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UNIDAD 5 ICI

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  1. 1. Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Curso Especial de Grado - Área: ACPI Instrumentación y Control Industrial. Descripción de módulos funcionales: CPU, Módulos E/S (analógicos y digitales) Unidad V: PLC Profesor: Equipo ERP Ing. Edgar Goncalves Pinto, Rosmar C.I 20.404.889 Rodríguez, Mario C.I 19.875.930 Maturín, marzo de 2016
  2. 2. ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................1 MARCO TEÓRICO ..............................................................................................................2 1. ¿Qué es un PLC?..................................................................................................2 2. CPU (Unidad Central de Procesos) ...................................................................2 3. Módulos o Interfaces de entrada y salida (E/S) ...............................................3 4. Tipos de módulo de entrada y salida .................................................................4 DISCUSIÓN ..........................................................................................................................7 CONCLUSIÓN......................................................................................................................9 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................10
  3. 3. 1 INTRODUCCIÓN En la industria diariamente son muchos los parámetros y procesos que necesitan un control predefinido y programado , para ello existen una serie de dispositivos, instrumentos y equipamientos que permiten que se lleve a cabo el cumplimiento de dicha premisa, es de entender que existen varias tipologías mediante las cuales los datos pueden ser representados en los procesos efectuados a través de los sistemas de control, para ello se han creado una serie de conceptos para poder hacer una analogía de dichos datos de una manera más correcta precisa y concisa. Seguidamente y partiendo de lo anteriormente planteando, se debe afirmar que adicionalmente a estos dispositivos o instrumentos de control se necesitan equipamientos que permitan el análisis de la información que estos recolectan para poder llevar a cabo el proceso de control y supervisión, dichos equipos varían según las especificidades del sistema y trabajan de forma alterna a los dispositivos encargados de emitir y recibir señales, así como también aquellos encargados de la amplificación de las mismas tales como los dispositivos de entrada y salida de información.
  4. 4. 2 MARCO TEÓRICO 1. ¿Qué es un PLC? Es un dispositivo operado digitalmente, que usa una memoria para el almacenamiento interno de instrucciones con el fin de implementar funciones específicas, tales como lógica, secuenciación, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas, para controlar a través de entradas/salidas digitales o analógicas, varios tipos de máquinas o procesos. Sus partes fundamentales son la unidad central de proceso (CPU), la memoria y el sistema de entradas y salidas. La CPU se encarga de todo el control interno y externo del PLC y de la interpretación de las instrucciones del programa. En base a las instrucciones almacenadas en la memoria y en los datos que lee de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos, la memoria de solo lectura o ROM y la memoria de lectura y escritura o RAM. 2. CPU (Unidad Central de Procesos) Es un elemento inteligente que está en capacidad de leer e interpretar las instrucciones cargadas en la memoria y sobre la base de los estados de las entradas, toma de decisiones sobre las salidas. 2.1La CPU está formada por dos bloques o unidades fundamentales:  Unidad de control: Se encarga de generar todas las líneas de control y direcciones para el control y acceso correctos a la gran mayoría de los dispositivos conectados a la CPU.  Unidad operativa: Realiza aquellas operaciones lógicas, aritméticas y de movimientos de datos necesarios para la correcta ejecución del programa que tiene encomendado (es decir, almacenado previamente en la memoria del usuario). Dicha unidad operativa está formada, entre otros elementos por una serie de registros internos y por un módulo principal denominado unidad aritmética-lógica (ALU). La ALU es el “centro de cálculo” lógico y aritmético del autómata programable.
  5. 5. 3 2.3 La CPU en su conjunto tiene como misiones fundamentales:  Consultar el estado de las diferentes entradas que existen en el PLC.  Recoger la secuencia de instrucciones que hay que ejecutar de la memoria de programa secuencialmente.  Elaborar, a partir del programa y de las entradas obtenidas, las señales de salida u órdenes que se enviarán al proceso por medio de las interfaces de salida del PLC.  Actualizar continuamente los temporizadores y contadores internos del programa usuario.  Efectuar operaciones de auto diagnóstico o auto chequeo de todo el sistema del PLC con el fin de detectar posibles fallos de funcionamiento.  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.  Ejecutar el programa de usuario.  Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no debe acceder directamente a 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.  Chequeo del sistema. 3. Módulos o Interfaces de entrada y salida (E/S) Los módulos de entrada o salida son las tarjetas electrónicas que proporcionan el vínculo entre la CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del sistema. A través de ellas se origina el intercambio de información, ya sea con la finalidad de adquirir de datos, o para el mando o control de las máquinas presentes en el proceso. Los módulos de entrada y salida tienen la misión de proteger y aislar la etapa de control que está conformada principalmente por el microcontrolador del PLC, de todos los elementos que se encuentran fuera de la unidad central de proceso ya sean sensores o actuadores.
  6. 6. 4 Los módulos de entrada y salida hacen las veces de dispositivos de interface, que entre sus tareas principales están las de adecuar los niveles eléctricos tanto de los sensores como de los actuadores o elementos de potencia, a los valores de voltaje que emplea el microcontrolador, es decir, los módulos de entrada, transforman las señales de entrada a niveles permitidos por la CPU. Mediante el uso de un acoplador óptico, los módulos de entrada aíslan eléctricamente el interior de los circuitos, protegiéndolo contra tensiones peligrosamente altas, los ruidos eléctricos y señales parásitas. Finalmente, filtran las señales procedentes de los diferentes sensores ubicados en las máquinas. Mientras que los módulos de salida permiten que la tensión llegue a los dispositivos de salida. Con el uso del acoplador óptico y con un relé de impulso, se asegura el aislamiento de los circuitos electrónicos del controlador, y se transmiten las órdenes hacia los actuadores de mando. 3.1 En concreto, los módulos de entrada se encargan de: 1. Amplificar la señal de entrada proveniente del dispositivo sensor. 2. Adaptar los niveles de tensión de dicha señal. 3. Filtrar la señal. 4. Codificar la señal para que sea procesada de forma adecuada por la CPU. 3.2 Por otra parte, los módulos de salida se encargan de: 1. Decodificar la información proveniente de la memoria imagen de salida. 2. Amplificar la señal de salida codificada. 3. Adaptar los niveles de tensión de esa señal. 4. Tipos de módulo de entrada y salida Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (sensores y actuadores), encontramos diferentes tipos de módulos de entrada y salida, cada uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de señal (discreto o análogo) a determinado valor de tensión o corriente en DC o AC.
  7. 7. 5 4.1 Módulos de entrada discreta o digital Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interfaces entre los dispositivos externos, denominados también sensores, y la CPU del PLC. Estos sensores son los encargados de leer los datos del sistema, que para este caso sólo son del tipo discreto, además, tienen la característica de comunicar los dos estados lógicos: activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso o no de la señal digital (1 ó 0). Los sensores pueden ser de tipo manual (pulsadores, conmutadores, selectores, etc.) o del tipo automático (finales de carrera, detectores de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.) 4.2 Módulos de salida discreta Al igual que los módulos de entrada discreta, estos módulos se usan como interface entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos (actuadores), en la que sólo es necesario transmitirle dos estados lógicos, activado o desactivado. Los actuadores que se conectan a estas interfaces pueden ser: contactores, relés, electroválvulas, displays, anunciadores, etc.  Módulos de Salida discreta tipo transistor Su principio de funcionamiento es a base de transistores, lo que significa una constitución íntegramente en estado sólido con características para trabajar en corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel de corriente  Módulos de salida discreta tipo Triac Estas interfaces funcionan mediante la conmutación de un Triac, son igualmente en estado sólido y se usan para manejar señales en corriente alterna.  Módulos de salida discreta tipo relé Estos módulos a diferencia de los anteriores, están compuestos por dispositivos electrónicos y un micro relé electromagnético de conmutación. Su campo de acción le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión, con la ventaja de manejar corrientes más elevadas pero con el inconveniente de una corta vida útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos. Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a
  8. 8. 6 los de estado sólido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los micro- relés. 4.3 Módulos de entrada analógica Los módulos de entrada analógica son tarjetas electrónicas que tienen como función, digitalizar las señales analógicas para que puedan ser procesadas por la CPU. Estas señales analógicas que varían continuamente, pueden ser magnitudes de temperaturas, presiones, tensiones, corrientes, etc. A estos módulos, según su diseño, se les puede conectar un número determinado de sensores analógicos. Existen tarjetas de 4, 8, 16 y 32 canales de entrada analógica. Es importante señalar, que cualquier magnitud analógica que se desea procesar a través de los módulos de entradas analógicas, tiene que estar representada por una señal de tensión, corriente o resistencia; este trabajo es realizado por el mismo sensor o a través de un transductor (dispositivo que transforma cualquier parámetro físico, químico y biológico en una magnitud eléctrica). Estos módulos se distinguen por el tipo de señal que reciben, pudiendo ser de tensión (mV) o de corriente (mA). La ventaja de trabajar con señales de corriente y no con señales de tensión, radica en que no se presentan los problemas del ruido eléctrico y de caída de tensión. 4.4 Módulos de salida analógica Estos módulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores análogos señales de tensión o de corriente que varían continuamente. Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de los módulos de entrada analógica. Las señales analógicas de salida son de dos tipos, señales de corriente y señales de tensión.
  9. 9. 7 DISCUSIÓN Hoy en día el incesante auge de las tecnologías ha dado y seguirán dando a lugar a nuevos dispositivos que ayuden al control de los procesos tanto interpersonales como industriales, es por ello que la aplicación de esta en el plano industrial actualmente se ha acentuado porcentualmente de una manera significativa. Los procesos se llevan a cabo mediante una serie de parámetros los cuales son descritos procedimentalmente, su funcionamiento o análisis interno, así como también las entradas y salidas de dichos sistemas de procesos están obligadas a ser supervisadas y controladas, dice acción se lleva a cabo gracias a la inserción de equipamientos e instrumentos que otorgan o facilitan esta flexibilidad. Alguno de estos equipamientos son los computadores, los PLCs y los instrumentos finales y principales de control así como también los dispositivos de entrada y salida de datos (comúnmente llamados sensores), estos últimos entendiendo que su acción principal no es más que la captación de la información necesaria para efectuar y llevar a cabo en feliz término el proceso de control y supervisión del sistema como tal. Ahora bien, se denoto a lo largo de la investigación aspectos relacionados con los PLCs, la unidad de control de procesamiento de este y como funciona su interacción con el medio, así como también se mencionaron aspectos relevantes a los dispositivos de entrada y/o salida de información dentro de su clasificación principal analógica y discreta, partiendo de ello y buscando una perspectiva aplicable dentro del proyecto de investigación modalidad “áreas de grado” titulado : "Diseño de un Sistema de supervisión, monitoreo y control automatizado de ambiente inicial de Pollos de engorde en su primera fase de crecimiento. Sector avícola Venezolano”, se asevera lo siguiente: En la implantación y realización del trabajo de descrito se ven inmersos factores total y absolutamente aplicables con referencia a la temática que se ha planteado con anterioridad, primeramente la aplicación de un PLC para lo que será el control de los instrumentos ligados al aparato productivo avícola referente al entorno de ambientación para la fase inicial de los pollos de engorde, este necesita instrumentos de captación de temperatura y humedad relativa para llevar a cabo el proceso de toma de datos para una continua supervisión y control de dichos parámetros así como también controladores de flujo, de nivel, e indicadores de posición que ayudaran a detallar funcionabilidades especificas del sistema
  10. 10. 8 automatizado en cuestión, todos estos dispositivos o instrumentos deben estar enlazados o programados a través de un PLCs que permitirá la interconexión y enlace de estos dispositivos así como también su codificación y calibración de trabajo, logrando estos poder obtener una comunicación con dicho PLCs a través de un lenguaje codificado digital que será enviado directamente a la unidad de procesamiento central del PLCs para su continua recepción análisis codificación y acción. Por otro lado los dispositivos de entrada y salida resulta un poco redundante ahondar acerca de su aplicabilidad ya que estos simplemente erradican en un concepto paramétrico de lo que en realidad categoriza a la tipología o clasificación de los sensores o instrumentos de control. Estos dispositivos de entrada y salida no son más que todos aquellos instrumentos analógicos y digitales que estarán a cargo del envió y señal de información así como también de su amplificación procuración de estabilidad del sistema como tal. Es importante saber y comprender que todos estos estudios no están absueltos de modificaciones de fondo ya que aún se sigue trabajando en la propuesta sin embargo para puntualizar y fuera de una perspectiva en donde los PLCs son aplicables simplemente y vagamente nos limitaríamos a la aplicación de dispositivos canalizadores o amplificadores de señales tales como los que están categorizados o enmarcados dentro del concepto de dispositivos de entrada y salida de datos (analógicos y digitales).
  11. 11. 9 CONCLUSIÓN Los sistemas de supervisión y control industrial siempre estarán presentes indiscutiblemente ya que es un paradigma que sea acentuó y se seguirá acentuando al pasar de los tiempos en lo que al plano organizacional se refiere, para ellos es importante tener el conocimiento de que aspectos tecno instrumentales que ayuden a la toma de decisiones a la hora del análisis de los elementos o dispositivos que se necesitan para el detalle y análisis de los sistemas de control. Los dispositivos de entrada y salida de información así como también la unidad receptora de los datos como tal siempre serán ítems importantes a resaltar y estudiar al momento de la aplicación de una automatización de proceso así como también el medio mediante los cuales se enlazaran para un futuro funcionamiento en conjunto
  12. 12. 10 BIBLIOGRAFÍA  Domingo, J. Gámiz, J. Grau, A. Martínez, H. 2003. Introducción a los autómatas programables. Consultado el 25 de Abril de 2015. [Libro en línea]. Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=o7yP4sPRCyEC&pg=PA132&dq=que+son+los +modulos+en+un+plc&hl=en&sa=X&ei=fv8uU7LHD47okAf4_oC4BA&ved=0CCcQ 6AEwAA#v=onepage&q=que%20son%20los%20modulos%20en%20un%20plc&f= false  Anónimo. Programable PLC. Consultado el 25 de Abril de 2015. [En línea]. Disponible en: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt/maza_c_ac/capitulo4.pdf  Villajulca, José. Estructura de un PLC: MÓDULOS O INTERFACES DE ENTRADA Y SALIDA (E/S). Consultado el 25 de Abril de 2015. [En línea]. Disponible en: http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos- libres/automatizacion/curso-de-plcs-avanzado/item/660-estructura-de-un-plc- m%C3%B3dulos-o-interfases-de-entrada-y-salida-e-s.html  Ordonez, Gabriel. ARQUITECTURA DE LOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC) Consultado el 25 de Abril de 2015. [En línea]. Disponible en: http://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/ARQUITECTURA_PLC.htm  http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt/maza_c_ac/capitulo4. pdf http://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/ARQUITECTURA_PLC.htm  http://books.google.co.ve/books?id=o7yP4sPRCyEC&pg=PA132&dq=que+s on+los+modulos+en+un+plc&hl=en&sa=X&ei=fv8uU7LHD47okAf4_oC4BA&ved=0 CCc6AEwAA#v=onepage&q=que%20son%20los%20modulos%20en%20un%20pl c&f=false  http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso- de-plcs-avanzado/item/660-estructura-de-un-plc-m%C3%B3dulos-o-interfases-de- entrada-y-salida-e-s.html  http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso- de-plcs-avanzado/item/660-estructura-de-un-plc-m%C3%B3dulos-o-interfases-de- entrada-y-salida-e-s.html

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