Tema 3.4 icpa controladores e interfases

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA CURSO: INSTRUMENTACION Y CONTROL DE PROCESOS AMBIENTALES TEMA: CONTROLADORES Dr. PEDRO CORDOVA MENDOZA ICA-PERU17/04/2013 17 de Abril del 2013 1
  • 2. La mitad de la belleza depende del paisaje y la otra mitad del hombre que la mira17/04/2013 2
  • 3. Función del Controlador al proceso del proceso Interfaz Unidad de Interfaz de Control de salida (CONTROLADOR) entrada Función: Procesamiento y análisis de la información proveniente del proceso para tomar una decisión que luego enviará en forma de señal eléctrica al actuador a través del mando de potencia17/04/2013 3
  • 4. Interfaces de entrada y salida Interfaz de Entrada Recibe la señal eléctrica del sensor (a través del acondicionador), y la procesa para que el CONTROLADOR pueda manejarla. Convierte la(s) señal(es) en valor numérico Interfaz de Salida Recibe el código numérico del controlador y lo procesa para generar la señal que gobernará el ACTUADOR, a través del mando de potencia.17/04/2013 4
  • 5. Interfaces de entrada y salida Interfaz de Señal A/D entrada Controlador (Programa, Algoritmo) Interfaz de Señal A/D salida Borneras/Conectores Interfaces Controlador17/04/2013 5
  • 6. Arquitectura básica del Controlador MEMORIA BUS DE DIRECCIONES PROCESADOR BUS DE DATOS BUS DE CONTROL DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA17/04/2013 6
  • 7. Tipos de controladores • Sistemas de control distribuido (DCS) • Controlador lógico programable (PLC) • Computador personal (PC) • Controladores para Automatizacion de procesos (PACs)17/04/2013 7
  • 8. Sistemas de control distribuido (DCS) • Circuitos electrónicos o módulos dedicados especiales para temperatura, presión, flujo, nivel, ...) • Algoritmos de control (PID) • La programación es por bloques de función • Entradas y salidas (pocas) Modernos: – Comunicaciones e integración – + E/S Controlador Interfaces E/S17/04/2013 8
  • 9. DCS con comunicación17/04/2013 9
  • 10. Controlador lógico programable (PLC) • Fácilmente (re)programables • Introducción en 1960 para reemplazar los sistemas de • Largo tiempo de vida control electromecánico • Flexible y fácil de adaptar basado en relés y • Trabajo en ambientes contactores (vida corta, hostiles menos confiables, alta complejidad de diseño y Evolucionan: costo de mantenimiento) • Comunicaciones (1973: • Bedford Associates: ModBus) MODICON (Modular • Manejo de señales Digital Controler) para analógicas y digitales fábrica de autos. • Programación por terminales (’85  PC) • Hoy: Lenguajes Estándar IEC1131.(escalera, bloques, texto,...)17/04/2013 10
  • 11. Aplicaciones • Máquinas automáticas (Ej. expendedoras de gaseosas y golosinas) • Señalización y control • Sistemas de seguridad • Controles de ascensores y equipos similares • Control de Procesos manufactureros • Control Procesos complejos17/04/2013 11
  • 12. Ventajas / desventajas• Ventajas: • Desventajas: – Menor tiempo (diseño e – Tecnología cambia implementación) rápidamente – Fácil modificación – Servicio especializado – Mínimo espacio – Costo (relativo) – Menor costo de M.O. – Mantenimiento económico – Posibilidad de control múltiple (con el mismo PLC)17/04/2013 12
  • 13. Estructura externa • Compacta – Todos los elementos en un solo bloque • Modular : Modulos en Chasis17/04/2013 13
  • 14. Estructura externa Fuente I/O PLC Módulos I/O + otros de poder mixto17/04/2013 14
  • 15. Vistas GE - Series 9017/04/2013 15
  • 16. Estructura • Básicos: – Fuente de alimentación – Interfaz de entrada (A y/o D) – Interfaz de salida (A y/o D) – Controlador • Adicionales – Consola o terminal de programación (Hoy PCs) – Interfaces de comunicaciones – Interfaces inteligentes (Ej. Control de ejes de motores)17/04/2013 16
  • 17. Programación Lenguajes de programación de PLC según IEC 1131-3 Lenguajes Lenguajes verbales gráficos SFC (diagrama de funciones secuenciales) IL (lista de ST (texto FBD (diagrama de LD (diagrama instrucciones) estructurado) función de bloques) de escalera)17/04/2013 17
  • 18. Ejemplos: PLC ??? SattCon 05 • Contadores y timer • PID • Comunicaciones SattCon OP45 Cuatro funciones: • PLC • 8 Algoritmos de control • Panel de operación • Display17/04/2013 18
  • 19. Computador Personal (PC) • Aplicaciones: – Casa – Oficina – Fábrica o Industria – Diseño – Educación – Medicina – etc.17/04/2013 19
  • 20. La (r)evolución del PC • Ley exponencial de G. Moore: “El número de transistores se duplica casi cada dos años” • Comparación con avión de fuselaje ancho (B747) en los últimos 25 años: – 3000 - 5000 US$ – 15 - 25 min – 5L – 20000 pax.17/04/2013 20
  • 21. Arquitectura básica del PC MEMORIA BUS DE DIRECCIONES PROCESADOR BUS DE DATOS BUS DE CONTROL UNIDAD DISPOSITIVOS DE ARITMETICA Y LOGICA CONTROL DEL ENTRADA/SALIDA CPU BUS DE CONTROL REGISTRO DE ACCUMULADOR DECODIFICADOR BANDERAS DE INSTRUCCIONES CONTADOR DE PROGRAMA REGISTRO DE INSTRUCCIONES REGISTRO DE REGISTRO DE DIRECCIONES DATOS BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS17/04/2013 21
  • 22. Partes del PC • Microprocesador + Memoria • Interfaces de control para dispositivos (almacenamiento, teclado, pantalla, Etc) • Interfaces de E/S • Interfaces de comunicaciones17/04/2013 22
  • 23. Bus Puente sur IDE Puente NorteAdaptadorde video Memoria DRAM Bus PCI Memoria De Video Bus ISA Socket para procesador Memoria 17/04/2013 Caché niv 2 23
  • 24. Memoria • Almacenamiento de datos durante el procesamiento. – RAM : Temporalmente – ROM : Sólo lectura – PROM : Una sola grabación – EPROM : Borrable y reprogramable (UV) – EEPROM : Borrable y reprogramable (E) • Alta velocidad • Limitada capacidad17/04/2013 24
  • 25. Dispositivos de almacenamiento • Almacenamiento magnético (superficie cubierta de sustancias ferromagnéticas) – Diskettes (floppies) 360 KB – 1.44 MB – Discos duros GB / TB – Cintas (DAT) GB • Almacenamiento óptico – CD/R/RW: Lectura por reflexión láser/ Escritura por procesos fotomecánicos, hasta 700 MB/80 min. – DVD/R: hasta 2 lados y 4 capas por lado, hasta 10 GB • Magneto-óptico – MOD 650 MB – ZIP 100/250 MB – LS-120 120 MB17/04/2013 25
  • 26. Dispositivos de E/S • Relación con: – Usuario • Impresoras, plotter • Pantalla o monitor • Teclado y/o mouse – Dispositivos de almacenamiento • Discos y cintas – Procesos y comunicaciones • Puertos (serial y paralelo,USB) • Tarjetas (DAC, red, módem, ...)17/04/2013 26
  • 27. Ejemplos: tarjetas A/D Señales A/D Conversión A/D/A Contadores Timing Memoria Programable Procesamiento de señales Señales A/D17/04/2013 27
  • 28. Limitaciones del PC• Velocidad: • Ambiente hostil: – Co-procesador – Tolerancia a campos – Doble procesador electromagnéticos – 2/4/8… núcleos – Hermeticidad – Acelerador de video (diskettera, teclado, pantalla) – Memoria (Interna, Cache, RAM, …) – UPS, estabilizador – Montaje en chasis industrial• Sistema operativo • Ambiente adecuado: – No siempre robusto – Oficina – Grande – Laboratorio17/04/2013 28
  • 29. Computador Industrial17/04/2013 29
  • 30. PC: Usos • Sala de Control – Instrumentos – Controladores – Logging (adquisición, tratamiento, registro, presentación) • Supervisión – Ayuda al operador – Adquisición y registro – Alarmas (max. y min.)17/04/2013 30
  • 31. PC como controlador • Mediante Puertos – Serial (RS232, USB) – Paralelo • Mediante Tarjetas Incorporables – Tarjetas Analógicas (ADC) – Tarjetas Digitales (DDC) – Mixtas – Contadores • “Soft-PLC” (emulación de PLC en software)17/04/2013 31
  • 32. PACs• Robustez y confiabilidad del PLC• Capacidades del software de la PC• I/O modulares y variadas17/04/2013 32
  • 33. Introducción • Los PACs son el resultado de la convergencia de tecnologías (PC+ PLC + Soluciones a la medida): PC PLC PAC Hardwar ea medida17/04/2013 33
  • 34. Multiples Disciplinas – Un solo ambienteBits por Canal de software2.4 Mbits Performance Vision artificial de PLC Performance 24 bits De PC Performance Monitoreo de vibraciones de IC a medida 16 bits Procesos Covertura del Movimiento SW PAC 8 bits Lotes Circuito de control a medida 1 bit Discreto 1 Hz 1kHz 40 kHz 1MHz Velocidad de lazo 17/04/2013 34
  • 35. Herramientas para Prototipo Procesador de tiempo real I/O Reconfigurable (RIO) Real-Time Target/PAC (PowerPC y RTOS) FPGA FPGA Controller Real-Time PCI PPC µC I/O Modules I/O I/O I/O I/O I/O I/O Modulos• Fuente DC con entradas redundantes• 50 G con Conectividad Acondiciona miento ADC • – 40 to 70 °C acondiciona miento de Dentro del modulo señal 17/04/2013 35
  • 36. Cargando el programa17/04/2013 36
  • 37. Comparación PC/PLC Característica: PC PLC – Memoria + – – Almacenamiento + – – Visualización + – – Velocidad – + – Costo ? ? – Comunicaciones + -17/04/2013 37
  • 38. Tenemos que cuidarlo esta en nuestras manos!!!!!!! pcordovam@hotmail.com GraciasCel. 956-041243 17/04/2013 38