Clase 12 ( 24/4/2012)

AUTÓMATAS PROGRAMABLES

En electrónica un autómata es un sistema secuencial, aunque en ocasiones la palabra es utilizada también para referirse a un robot. Puede definirse como un equipo electrónico programable en lenguaje no informático y diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Sin embargo, la rápida evolución de los autómatas hace que esta definición no esté cerrada.

  

Los autómatas programables o PLCs son dispositivos de control muy utilizados en automatización industrial, y tienen pinta de una o varias cajas de plástico acopladas físicamente y eléctricamente entre sí. Una de ellas contiene la CPU y las otras son módulos complementarios para entradas y salidas, comunicaciones, alimentación y otras funciones.
Los PLCs datan de la década de los 80, cuando se vió la utilidad de sustituir relés y temporizadores. Llevan borneros traseros para conectar el cableado correspondiente a sensores y actuadores, así como comunicación con otros autómatas y ordenadores.

 El autómata programable:

Arquitectura del PLC:

Debido a la estructura modular de los PLC, en general pueden distinguirse en él los siguientes subsistemas:
- Procesador central
- Módulo de E/S
- Interfaz con el operador y otros periféricos
- Comunicaciones

Procesador central: Es la unidad central del proceso del sistema. En la actualidad casi todos los PLC usan varias CPU para dividir el trabajo de entrada/salida, procesamiento, solución de lógica y comunicaciones. Con esto se logra facilidad para desarrollar programas, como también una mejor ejecución de funciones de control y manipulación de información.

Entre los componentes que conforman el procesador se pueden señalar: Modulo de procesador, Modulo de memoria, Modulo de registros, Modulo de control de sistemas, Control de E/S, Fuente de potencia y Control de comunicaciones.

Dentro de la CPU vamos a disponer de una área de memoria, la cual se emplea para diversas funciones:
- Memoria del programa de usuario: aquí introduciremos el programa que el PLC va a ejecutar cíclicamente.
- Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el tipo de datos (como marcas de memoria, temporizadores, contadores, etc.)
- Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código maquina que motoriza el sistema (programa del sistema). Este programa es ejecutado directamente por el microprocesador dividido microcontrolador que posea el PLC.
- Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que empleamos para almacenar el programa de usuario y en ciertos casos parte de la memoria de la tabla de datos.

Algunos tipos de memoria que utilizan son: RAM, CMOS, EPROM, EEPROM y otras. En la memoria tipo ROM esta contenido el sistema operativo y software de aplicación, y en la memoria tipo RAM se carga, por el usuario, el programa de aplicación de control.

Las instrucciones de programación que poseen, permiten realizar funciones típicas tales como relés, temporizadores, contadores, operaciones aritméticas, comparación de datos, manipulación de palabras, relés de control maestro, tienen además otras instrucciones más poderosas como transferencia de bloques, saltos a subrutinas, operación de archivos, diagnostico, programación en línea, procesamiento paralelo, niveles de interrupción.

Durante cada ciclo de scan, las señales de entrada provenientes de los sensores se transmiten a través de un modulo adaptador de comunicaciones al procesador, el que ejecuta el programa de control previamente ingresado por el usuario, y transmite los datos de salida a los respectivos actuadores.

Primero se actualizan las salidas del autómata con los valores de los registros internos asociados y a continuación las entradas se chequean y sus valores se almacenan en los registros asociados a las mismas.
- Una vez terminada la tarea I/O, se ejecuta el programa con los datos almacenados en los registros internos.
- El tiempo necesario para completar un ciclo de scan se llama tiempo de scan, transcurrido el cual puede haber un periodo de tiempo inactivo idle. Este proceso se ejecuta de un modo permanente, ciclo tras ciclo y sin n.

Lenguajes de Programación:

- LD: Diagrama Ladder de contactos.

- ST: Texto Estructurado.

- FB: Bloques Funcionales.

- IL: Lista de Instrucciones.

- SFC: Grafcet.

Fabricantes de PLC: ABB, Afeisa, Allen Bradley (Rockwell), Entrelec, Exor, Fuji, GE-Fanuc, Hitachi, Hitech, Ibercomp, Idec, Koan, Mitsubishi, Matsushita, Moeller, National, Omron, Pilz, Siei, Siemens, Sprecher, Telemecanique (Schneider), Tri, Xycom, Yaskawa.

Cableado con PLC: El cableado entre PLCs y con los diferentes módulos, sensores, actuadores, ... se hace mediante redes construídas específicamente para la aplicación determinada.

Por último se expusieron dos trabajos de simulación por parte de los compañeros uno de ellos acerca del montaje/ensamblaje de aerogeneradores y el otro basado en la fabricación de frigoríficos.