ciclo de funcionamientoTensiónProceso inicialProceso comúnEjecución del programa ye/s de datosComprobación del sistemafísico (hardware)Borrado de variables internas,temporizadores y contadoresPuesta a cero del perro guardiánServicio a periféricosexternos2014Comprobación deconexiones y memoria13

Ciclo de funcionamiento (II)NO¿Comprobacióncorrecta?Ejecución delprograma yentrada/salidade datosSÍLectura de la interfaz de entradaIndicadorde errorEscritura de la interfaz de salidaEjecución del programa de usuario201414

Modos de funcionamientoEl modo habitual es la ejecución cíclica.En algunos casos son necesarios otros modos: Ejecución controlada por tiempo Ejecución controlada por alarmas201415

Interfaces de E/S Establecen la comunicación entre CPU y proceso:– Filtran, adaptan y codifican las señales de entrada– Decodifican y amplifican las señales de salida. Entradas habituales:– CC a 24 ó 48 VCC.– AC a 110 ó 220 VAC.– Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA. Salidas típicas:––––2014Por reléEstáticas por triac a 220 V (max.)Colector abierto a 24 ó 48 VCC.Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.16

Configuración del sistema de E/S Centralizadas– Autómatas compactos, µautómatas ( módulos)– Autómatas modulares ( módulos y bastidores) Distribuidas– Remotas. Bus de campo– Pueden disminuir los costes de instalación (menos cableado)– Aumenta la seguridad de la transmisión (menos cables, ytransmisión digital de la información)201417

ComunicacionesBuses de campo: AS-i PROFIBUS Uni-Telway MODBUS CANopen INTERBUS ETHERNET Industrial Inalámbricas– Wifi– Bluetooth– Zigbee201418

Estándar IEC 61131Especifica las funciones que ha de tener un autómataprogramable, y estandariza el modelo de software ylos lenguajes de programación para estos equiposPartes de la norma IEC61131 Parte 1: Información general Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equipos Parte 3: Lenguajes de programación Parte 4: Guías de usuario Parte 5: Comunicaciones 201419

ProgramaciónIL Lenguajes literales– Lista de instrucciones (Instruction List, IL)– Texto estructurado (Structured Text, ST)LD Entrada ManualOR Entrada AutomáticaAND DesbloqueoST FuncionamientoLDEntrada 01IF Data "EOF" THENFOR Index: 1 TO 128 DOX: Read Data(Datenfeld[index]);IF X 2500 THEN Alarma: TRUE;END IF;END FOR;END IF;ST Lenguajes gráficos– Diagrama de bloques funcionales (Function Block Diagram, FBD)– Diagrama de escalera (Ladder Diagram, LD)S 01S 01S 02Manual( )S 01S 03XORS 02LDTiempo 01TONS 03LámparaT#12s400msFBD2014Tiempo actual20

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)Aplicación software especialmente diseñada parafuncionar sobre ordenadores de control deproducción, con acceso a la planta por comunicacióndigital con los controladores e interfaz gráfico de altonivel con el usuarioComponentede la parte desupervisión201421

Metodología de diseño de sistemassecuenciales El enfrentamiento a sistemas de automatización muy complejosexige la adopción de una metodología. Las más extendidas son:GRAFCETGRÁFico de Control de EtapaTransición (IEC-60848)2014GEMMAGuía de Estudio de los Modos deMarcha y Parada [ Arrêts ]22

CIM (Computer IntegratedManufacturing)“CIM is the integration of total manufacturing enterprise byusing integrated systems and data communication coupled withnew managerial philosophies that improve organizational andpersonnel efficiency” CASA/SME (Computer and Automated Systems Association/Society for Manufacturing Engineers) Término acuñado por Harrington en 1978 en su libro ComputerIntegrated Manufacturing En los 80, NBS (National Bureau of Standards), propone unaarquitectura basada en niveles.201423

CIM(Computer Integrated Manufacturing)GESTIONDE EMPRESAOFICINA TECNICAY PLANIFICACIONCOORDINACION DE PLANTANivel de Fábrica /Factoría /PlantaNivel de ÁreaSUPERVISION Y CONTROLDE CELULANivel de CélulaCONTROL LOCAL DIRECTONivel de Campo/EstaciónSENSORES Y ACTUADORES2014Nivel de EmpresaNivel de Proceso / Máquina24

Niveles CIM/Niveles de comunicaciónCorporate levelPCIT systemsEthernetFactory/plant levelSCADA systems,centralised controlEthernet/fieldbus gatewaye.g. PROFINet proxyPCPLCCell/control levelHMIGeneral purpose fieldbus e.g.PROFIBUS, DeviceNetField levelDistributedcontrolProcess fieldbuse.g.PROFIBUS PA,Foundation gentsensorsExiDigitalactuators &sensorsAnalogue &digital I/OFactory automation2014SafetyprotectionDrivesAnalogue &digital I/OCNC roboticsControlvalvesTransmittersDPcellsProcess control25

Bibliografía Ballcells, J. Autómatas Programables, Marcombo, 1997– Cap. 4. Arquitectura interna del autómata– Cap. 5. Ciclo de funcionamiento del autómata y control en tiempo real– Cap. 6. Configuración del autómata PLCopen, traducido por Felipe Mateos, IEC 61131. Un recursode programación estándarhttp://www.plcopen.org/pages/pc2 training/introductions in spanish andportugese/downloads/intro iec 61131 3 spanish.doc Ball, K. The Making of the PLC, Control Engineering Asia, t-control-systems/4616201426

Metodología de diseño de sistemas secuenciales El enfrentamiento a sistemas de automatización muy complejos exige la adopción de una metodología. Las más extendidas son: GRAFCET GEMMA GRÁ Fico de Control de Etapa Transición (IEC -60848) Guía de Estudio de los Modos de Marcha y Parada [ Arrêts ] 2014 22