Descripción De Automatismo

El presenta documento es un compendio de distintos manuales de usuario que versan sobre los automatismos Siemens. Por tanto, todo lo se presenta en este “mini-manual” ha sido elaborado por los ingenieros de Siemens. El objeto de este archivo, no es otro que resumir algunos conceptos, órdenes de programación, etc.. que se han considerado más relevantes como introducción al mundo de la automatización, debido en gran manera a las amplias posibilidades que presenta los automatismos. Los manuales de los que se parte, y en los que encontrarás información más detallada, son: ✗ Manual del sistema de automatización S7-200. Presente en la documentación técnica facilitada por el fabricante al adquirir el autómata. ✗ Curso nivel básico Simatic S5. ✗ Programación de sistemas de mando con STEP5. ✗ Simatic S5. Aparato de automatización programable en memoria. S5-110A. ✗ El S7-200 en una hora. ✗ El S7-200 en dos horas. Estos dos últimos están disponibles en Internet.

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C CONCEPTO ONCEPTO Y Y DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DE DE AUTOMATISMO AUTOMATISMO

1.- Necesidades y usos del PLC 1.- Necesidades y usos del PLC Comencemos definiendo un proceso industrial como una operación o secuencia de operaciones en las que las variables a controlar (temperaturas, desplazamientos, tiempos, etc...) están debidamente definidas. La gran mayoría de los procesos industriales requieren algún tipo de control. La necesaria automatización de estas funciones de control puede ser llevada a cabo de muy diferentes formas: a base de cuadros de relés, contactores, etc... Lamentablemente, cualquier modificación en este tipo de sistemas de control suponía gran esfuerzo técnico y económico, y más todavía si estos cambios eran frecuentes. Además debemos tener en cuenta que la mayoría de estos elementos son dispositivos mecánicos y poseen una vida limitada que requiere una estricta manutención. Por otra parte, estos sistemas suponen un conexionado complejo cuando existen gran cantidad de elementos, lo que implica un enorme esfuerzo de diseño, mantenimiento... Con el objetivo de solucionar, o al menos reducir, estos inconvenientes se elaboraron los autómatas, que permiten cambiar la funcionalidad del control del proceso industrial sin más que cambiar el programa, ya que gran parte de los componentes necesarios como relés auxiliares, temporizadores, etc... se encuentran implementados en la programación interna de él. Además, en los casos en que las modificaciones superen la capacidad del sistema, es posible agregar módulos de ampliación que permitan cumplir con las nuevas exigencias. Este automatismo fácilmente programable para tareas de control, y concebido para ser utilizado en ambientes industriales, es lo que se conoce como PLC, acrónimo de Programmable Logic Controller, es decir, Controlador Lógico Programable. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc...) por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, pequeños receptores, etc...) por otra. Los autómatas programables no sólo tienen aplicación industrial, si no que también se emplean para automatizar procesos en el hogar (puerta de un garaje, luces de la casa, etc...), entre otros. Entre las características de los PLC's destacan: ✗ Fácilmente programables por la mayoría de los técnicos. ✗ Facilidad en la modificación de programas. ✗ Comunicación con otros PLC's, pudiendo enviar y recibir señales. ✗ Tiempo de vida largo. ✗ Pueden trabajar sin problemas en todo tipo de ambientes industriales. Actualmente los PC's están comenzando a reemplazar al PLC en algunas aplicaciones. Por lo cual, no sería de extrañar que en un futuro no muy lejano el PLC desapareciera frente al cada vez más potente PC, debido a las posibilidades que los ordenadores pueden proporcionar.

2.- Estructura externa 2.- Estructura externa Existen dos estructuras básicas para los autómatas programables: ✗ ✗ Compacta: consiste en una única pieza en la que se integran todos los elementos.

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✗ ✗ Modular: en los que la CPU, la fuente de alimentación, las entradas, las salidas, etc..., son cada una un módulo que se elige en función de la aplicación requerida.

Para el caso de una estructura modular se dispone de la posibilidad de fijar los distintos módulos en raíles normalizados, para que el conjunto sea compacto y resistente.

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3.- Arquitectura 3.- Arquitectura Los elementos esenciales, que todo autómata programable posee como mínimo, son: ✗ Sección de entradas: se trata de líneas de entrada, las cuales pueden ser digitales o analógicas. A estas líneas conectaremos los sensores (captadores). ✗ Sección de salidas: son una serie de líneas de salida, que también pueden ser de carácter digital o analógico. A estas líneas conectaremos los actuadores. ✗ Unidad central de proceso (CPU): se encarga de procesar el programa que el usuario ha introducido. La CPU toma, una a una, las instrucciones programadas por el usuario y las va ejecutando, cuando llega al final de la secuencia de instrucciones programadas, la CPU vuelve al principio y sigue ejecutándolas de manera cíclica. Para ello, dispone de diversas zonas de memoria, registros, e instrucciones de programa. Adicionalmente, en determinados modelos, podemos disponer de funciones ya integradas en la CPU; como reguladores PID, control de posición, etc... A parte de éstos podemos disponer de los siguientes elementos: ✗ Unidad de alimentación (algunas CPU's la llevan incluida). ✗ Consola de programación: que nos permitirá introducir, modificar y supervisar el programa de usuario. Tiende a desaparecer, debido a que la mayoría se programan a partir del PC mediante programas específicos facilitados por cada fabricante; o programados directamente desde el propio autómata. ✗ Dispositivos periféricos: como nuevas unidades de E/S, más memoria, unidades de comunicación en red, etc... ✗ Interfaces: facilitan la comunicación del autómata con otros dispositivos (como un PC), autómatas, etc... 3.1.- CPU 3.1.- CPU Es el corazón del autómata programable. Sus funciones son: ✗ Ejecutar el programa de usuario. ✗ Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no excede un determinado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A esta función se le suele denominar Watchdog (perro guardián). ✗ Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no accede directamente a

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dichas entradas. ✗ Renovar el estado de las salidas, en función de la imagen de las mismas, obtenida al final del ciclo de ejecución del programa de usuario. ✗ Chequear del sistema. Para ello el autómata va a poseer un ciclo de trabajo, que ejecutará de forma continua:

Durante el funcionamiento cíclico, primero se leen los estados en las entradas, memorizándose en la imagen de proceso de las entradas (PAE). Con estas informaciones trabaja luego el programa de control cuando se ejecuta. De acuerdo a la lógica definida en el programa se modifica el estado de las salidas depositadas en la imagen de proceso de las salidas (PAA). En la última etapa del ciclo, los estados memorizados en

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la PAA se transfieren a las salidas físicas. Seguidamente comienza de nuevo el ciclo. Un ciclo dura normalmente entre 3 y 10 ms. La duración depende del número y tipo de instrucciones (operaciones) utilizadas. El ciclo consta de dos partes principales: 1. Tiempo del sistema operativo, normalmente 1 ms; corresponde con las fases 1 y 3. 2. Tiempo para ejecutar las instrucciones; corresponde con la fase 2. Por otro lado, el ciclo sólo se ejecuta cuando el PLC se encuentra en estado RUN. Supongamos, por ejemplo, el sistema de calefacción de una vivienda: la variable a considerar sería la temperatura, el actuador podría ser un calefactor y el sensor correspondiente un termostato. Según la estructura mostrada en el esquema, el comportamiento del sistema sería el siguiente: el PLC leería permanentemente la entrada correspondiente al sensor se temperatura, cuando la temperatura fuera menor a la programada, conectaría el calefactor y lo desconectaría cuando fuera mayor o igual a la deseada, etc... La sencillez del ejemplo anterior, apenas permite apreciar las ventajas que la incorporación de un PLC al control de un proceso industrial pueda brindar, sin embargo si consideramos que el mismo PLC puede controlar simultáneamente varios procesos, además coordinarlos con otros, visualizar los distintos estados, alarmas, etc... y que además presenta la posibilidad de reprogramación para poder adaptarse a posibles cambios en el diseño con facilidad, se comprende

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