UT01 - Sistema seqüencial programables? Què és açò? Primera unidad de trabajo del módulo de "Sistemas Secuenciales Programables"

1. UT1– Sistema seqüencial programable (SSP)?
Què és açò?
1
Sistemes Seqüencials Programables
Automatització i Robòtica Industrial
IES Cotes Baixes
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

2. 2
Prendre consciència de la importància actual d'un PLC.
Conèixer l'estructura general d'un PLC, així com la
distintes formes de classificar-los.
Conèixer el funcionament general d'un PLC i la
funcionalitat dels dispositius que l'envolten.
Identificar les característiques tècniques dels PLC.
OBJECTIUS:
PRECONEIXEMENT:
Al tractar-se de la primera unitat de treball d'un mòdul de primer curs,
no serà necessari cap coneixement específic previ, ara bé, l'alumnat
haurà de comptar amb destreses relacionades amb programes
d'ofimàtica i recerca de dades en la Web.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

3. Professor: Raül Solbes i Monzó
3
1.1
• Aplicacions automàtiques dels SSP.
1.2
• Components i estructura dels PLC. Funcionalitat
1.3
• Principi de funcionament del PLC.
1.4
• Classificació dels PLC.
1.5
• Característiques tècniques dels PLC.
ÍNDEX DE CONTINGUTS:
UT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

4. 4
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques
CONCEPTE:
L’autòmat programable o controlador lògic programable (PLC) pot definir-se
com un aparell o dispositiu, creat per controlar processos automàtics
seqüencials en la industria, en temps real i el més ràpid possible.
HISTÒRIA:
 Els PLC’s apareixen per primera vegada a la industria al voltant de 1960
 Principal raó: reduir costos associats a la tecnologia cablejada.
 Bedford Associates va proposar a un important fabricant de vehicles, un
aparell anomenat MEDICON (Controlador Digital Modular).
 El MEDICON 084 va ser el primer PLC del món.
 A mitjans del anys 70, les tecnologies dominants del PLC eren màquines
d’estat seqüencial i CPUs basades en desplaçament de bits.
 Les habilitats de comunicació varen aparèixer en 1973, amb el sistema
Modbus, que permetia comunicar diversos PLCs.
 Actualment existeix una norma (UNE-EN 61.131) que estandarditza la
comunicació i sistemes de programació de tots els PLCs existents en el mercat.
 La tecnologia a avançat i actualment existeixen nombrosos fabricants de PLCs,
amb diverses característiques i protocols de comunicació entre ells.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

5. 5
APLICACIONS:
Antigament sols
s’utilitzaven en
processos
industrials
complexos
Reducció del preu,
ampli catàleg de fabricats,
major coneixent dels tècnics,...
Aplicació en diversos
camps
S’utilitzen en qualsevol automatització industrial o domèstica on es requereix
un major control i comunicació, però també en xicotetes automatitzacions on
es requereixen temporitzadors i aparells de control i gestió semblants.
Exemples:
 Maniobres en màquines: maquinaria industrial de fusteria, maquinaria
de processos d’elaboració de material de construcció, maquinaria en la
industria del plàstic, màquines ferramentes,...
 Maniobres en instal·lacions: instal·lacions de seguretat, instal·lacions de
calefacció, instal·lacions d’emmagatzematge i transport, tractaments
tèrmics,...
Visualització de vídeos. Exemples d’automatitzacions amb PLC.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

6. 6
AVANTAGES DEL PLCs RESPECTE DE LA LÒGICA CABLEJADA:
 Major nivell d’automatització i control.
 Facilitat de maneig per part dels operaris.
 Millora de la gestió dels processos.
 Possibilitat d’introduir ràpidament canvis a
l’automatització.
 Gestió d’alarmes d’avaries i ajudes en les reparacions.
 Control informatitzat de l’automatització (ordinadors,
impressores, ...).
 Possibilitat de comunicar la instal·lació a distància
(connexions sense fils, Internet, ...)
 Menor volum de l’automatisme (un únic aparell
substitueix un gran nombre de dispositius, com per
exemple: relés auxiliars, temporitzadors, ...)
 Augment del grau de seguretat (major control).
 Augment de la productivitat (major velocitat de gestió).
 ...
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

7. 7
Blocs que constitueixen un PLC:
Font d’alimentació→ A partir de la tensió exterior
proporciona les tensions necessàries per al funcionament
intern dels circuits electrònics del PLC.
Unitat central de procés (CPU)→ Es tracta del cervell del
PLC. La seua funció és interpretar les instruccions del
programa d’usuari, i en funció de les entrades, activar les
eixides.
Bloc d’entrades → Adapten i codifiquen els senyals
d’entrada de forma comprensible per a la CPU.
Els blocs d’entrada protegeixen els circuits interns del PLC,
de forma que proporcionen una separació elèctrica entre
els dispositius d’entrada i els circuits interns.
Bloc d’eixides → Decodifiquen els senyals procedents de la
CPU, els amplifica i els envia als dispositius d’eixida (relés,
contactors, làmpares,...).
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

8. 8
La font d’alimentació (FA).
La font d’alimentació proporciona les tensions necessàries perquè funcionen
tots els circuits del PLC.
Cal tindre en compte que:
 Els PLC estan formats per blocs que requereixen nivells de tensió i
potencials distints.
 Els PLC usualment estan en ambients enrarits, amb un alt contingut
de soroll electromagnètic.
Per aquestes raons, normalment l’alimentació s’obté de diverses fonts
separades, de forma que es procura separar i aïllar diverses parts del
sistema:
 Unitat central i interfases E/S (alimentació PLC).
 Alimentació d’entrades.
 Alimentació d’eixides
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

9. 9
Les entrades i eixides (E/S).
Tipus de senyals:
Senyals digitals.
Sols detecten presència o absència de tensió. Es tracta de les senyals més comunes,
per exemple: la corresponent a un polsador, un final de carrera,...
Senyals analògiques.
Són senyals compreses entre dos valors (1-10V; 0-5V; 0-20mA; etc.). Determinen una
magnitud, per exemple: temperatura, humitat, posició, ...
Per a treballar amb aquestes senyals es requereixen mòduls especials d’entrades i
eixides.
Senyals especials.
Es tracta de senyals d’elevada freqüència o velocitat de commutació que l’autòmat
no és capaç de detectar perquè són més ràpides que el seu cicle d’scan.
Mòduls d’entrada i eixida:
•Mòduls d’entrades i eixides digitals (independents o mixtes).
•Mòduls d’entrades i eixides analògiques (independents o mixtes).
•Mòduls de visualització.
•Mòduls d’entrades i eixides ràpides (independents o mixtes).
•Mòduls de temperatura.
•Mòduls reguladors (PID).
•Mòduls de comunicació i adaptadors de senyals.
•...
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

10. 10
Les entrades i eixides (E/S).
La missió de les entrades i eixides és establir un pont de comunicació entre el
PLC i el procés a automatitzar.
 Les estrades filtren, adapten i codifiquen, de forma comprensible per
a la CPU, els senyals procedents dels dispositius d’entrada.
 Les eixides s’encarreguen de decodificar i amplificar els senyals
generats durant l’execució del programa abans d’enviar-les als
elements d’eixida.
Criteris de classificació
Per tipus de senyals Digitals (un bit)
Analògiques (inclouen els senyals digitals de diversos bits)
Per tensió d’alimentació De corrent continu (estàtiques de 24/110 Vcc)
De corrent continu a col·lector obert (PNP-NPN)
De corrent altern (60/110/230 Vca)
Eixides per relé (lliures de tensió)
Per l'aïllament Amb separació galvànica (optoacoblades)
Amb acoblament directe
Per la forma de comunicació amb la
unitat central
Comunicació sèrie
Comunicació paral·lel
Per la ubicació Locals
Remotes
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

11. 11
Arquitectura interna d’un PLC. La CPU.
La CPU (Control Processing Unit).
 Es l’encarregada d’executar el programa d’usuari i activar el sistema
d’entrades i eixides. També s’encarrega de controlar la comunicació amb
altres perifèrics externs con per exemple: la unitat de programació, altres
PLCs, pantalles,...
 La CPU està formada per:
 El microprocessador
 La memòria
 Altres circuits lògics complementaris
Els blocs fonamentals de la CPU són els següents:
 ALU (Arithmetic Logic Unit) → realitza càlculs i decisions lògiques.
 Acumulador → emmagatzema el resultat de l’última operació de la
ALU.
 Flags → indicadors de resultats.
 Comptador de programa (PC) → direccionat de la memòria.
 Descodificador d’instruccions i seqüenciador.
 Programa ROM.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

12. 12
Arquitectura interna d’un PLC. La CPU.
Memòria Lectura/escriptur
a
Sols lectura Aplicacions
Volàtil RAM Dades internes,
imatges E/S
No volàtil ROM Firmware
EPROM Programa d’usuari
El microprocessador → encarregat de llegir i executar el programa,
relacionar entrades i eixides, calcular valors, fer funcionar dispositius
interns com temporitzadors, comptadors, ...
Memòria→ dispositiu que permet guardar informació en forma de bits, els quals
poden ser llegits posició a posició ( bit a bit) o per blocs (més d’un bit).
Tipus de memòries:
 RAM → lectura /escriptura.
 ROM → sols lectura, no reprogramables.
 EPROM → sols lectura, reprogramables, amb esborrat per llum ultraviolada.
 EEPROM→ sols lectura, reprogramables, amb esborrat a traves de mitjans
elèctrics i amb un núm. màxim de cicles borrat/gravat.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

13. 13
Arquitectura interna d’un PLC. La CPU.
Memòria interna→ emmagatzema l’estat de les variables que utilitza el PLC:
entrades, eixides, comptadors, relés interns,...
Classificació:
 Posicions d’un bit: imatge E/S, relés interns, relés especials,...
 Posicions de 8, 16 o més bits: temporitzadors, comptadors,
registres de funcionament intern,...
Memòria de programa→ emmagatzema el programa d’usuari. Pot
contindre dades alfanumèriques, textos, informació parametritzada,
identificació E/S,...
Cada instrucció del programa d’usuari ocupa un pas o direcció del programa
i requereix, per a ser emmagatzemada, dos posicions de memòria (dos
bytes o una paraula).
La memòria del programa dependrà de cada tipus de PLC.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

14. 14
Arquitectura interna d’un PLC. La CPU.
Mapa de memòria→ s’anomena així a totes les posicions de memòria que
es capaç de direccionar un PLC.
Depèn de diversos factors: capacitat de direccionament de la CPU, nombre
d’entrades i eixides, longitud de la memòria d’usuari,...
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

15. 15
PLC
Dispositiu electrònic amb un número determinat
d’entrades i eixides, on es connecten els dispositius
captadors i actuadors
Mitjançant un programari adequat, es realitzarà un programa
encarregat de relacionar els dispositius d’entrada amb els
dispositius d’eixida. Una vegada realitzat, es gravarà en la
memòria del PLC.
El PLC, a partir del programa introduït, s’encarregarà de
realitzar les seqüències de control que faran funcionar un
determinat procés automatitzat.
Un PLC treballa de forma seqüencial, seguint unes pautes i unes
instruccions perfectament definides.
UN PLC té un funcionament de tipus seqüencial i
cíclic, és a dir, les operacions tenen lloc una rere
l’altra, i es repeteix contínuament mentre el PLC
estiga alimentat.
Aquest procés s’anomena Cicle d’Scan
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

16. 16
•S’executen els processos comuns (comprovació de tensions,
temps, capacitat de memòries, ...)
•Es llegeixen els valors de les entrades
•S’executa el programa definit per l’usuari
•S’activen les eixides corresponents
El cicle d’scan s’executa de forma
seqüencial, però existeixen determinades
instruccions que permeten saltar d’una
línia de programa a una altra o bé llegir
una subrutina. Aquestes instruccions
estan pensades per augmentar la
velocitat de procés del cicle. Quan menor
és el cicle d’scan, major és la velocitat de
lectura d’un PLC.
CICLE D’SCAN:
Lectura
d’entrades.
Execució del
programa
d’usuari.
Processat de
les peticions
de
comunicació.
Diagnòstic de
la CPU
Escriptura en
les eixides
El temps requerit per realitzar un SCAN
dependrà de:
• El núm. d’entrades i eixides.
• La longitud del programa d’usuari.
• El núm. i tipus de perifèrics
connectats al PLC
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

17. 17
Bàsicament pot realitzar-se la classificació següent:
Autòmats compactes → tots els dispositius que
composen el PLC (font d’alimentació, CPU i interfases)
estan en una mateixa caixa.
Autòmats modulars → els dispositius que els
composen estan ubicats en caixes diferents, formant
mòduls que es connecten estre si en funció de cada
aplicació.
Altres tipus de classificacions:
 En funció de la font d’alimentació: integrada o modular.
 En funció de les prestacions: relés programables, microautòmats o autòmats
convencionals.
 En funció de l’aplicació: aplicacions concretes, aplicacions configurables,
aplicacions de seguretat (seguretat per al risc i/o per al funcionament – PLC
recurrent)
 ...
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

18. 18
Fabricant: Siemens.
Referència: S-200 CPU 224XP
Principals característiques:
• E/S incorporades: 14/10
• Màximes E/S amb expansions: 114/110 exp. 224
• E/S analògiques integrades: 2/1
• Memòria de programa: 12/16 Kbyte
• Memòria de dades: 8 Kbyte
• Velocitat dels comptadors: 6X30 Hz. / 4X20Hz.
• Interfase de comunicació: RS 485
• Comunicació opcional: PROFIBUS DP / AS Interfase Máster /
Ethernet/ Internet / Modem
• Rellotge integrat.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

19. 19
Fabricant: Omron
Referència: CPM1A
Principals característiques:
• De 10 fins a 100 entrades/eixides.
• Alimentació a cc o ca segons models.
• Possibilitat d’adaptar mòduls d’ampliació.
• Eixides digitals a relé, transistor, NPN o PNP.
• Cicle d’scan: 0,72-1,72 µs
• Capacitat de la EPROM: 2Kcanals
• Funcions especials: 1 entrada de 5KHz i 1 eixida de 2 KHz.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

20. 20
Fabricant: ABB
Referència: PM571 (família AC500)
Principals característiques:
• Memòria total: SDRAM 2048 (KB), Flash 512 (KB), SRAM 128 (Kb)
• Targeta memòria aplicació (SD) 128 MB.
• Núm. de E/S màx. locals (amb 7 targetes): Entrades binaries 224,
Eixides binaries 168, Entrades analògiques 160, Eixides
analògiques 160.
• Núm. de Couplers externs: Hasta 4 couplers de comunicacions
PROFIBUS DP, Ethemet, CANopen, DeviceNet.
• Pantalla de 8 tecles de funció RUN/STOP y funció d’estat,
diagnosis.
• Temporitzadores i comptadors: il·limitats.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?
1.1 Aplicacions
1.2 Components,
estructura i
funcionalitat
1.3 Principi de
funcionament
1.4 Classificació
1.5 Característiques
tècniques

21. 21
Activitat A-1.1
Localitza un SSP real, explicar-lo i identifica la funcionalitat de cadascun dels
seus dispositius (2h)
Observacions:
• Activitat per parelles
• Estructura de contingut i aparença lliure (sigues creatiu i sorprèn-nos)
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

22. 22
Treball T-1.1
Busca diversos tipus de PLC, i analitzarà les seues característiques
fonamentals, ressaltant les diferencies i possibles aplicacions. (4h).
Observacions:
• Activitat per parelles
• En els continguts corresponents a aquesta unitat de treball, s'han indicat
quins són les característiques tècniques mes importants dels PLC. També
has pogut consultar informació tècnica referent a diversos fabricants. Ara
és el moment d'analitzar amb major detall aquesta informació. Has de
completar la taula indicada a la pàgina següent, per a tres PLC diferents,
de manera que un d'ells siga un relé programable, un altre un micro-
autòmat i l'últim un autòmat. A més, cadascun d'ells ha de ser d'un
fabricant diferent.
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?

23. 23
Treball T-1.1
Taula a completar:
Professor: Raül Solbes i MonzóUT1- Sistema Seqüencial programable (SSP)? Què és açò?