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ESTRUCTURA
     DE
     UN
  AUTÓMATA
PROGRAMABLE



 Automateen Kurtsoa   1
1. INTRODUCCIÓN A  LOS AUTÓMATAS
         PROGRAMABLES (PLCs)




         Automateen Kurtsoa   2
Lazo Abierto
– El Sistema de control no recibe información de la planta




                          Automateen Kurtsoa                 3
Automateen Kurtsoa   4
1.1.2 OBJETIVOS DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL


Un automatismo debe cumplir los siguientes objetivos:


1. Simplificar el trabajo del hombre al liberarle de la necesidad de estar
   permanentemente a pie de máquina.
2. Eliminar las tareas complejas, peligrosas, pesadas o indeseadas
   haciendo que las ejecute la máquina,
3. Facilitar los cambios en los procesos de fabricación permitiendo pasar
   de un tipo de producto a otro o cambiar la cantidad a producir de cada
   producto.
4. Mejorar la calidad de los productos al controlar la propia máquina la
   calidad de producto final,
5. Incrementar la producción y la productividad.
6. Economizar materia y energía.
7. Aumentar la seguridad del personal,
8. Controlar y proteger las instalaciones y las máquinas.
                          Automateen Kurtsoa            5
1.1.3 PARTES DE UN AUTOMATISMO




La parte de control: ejecuta las operaciones necesarias para el correcto
funcionamiento del sistema en función de las consignas que recibe a su entrada y de las
informaciones que le son proporcionadas por la parte operativa.

La parte operativa o parte de potencia: ejecuta las órdenes que le envía la parte de
control
                             Automateen Kurtsoa               6
1.1.4 AUTOMATISMOS ANALÓGICOS Y DIGITALES
•   Sistemas analógicos: trabajan con señales de tipo continuo


•   Sistemas digitales: trabajan con señales binarias


     –         Automatismos lógicos: trabajan con variables de un solo bit.
     –              Automatismos digitales: procesan señales de varios bits que
         representan valores numéricos (temporizadores, contadores, variables
         numéricas, etc.).


•   Sistemas híbridos: procesan a la vez señales analógicas y digitales.


     Los sistemas de control presentes en la mayor parte de las aplicaciones en
    este momento son híbridos, pero en la actualidad se tiende a sistemas
    completamente digitales.

                            Automateen Kurtsoa                7
1.1.5 AUTOMATISMOS COMBINACIONALES Y
                SECUENCIALES

• sistema combinacional es aquel sistema cuyas salidas
  dependen exclusivamente de la combinación de las
  entradas en cada momento, independientemente de
  cual sea el estado inicial del sistema.

• En un sistema secuencial, en cambio, las salidas
  dependen de las variables de entrada y del propio
  estado del sistema.




                 Automateen Kurtsoa     8
1.2 LÓGICA CABLEADA Y LÓGICA PROGRAMADA




            Automateen Kurtsoa   9
1.3 CONCEPTO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE

Inconvenientes de los ordenadores
    – Escasa robustez:
    – Especialización del personal:.
    – Elevado costo del equipo.
•La introducción de microordenadores resolvía el problema del
costo en aplicaciones relativamente pequeñas, pero no
solucionaba los otros dos inconvenientes.
•La solución fue aportada por los Autómatas Programables o
PLCs.
•El autómata nació como sustituto de los grandes armarios de
relés y se consolidó como un equipo especialmente apropiado para
el control en las cadenas de montaje, es decir, en procesos
secuenciales.


                     Automateen Kurtsoa        10
1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES

• Están especialmente adaptados al medio industrial.
• Ocupan un espacio mucho menor que los tradicionales paneles de control
  de relés.
• Su lenguaje de programación es asequible al personal de operación y
  mantenimiento de la empresa,
• La velocidad de ejecución es lo suficientemente elevada como para
  permitir el control de un proceso en tiempo real.
• Por el hecho de ser programables aportan las ventajas propias de estos
  sistemas:
• La operación de mantenimiento es sencilla pues suelen incorporar
  funciones de diagnóstico que permiten localizar fácilmente las averías.
• Incorporan facilidades de comunicación que le permiten intercambiar
  datos con otros PLCs o con ordenadores.

                          Automateen Kurtsoa           11
1.3.2 ÁREAS DE APLICACIÓN




Gracias a sus ventajas los autómatas programables se utilizan ampliamente en
  aplicaciones tales como:
• Control de procesos que requieren lazos de regulación trabajando con diversos
  tipos de instrumentación.
• Aplicaciones de posicionamiento de codificadores mediante entradas lectoras.
• Control de motores paso a paso.

                           Automateen Kurtsoa               12
1.4 PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN




       Automateen Kurtsoa   13
1.5 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE
                AUTOMATIZACIÓN


• 1.5.1 CICLO DE VIDA DE UN PROYECTO DE
  AUTOMATIZACIÓN
• Para la resolución de un problema de automatización se
  debe prestar atención tanto a la Parte Operativa (PO)
  como a la Parte de Mando (PM). La primera hace
  referencia a las tecnologías de accionadores, mientras
  que la segunda se refiere a las tecnologías de mando.


                  Automateen Kurtsoa       14
1.5.2 DISEÑO Y REALIZACIÓN DE LA PARTE DE MANDO




               Automateen Kurtsoa      15
1ª etapa: Ante-proyecto

        Un pliego de condiciones funcional
        debe estar constituido esencialmente
        por:
        •La exposición general del problema a
        resolver, situando al producto en su
        mercado y su entorno,
        •La definición de las funciones a realizar
        y de los condicionamientos externos.
        •Un     estudio    de     las   diferentes
        alternativas para la solución del
        problema.
        •Un     cuadro     de      evaluación    y
        comparación       de     las    diferentes
        alternativas.
  Automateen Kurtsoa            16
2ª etapa: Pre-estudio de la Parte de Mando

              El análisis funcional y la elección
              de las posibles soluciones
              tecnológicas: consiste en ordenar,
              jerarquizar y tratar las funciones de
              automatización a realizar




           Automateen Kurtsoa       17
3ª etapa: Estudio de la Parte de
                   Mando



           etapas:

           •El estudio de materiales y de
           software
           •Elaboración de los esquemas
           y los planos
           •Análisis de tareas
           •Documentación




Automateen Kurtsoa         18
4ª etapa: Realización de la Parte de Mando

             En esta etapa se desarrolla efectivamente la
             Parte de Mando a partir de los documentos de
             realización.
             Esto implica:

            •La colocación en el armario y el cableado de los
            elementos de mando (autómata programable,
            contactores, etc.)
            •La programación de los programas concebidos
            para el autómata programable a partir de los
            documentos de análisis.




             Automateen Kurtsoa           19
5ª etapa: Integración de la Parte de Mando en la parte operativa
6ª etapa: Explotación

                     Una vez que la Parte de Mando ha sido montada,
                     cableada y programada, puede integrarse ya en la Parte
                     Operativa

                     Una de las claves para el éxito de la rentabilidad de estos
                     sistemas es reducir al mínimo el tiempo en que la máquina
                     está parada


                    será necesario tomar las medidas oportunas para:
                    •Reducir las paradas debidas a averías mediante un
                    mantenimiento preventivo elaborado previamente.
                    •Reducir los tiempos de reparación rápida en casos de
                    averías.
                    • Reducir los tiempos de reglaje para pasar de una
                    fabricación a otra.

                      Automateen Kurtsoa                20

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1. automatización industrial. i

  • 1. ESTRUCTURA DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE Automateen Kurtsoa 1
  • 2. 1. INTRODUCCIÓN A LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES (PLCs) Automateen Kurtsoa 2
  • 3. Lazo Abierto – El Sistema de control no recibe información de la planta Automateen Kurtsoa 3
  • 5. 1.1.2 OBJETIVOS DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL Un automatismo debe cumplir los siguientes objetivos: 1. Simplificar el trabajo del hombre al liberarle de la necesidad de estar permanentemente a pie de máquina. 2. Eliminar las tareas complejas, peligrosas, pesadas o indeseadas haciendo que las ejecute la máquina, 3. Facilitar los cambios en los procesos de fabricación permitiendo pasar de un tipo de producto a otro o cambiar la cantidad a producir de cada producto. 4. Mejorar la calidad de los productos al controlar la propia máquina la calidad de producto final, 5. Incrementar la producción y la productividad. 6. Economizar materia y energía. 7. Aumentar la seguridad del personal, 8. Controlar y proteger las instalaciones y las máquinas. Automateen Kurtsoa 5
  • 6. 1.1.3 PARTES DE UN AUTOMATISMO La parte de control: ejecuta las operaciones necesarias para el correcto funcionamiento del sistema en función de las consignas que recibe a su entrada y de las informaciones que le son proporcionadas por la parte operativa. La parte operativa o parte de potencia: ejecuta las órdenes que le envía la parte de control Automateen Kurtsoa 6
  • 7. 1.1.4 AUTOMATISMOS ANALÓGICOS Y DIGITALES • Sistemas analógicos: trabajan con señales de tipo continuo • Sistemas digitales: trabajan con señales binarias – Automatismos lógicos: trabajan con variables de un solo bit. – Automatismos digitales: procesan señales de varios bits que representan valores numéricos (temporizadores, contadores, variables numéricas, etc.). • Sistemas híbridos: procesan a la vez señales analógicas y digitales. Los sistemas de control presentes en la mayor parte de las aplicaciones en este momento son híbridos, pero en la actualidad se tiende a sistemas completamente digitales. Automateen Kurtsoa 7
  • 8. 1.1.5 AUTOMATISMOS COMBINACIONALES Y SECUENCIALES • sistema combinacional es aquel sistema cuyas salidas dependen exclusivamente de la combinación de las entradas en cada momento, independientemente de cual sea el estado inicial del sistema. • En un sistema secuencial, en cambio, las salidas dependen de las variables de entrada y del propio estado del sistema. Automateen Kurtsoa 8
  • 9. 1.2 LÓGICA CABLEADA Y LÓGICA PROGRAMADA Automateen Kurtsoa 9
  • 10. 1.3 CONCEPTO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE Inconvenientes de los ordenadores – Escasa robustez: – Especialización del personal:. – Elevado costo del equipo. •La introducción de microordenadores resolvía el problema del costo en aplicaciones relativamente pequeñas, pero no solucionaba los otros dos inconvenientes. •La solución fue aportada por los Autómatas Programables o PLCs. •El autómata nació como sustituto de los grandes armarios de relés y se consolidó como un equipo especialmente apropiado para el control en las cadenas de montaje, es decir, en procesos secuenciales. Automateen Kurtsoa 10
  • 11. 1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES • Están especialmente adaptados al medio industrial. • Ocupan un espacio mucho menor que los tradicionales paneles de control de relés. • Su lenguaje de programación es asequible al personal de operación y mantenimiento de la empresa, • La velocidad de ejecución es lo suficientemente elevada como para permitir el control de un proceso en tiempo real. • Por el hecho de ser programables aportan las ventajas propias de estos sistemas: • La operación de mantenimiento es sencilla pues suelen incorporar funciones de diagnóstico que permiten localizar fácilmente las averías. • Incorporan facilidades de comunicación que le permiten intercambiar datos con otros PLCs o con ordenadores. Automateen Kurtsoa 11
  • 12. 1.3.2 ÁREAS DE APLICACIÓN Gracias a sus ventajas los autómatas programables se utilizan ampliamente en aplicaciones tales como: • Control de procesos que requieren lazos de regulación trabajando con diversos tipos de instrumentación. • Aplicaciones de posicionamiento de codificadores mediante entradas lectoras. • Control de motores paso a paso. Automateen Kurtsoa 12
  • 13. 1.4 PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN Automateen Kurtsoa 13
  • 14. 1.5 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE AUTOMATIZACIÓN • 1.5.1 CICLO DE VIDA DE UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN • Para la resolución de un problema de automatización se debe prestar atención tanto a la Parte Operativa (PO) como a la Parte de Mando (PM). La primera hace referencia a las tecnologías de accionadores, mientras que la segunda se refiere a las tecnologías de mando. Automateen Kurtsoa 14
  • 15. 1.5.2 DISEÑO Y REALIZACIÓN DE LA PARTE DE MANDO Automateen Kurtsoa 15
  • 16. 1ª etapa: Ante-proyecto Un pliego de condiciones funcional debe estar constituido esencialmente por: •La exposición general del problema a resolver, situando al producto en su mercado y su entorno, •La definición de las funciones a realizar y de los condicionamientos externos. •Un estudio de las diferentes alternativas para la solución del problema. •Un cuadro de evaluación y comparación de las diferentes alternativas. Automateen Kurtsoa 16
  • 17. 2ª etapa: Pre-estudio de la Parte de Mando El análisis funcional y la elección de las posibles soluciones tecnológicas: consiste en ordenar, jerarquizar y tratar las funciones de automatización a realizar Automateen Kurtsoa 17
  • 18. 3ª etapa: Estudio de la Parte de Mando etapas: •El estudio de materiales y de software •Elaboración de los esquemas y los planos •Análisis de tareas •Documentación Automateen Kurtsoa 18
  • 19. 4ª etapa: Realización de la Parte de Mando En esta etapa se desarrolla efectivamente la Parte de Mando a partir de los documentos de realización. Esto implica: •La colocación en el armario y el cableado de los elementos de mando (autómata programable, contactores, etc.) •La programación de los programas concebidos para el autómata programable a partir de los documentos de análisis. Automateen Kurtsoa 19
  • 20. 5ª etapa: Integración de la Parte de Mando en la parte operativa 6ª etapa: Explotación Una vez que la Parte de Mando ha sido montada, cableada y programada, puede integrarse ya en la Parte Operativa Una de las claves para el éxito de la rentabilidad de estos sistemas es reducir al mínimo el tiempo en que la máquina está parada será necesario tomar las medidas oportunas para: •Reducir las paradas debidas a averías mediante un mantenimiento preventivo elaborado previamente. •Reducir los tiempos de reparación rápida en casos de averías. • Reducir los tiempos de reglaje para pasar de una fabricación a otra. Automateen Kurtsoa 20

Notas do Editor

  1. INTRODUCCIÓN A LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES (PLCs) 1.1 INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 1.1.1 CONCEPTO DE AUTOMATISMO 1.1.2 OBJETIVOS DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL 1.1.3 PARTES DE UN AUTOMATISMO 1.1.4 AUTOMATISMOS ANALÓGICOS Y DIGITALES 1.1.5 AUTOMATISMOS COMBINACIONALES Y SECUENCIALES, . 1.2 LÓGICA CABLEADA Y LÓGICA PROGRAMADA 1.3 CONCEPTO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE 1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMBLES 1.3.2 ÁREAS DE APLICACIÓN 1,4 LA PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIóN 1 .5 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE AUTOMATIZACIóN 1.5.1 CICLO DE VIDA DE UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN 1.5.2 DISEÑO Y REALIZACIÓN DE LA PARTE DE MANDO 1.5.2.1 1ª etapa: Ante-proyecto .... -1-13 1.5.2.2 2ªetapa: Pre-estudio de la Parte de Mando 1.5.2.3 3ªetapa: Estudio de la Parte de Marída 1.5.2.4 4ª etapa: Realización de la Parte de Mando 1.5.2.5 5ª etapa: Integración de la Parte de Mando en la parte operativa 1.5.2.6 6ª etapa: Explotación
  2. 1.1.1 CONCEPTO DE AUTOMATISMO La automatización de una máquina o proceso consiste en la incorporación de un dispositivo tecnológico que se encarga de gobernar su funcionamiento. Este dispositivo, denominado genéricamente automatismo, es capaz de reaccionar ante las situaciones que se presentan, ejerciendo la función de control para la que ha sido concebido. Otra función importante de la unidad de control suele ser el interface con el operador. Por una parte, la unidad de control es capaz de proporcionar información sobre el estado y evolución del sistema, y por otra parte permite que el operador pueda intervenir sobre el sistema modificando las consignas (que a su vez afectan al cálculo de los parámetros del algoritmo de control) si el sistema se encuentra en modo automático, o controlando personalmente el sistema en caso de trabajar en modo manual.
  3. Se distinguen dos tipos de estructura en los sistemas automatizados: sistemas en lazo abierto y sistemas en lazo cerrado . La información recibida en la unidad de control se procesa según un algoritmo de control, del cual se obtienen las acciones que conducen la secuencia de operaciones a ejecutar sobre el sistema.
  4. 1.1.2 OBJETIVOS DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL Un automatismo debe cumplir los siguientes objetivos: Simplificar el trabajo del hombre al liberarle de la necesidad de estar permanentemente a pie de máquina. Eliminar las tareas complejas, peligrosas, pesadas o indeseadas haciendo que las ejecute la máquina, Facilitar los cambios en los procesos de fabricación permitiendo pasar de un tipo de producto a otro o cambiar la cantidad a producir de cada producto. Mejorar la calidad de los productos al controlar la propia máquina la calidad de producto final, Incrementar la producción y la productividad. Economizar materia y energía. Aumentar la seguridad del personal, Controlar y proteger las instalaciones y las máquinas.
  5. 1.1.3 PARTES DE UN AUTOMATISMO En todo sistema automatizado se distinguen dos partes: La parte de mando o parte de control: ejecuta las operaciones necesarias para el correcto funcionamiento del sistema en función de las consignas que recibe a su entrada y de las informaciones que le son proporcionadas por la parte operativa. La parte operativa o parte de potencia: ejecuta las órdenes que le envía la parte de control, Ejemplo 1.1: en un ascensor, el conjunto electromecánico (cabina, motor, puertas, etc,) constituye la parte operativa , mientras que la parte de control está formada por los pulsadores de llamada y la lógica de los armarios.
  6. 1.1.4 AUTOMATISMOS ANALÓGICOS Y DIGITALES Los sistemas automáticos de control se dividen en: Sistemas analógicos : trabajan con señales de tipo continuo que suelen representar magnitudes físicas del proceso mediante una tensión o intensidad proporcionales a su valor. Sistemas digitales: trabajan con señales binarias o todo-nada que representan si la señal está a “0” lógico ó “1” lógico, es decir, si conduce o no. Dentro de este grupo se pueden distinguir a su vez: => Automatismos lógicos: trabajan con variables de un solo bit. =>Automatismos digitales: procesan señales de varios bits que representan valores numéricos (temporizadores, contadores, variables numéricas, etc.). Sistemas híbridos: procesan a la vez señales analógicas y digitales. Los sistemas de control presentes en la mayor parte de las aplicaciones en este momento son híbridos, pero en la actualidad se tiende a sistemas completamente digitales. Para ello, la función de conversión A/D deberá venir integrada en los propios sensores analógicos, generando como señal de salida una señal digital.
  7. 1.1.5 AUTOMATISMOS COMBINACIONALES Y SECUENCIALES Se conoce como sistema combinacional a aquel sistema cuyas salidas dependen exclusivamente de la combinación de las entradas en cada momento, independientemente de cual sea el estado inicial del sistema. En un sistema secuencial , en cambio, las salidas dependen de las variables de entrada y del propio estado del sistema. Desde el punto de vista estructural, los sistemas secuenciales están formados por la interconexión de bloques combinacionales, pero además contienen una serie de variables internas, denominadas variables de estado, que guardan memoria del estado del sistema
  8. 1.2 LÓGICA CABLEADA Y LÓGICA PROGRAMADA Las tecnologías en la automatización pueden clasificarse en dos grandes grupos: Tecnologías cableadas: se realizan a base de uniones físicas de los elementos que constituyen la unidad de control . Se suelen utilizar con dispositivos neumáticos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos. Inconvenientes: Dimensionamiento: en general ocupa mucho espacio. Pequeña flexibilidad: pocas posibilidades de realizar modificaciones o ampliaciones. Dificultades para el mantenimiento: la identificación y resolución de averías es complicada. Pocas posibilidades de implementar funciones de control complejas. Tecnologías programadas o programables: utilizan como unidad de control un sistema basado en microprocesador. Estos sistemas son apropiados para las aplicaciones de control debido a su gran capacidad de tratamiento de información. En las tecnologías cableadas el tratamiento de información que se lee del proceso tiene lugar simultáneamente, es decir, en paralelo. Los estados de las variables se combinan entre sí y con las variables internas de forma simultánea en todos los circuitos internos. Por el contrario, los equipos programables emplean un procesador binario que es, capaz de interpretar una serie de códigos o instrucciones que especifican las acciones a realizar en función del estado de las variables del sistema. Dado que el procesador sólo puede interpretar una instrucción en cada instante (aunque lo haga a una gran velocidad), el tratamiento de información no se hace ya en paralelo sino en secuencia. Así, en un equipo programable existe un tiempo de respuesta cuya magnitud es función de la cantidad y complejidad de las instrucciones que forman el programa y de la velocidad con que se ejecutan.
  9. 1.3 CONCEPTO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE Aunque inicialmente se pensó en utilizar ordenadores en aplicaciones industriales, se vio que, aunque resolvían parte de los problemas planteados por la lógica cableada, aportaban otros inconvenientes: Escasa robustez: están poco adaptados a las condiciones del medio industrial. Especialización del personal: requieren personal informático para su programación y personal especializado para su mantenimiento. Elevado costo del equipo. La introducción de microordenadores resolvía el problema del costo en aplicaciones relativamente pequeñas, pero no solucionaba los otros dos inconvenientes. La solución fue aportada por los Autómatas Programables o PLCs. El autómata nació como sustituto de los grandes armarios de relés y se consolidó como un equipo especialmente apropiado para el control en las cadenas de montaje, es decir, en procesos secuenciales.
  10. 1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES INDUSTRIALES (API) Se conoce con el nombre de Controlador Lógico Programable (PLC) o Autómata Programable Industrial (API) a aquellas máquinas electrónicas diseñadas para trabajar en entornos industriales controlando procesos secuenciales en tiempo, real. Características más importantes : Están especialmente adaptados al medio industrial. Ocupan un espacio mucho menor que los tradicionales paneles de control de relés. Su lenguaje de programación es asequible al personal de operación y mantenimiento de la empresa, ya que permiten programar entre otras cosas en diagramas de contactos, circuitos lógicos, etc. Entre sus posibles lenguajes de programación se incluyen tanto funciones básicas (AND, OR, serie, paralelo, temporizaciones, contajes, etc.) como otras funciones más potentes (cálculos, reguladores, manipulación y transmisión de datos, etc.). La velocidad de ejecución es lo suficientemente elevada como para permitir el control de un proceso en tiempo real, entendiendo por control en tiempo real a aquel cuyos tiempos de respuesta o retardos resultan muy pequeños frente a los tiempos de reacción del proceso que se desea controlar. Por el hecho de ser programables aportan las ventajas propias de estos sistemas: reutilización de código, uso del autómata en aplicaciones muy diversas sin más que desarrollar el programa de control específico en cada caso, etc. La operación de mantenimiento es sencilla pues suelen incorporar funciones de diagnóstico que permiten localizar fácilmente las averías (indicadores de batería agotada, fallo de CPU, etc.). Incorporan facilidades de comunicación que le permiten intercambiar datos con otros PLCs o con ordenadores, proporcionando así una manera sencilla de desarrollar interfaces hombre-máquina,
  11. 1.3.2 ÁREAS DE APLICACIÓN Gracias a sus ventajas los autómatas programables se utilizan ampliamente en aplicaciones tales como: Control de procesos que requieren lazos de regulación trabajando con diversos tipos de instrumentación. Aplicaciones de posicionamiento de codificadores mediante entradas lectoras. Control de motores paso a paso. Etc, Aplicaciones reales en las que es muy adecuado el uso del autómata programable: Detección de etiquetas en una embotelladora: tal como se observa en la figura 1,1, las botellas circulan por a una cinta transportadora. A lo largo de dicha cinta existen unas fotocélulas que verifican si las botellas llevan o no etiquetas. En caso negativo, el PLC envía una orden a un brazo de robot para enviarlas a otra cinta transportadora que las saque del proceso de producción. Además, el autómata cuenta también el número de botellas defectuosas, y en caso de ser superior a un límite previamente establecido, enciende una lámpara en señal de alarma, Sector de plásticos: la misión del PLC es controlar variables como la presión, la temperatura, el tiempo y velocidad de moldeo o extrusión, etc., así como las secuencias mecánicas en maquinaria de inyección, moldeo y soplado de plásticos. Control de semáforos para peatones: considérese un paso de cebra (figura 1,2) en el que se dispone de un pulsador que permite el paso de los peatones poniendo en rojo el semáforo de los vehículos y en verde el de los peatones. El autómata deberá detectar que se ha activado dicho pulsador y en ese momento desencadenará la secuencia de acciones que mantendrá la fase amarilla para los vehículos durante cinco segundos y a continuación la fase roja durante otros quince segundos, Para mantener un margen de seguridad, la fase verde para los peatones durará solo doce segundos. Sector de vulcanizados: el PLC es el encargado de controlar los parámetros de funcionamiento del proceso, las secuencias lógicas de las unidades de mezcla y la formulación de componentes tales como el polvo de carbón, aceites y pigmentos empleados en la producción de gomas
  12. 1.4 PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN En una instalación automatizada de dimensiones considerables, las tareas de control se encuentran repartidas entre grupos de procesadores distribuidos,jerárquicamente, lo que da lugar a la denominada pirámide de automatización (figura 1,1). En los niveles inferiores se encuentran las denominadas islas de automatización, cada una de las cuales se encarga de controlar una parcela distinta del proceso. Para posibilitar la completa automatización de la empresa, las islas de automatización deben estar enlazadas a través de sistemas de comunicación que permitan el intercambio de información entre ellas. Los elementos encargados de la automatización de las islas de automatización son fundamentalmente controladores pequeños tales como autómatas programables de gama baja o reguladores PID. Por el contrario, en los niveles intermedios se encuentran los autómatas de gama alta, encargados por una parte de enlazar unas islas con otras y por otra de intercambiar información con los ordenadores de proceso dedicados a las tareas de diseño, control de calidad, etc..
  13. 1.5 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE AUTOMATIZACIÓN 1.5.1 CICLO DE VIDA DE UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN Reflexión previa del proceso de producción: conduce a una definición de los objetivos de producción (productos, operaciones, procedimientos, etc.) y los objetivos de automatización (nivel de automatización, flexibilidad, etc.,) Ante-proyecto del sistema a automatizar: desemboca en un pliego de condiciones común a la Parte Operativa y a la Parte de Mando. Etapa de automatización: se estudian la Parte Operativa y la Parte de Mando por separado, con un ligero avance de la Parte Operativa sobre la Parte de Mando. Cada una de estas partes será estudiada y realizada por separado. Integración de la Parte de Mando en la parte Operativa: una vez lista la Parte de Mando se puede integrar ya en la Parte Operativa, que ha sido realizada simultáneamente. A continuación se procederá a la puesta a punto de la máquina. Periodo de explotación: en esta etapa se intenta amortizar la inversión, para lo cual se deben realizar por ejemplo: Operaciones de ajuste para optimizar la producción.. Operaciones de mantenimiento. Etc.
  14. 1.5.2 DISEÑO Y REALIZACIÓN DE LA PARTE DE MANDO En este curso se estudiará sobre todo lo concerniente con la Parte de Mando, pues es en esta parte donde se recurre con mayor frecuencia a una tecnología de automatismos programables. En la figura 1.1 se detallan las etapas de concepción y realización de la Parte de Mando, cuya misión es gobernar el sistema y facilitar todas las operaciones implicadas en la explotación: producción, reglajes, mantenimiento, reparaciones rápidas, etc. En los siguientes apartados se detallan las funciones a realizar en cada una de estas etapas.
  15. 1ª etapa: Ante-proyecto El objetivo de esta etapa consiste en obtener el pliego de condiciones del sistema a automatizar a partir de la definición de los objetivos de producción y de automatización. Debe definir: La estructura de la Parte Operativa: si la automatización es sencilla, conviene utilizar una sola máquina. En caso contrario es necesario estructurar el conjunto en varias submáquinas, de manera que cada una de ellas siga siendo sencilla para facilitar las etapas de estudios de realización, puesta a punto y explotación. Las diferentes sub-máquinas se comunicarán entre sí gracias a uniones entre sus Partes de Mando o sencillamente por transferencia de productos. Las funciones a realizar y los límites externos a respetar: constituyen la parte esencial del pliego de condiciones, y deben describirse en términos de prestaciones. En esta fase no se hace un balance de las funciones técnicas a realizar ni de las soluciones técnicas a adoptar, sino que se definen los criterios para apreciar la forma en que se cumple una función o se satisface un condicionamiento.
  16. 2ª etapa: Pre-estudio de la Parte de Mando El análisis funcional y la elección de las posibles soluciones tecnológicas: consiste en ordenar, jerarquizar y tratar las funciones de automatización a realizar. Las principales funciones que se encuentran al realizarse la Parte de Mando son: Las funciones de mando Todo/Nada (detección, mando de potencia, tratamiento de la información, etc. Las funciones específicas de mando (regulación, variación de velocidad, posicionamiento, etc.). Las funciones de diálogo hombre-máquina (MMI). Las funciones entre constituyentes de automatismos. La descripción técnica del conjunto de soluciones y opciones seleccionadas: contiene una descripción detallada de: Las funciones de mando Todo/Nada (descripción de los tipos de detectores, las necesidades de tratamiento de la información, etc.), las funciones específicas de mando (tipos y características de los constituyentes de mando y medición, módulos hardware y software espeíficos, etc.) y las funciones de diálogo y comunicaciones (pulsadores, pilotos y demás elementos integrados en cada pupitre, módulos de comunicaciones necesarios en los autómatas programables, etc.), La Parte de Mando: se define tanto la estructura de mando (cantidad y tipo de autómatas programables, uniones entre ellos, etc.) como la configuración de cada PLC (módulos, uniones con el exterior, tamaño de la memoria, etc.), La parte software. La previsión del coste del proyecto: se calcula un costo provisional a partir de los precios de compra de los constituyentes y de las estimaciones de los tiempos de estudio y realización, lo que permite prever las inversiones y tomar la decisión para la continuación y la realización del proyecto.
  17. 3ª etapa: Estudio de la Parte de Mando Al efectuarse el estudio, las soluciones técnicas seleccionadas en el pre-estudio se estudian, se analizan y se definen detalladamente. Esto permite afinar las elecciones tecnológicas, que deberán tomarse teniendo en cuenta: Criterios operacionales tales como la facilidad de explotación, fiabilidad, etc, Criterios económicos que toman en cuenta el coste global del sistema automatizado. El estudio de la Parte de Mando comprende las siguientes etapas: El estudio de materiales y de software: el primero tiene como finalidad establecer en la oficina de proyectos los esquemas de potencia (accionadores, etc.), los esquemas de alimentación y de mando de todos los constituyentes y los planos de implementaciones, mientras que el segundo se centra en el análisis de las tareas a programar utilizando los medios de descripciónapropiados y tomando en consideración las especificidades del autómata programable.. Elaboración de los esquemas y los planos: consiste en la elaboración de los esquemas de potencia y distribución de energía, los esquemas de mando y los planes de implantación,. Análisis de tareas : en un primer nivel se debe alcanzar una descripción de las tareas a realizar comprensible para todos y lo suficientemente detallada como para precisar la elección tecnológica definitiva de los constituyentes de mando, En un segundo nivel de análisis, esencialmente tecnológico, se detalla el nivel anterior, deteniéndose cuando la introducción del programa en el autómata programable está ya preparada, Esto conlleva que una vez efectuadas todas las elecciones tecnológicas se reemplacen todos los mnemónicos y expresiones literales por nombres de variables, de módulos, etc. y se traduzca al lenguaje de programación propio del autómata programable. Documentación: para permitir la realización de la Parte de Mando deben desarrollarse los documentos de realización, que deben contener, entre otras cosas: Un análisis completo y detallado de las tareas a programar tomando en consideración las especificaciones de las elecciones tecnológicas. Los esquemas eléctricos y planos de implementaciones.
  18. 4ª etapa: Realización de la Parte de Mando En esta etapa se desarrolla efectivamente la Parte de Mando a partir de los documentos de realización. Esto implica: La colocación en el armario y el cableado de los elementos de mando (autómata programable, contactores, etc.) siguiendo los esquemas de cableado incluidos en los esquemas eléctricos establecidos al efectuarse el estudio. La programación de los programas concebidos para el autómata programable a partir de los documentos de análisis. Por comodidad y ahorro de tiempo, la programación se realiza en la sala de proyectos al mismo tiempo que la fase de montaje y cableado se hace en el taller.
  19. 5ª etapa: Integración de la Parte de Mando en la parte operativa Una vez que la Parte de Mando ha sido montada, cableada y programada, puede integrarse ya en la Parte Operativa. Es en este punto donde se debe realizar la puesta a punto de la máquina, ya que por muy cuidadosamente que se hayan llevado a cabo las fases de pre-estudio y estudio de la Parte de Mando y de la Parte Operativa, en muchos casos se hacen necesarias algunas modificaciones que solo se descubren con la máquina en marcha. Aunque en algunas ocasiones se modifica la Parte Operativa con accionadores o captadores adicionales, en la mayor parte de las ocasiones es la Parte de Mando la que se adapta a las necesidades que surgen en la puesta en marcha, normalmente modificando el ciclo de ejecución o reprogramando la Parte de Mando en el lugar final. 6ª etapa: Explotación Después de su puesta a punto, el sistema está preparado ya para producir en las condiciones de número de productos, calidad y flexibilidad previstas. Una de las claves para el éxito de la rentabilidad de estos sistemas es reducir al mínimo el tiempo en que la máquina está parada. Por tanto, será necesario tomar las medidas oportunas para: Reducir las paradas debidas a averías mediante un mantenimiento preventivo elaborado previamente. Reducir los tiempos de reparación rápida en casos de averías. Reducir los tiempos de reglaje para pasar de una fabricación a otra.