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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

INGENIERÍA DE CONTROL

CASO PRÁCTICO PROGRAMACIÓN DE SEMÁFORO CON PLC

Estudiantes: 

Julián Campos Becerra



Milagros Castillo Arrigoni



Windy Ilatoma Cadenillas

Docente: Ing. Alexander Querevalu Morante

Jefe de Práctica: Ing. Elferes Jibaja

Ciclo académico: 2018 – II Chiclayo, 14 de Diciembre de 2018 1

ÍNDICE

I.

INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 5

II.

OBJETIVOS .......................................................................................................... 6

III.

MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 7

IV.

CIRCUITO POR UTILIZAR .............................................................................. 17

V.

MATERIALES Y EQUIPOS .............................................................................. 17

VI.

PROCEDIMIENTO ............................................................................................ 20

VII.

OBSERVACIONES ............................................................................................ 23

VIII.

RECOMENDACIONES PARA TRABAJAR EN EL LABORATORIO ...... 25

IX.

CONCLUSIONES ............................................................................................... 26

X.

REFERENCIAS .................................................................................................. 27

XI.

ANEXOS ............................................................................................................. 27

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Lista de Imágenes

Imagen 1. Controlador Lógico Programable. ................................................................... 5 Imagen 2. Lógica de programación de un PLC. ............................................................... 7 Imagen 3. Relación entre entradas y salidas con respecto al PLC y al programa. ........... 7 Imagen 4. Diagrama de Automatización. ......................................................................... 8 Imagen 5. Típicas partes de un PLC. ................................................................................ 9 Imagen 6. Módulos de procesadores típicos (Rockwell Automation, Inc.). .................... 9 Imagen 7. Sistema de conexión típico de entradas y salidas. ........................................... 9 Imagen 8. La fuente de poder alimenta todos los módulos que están conectados en el rack (Schneider Electric). ....................................................................................................... 10 Imagen 9. Dispositivo típico de programación: Hand-held izquierda, PC software a la derecha. ........................................................................................................................... 10 Imagen 10. Modulo típico de comunicaciones (Automation Direct). ............................ 10 Imagen 11. Programación en Zelio Soft. ........................................................................ 11 Imagen 12. PLC s compactos Rockwell Automation, Inc. ............................................. 11 Imagen 13. Ciclo de ejecución del programa del PLC. .................................................. 12 Imagen 14, Modelos de PLC's. ....................................................................................... 12 Imagen 15. PLC usado como manejo de control. ........................................................... 13 Imagen 16. PLC usado como manejo de control. ........................................................... 13 Imagen 17. Lenguajes de programación según el estándar IEC. .................................... 14 Imagen 18. Contacto Normalmente Abierto................................................................... 14 Imagen 19. Contacto Normalmente Cerrado. ................................................................. 14 Imagen 20. Ejemplo de compuerta And usando FBD. ................................................... 15 Imagen 21. Ejemplo de cómo se programa en SFC. ...................................................... 15 Imagen 22. Ejemplo de programación en IL. ................................................................. 15 Imagen 23. Comandos de texto estructurado.................................................................. 16 Imagen 24. Principio de operación de un temporizador. ................................................ 16 Imagen 25. Uso de contadores. ....................................................................................... 16 Imagen 26. Circuito de un semáforo en Cade Simu. ...................................................... 17 Imagen 27. PLC (SRS S101 FU) .................................................................................... 17 Imagen 28. Módulo de Máquinas Eléctricas. ................................................................. 18 3

Imagen 29. Cables. ......................................................................................................... 18 Imagen 30. Contactor. .................................................................................................... 19 Imagen 31. Lámparas. .................................................................................................... 19 Imagen 32. Pulsadores. ................................................................................................... 19 Imagen 33. Caja de Herramientas................................................................................... 20 Imagen 34. Línea de programación 1 y 2. ...................................................................... 20 Imagen 35. Características del temporizador 1. ............................................................. 21 Imagen 36. Línea de programación 3 y 4. ...................................................................... 21 Imagen 37. Características de temporizador 2................................................................ 22 Imagen 38. Características de temporizador 3................................................................ 22 Imagen 39. Características de temporizador 4................................................................ 23 Imagen 40. Línea de programación 5, 6 y 7. .................................................................. 23 Imagen 41. Encendido de la lámpara verde. ................................................................... 24 Imagen 42. Encendido de la lámpara amarilla (verde). .................................................. 24 Imagen 43. Encendido de la lámpara roja. ..................................................................... 24 Imagen 44. Simulación del programa. ............................................................................ 26 Imagen 45. Instalación del circuito en el Módulo de Máquinas Eléctricas. ................... 26

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I.

INTRODUCCIÓN

La tecnología informática, junto con los mecanismos y procesos industriales, pueden ayudar en el diseño, implementación y monitoreo de sistemas de control. Un ejemplo de un sistema de control industrial es un controlador lógico programable (PLC). Los PLC's están especializados en sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. La Interfaz hombre-máquina (HMI) o interfaces hombre computadora, se suelen utilizar para comunicarse con los PLC's y otros equipos. [1] El personal de servicio se encarga del seguimiento y control del proceso a través de los HMI, en donde no solo puede visualizar el estado actual proceso sino también hacer modificaciones a variables críticas del proceso. [1] Ya que nuestro laboratorio se basa en el uso del PLC y las lámparas del Módulo de Máquinas Eléctricas, al usar ambos en simultáneo se logró intercalar las luces en ciertos lapsos de tiempo asemejándose a un semáforo. El programa desarrollado en el PLC se encarga de brindar la señal para que los temporizadores, al reconocer esta señal, inicien el encendido de las lámparas de manera periódica y con repetición en un intervalo de segundos.

Imagen 1. Controlador Lógico Programable.

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II.

OBJETIVOS  Aplicar los conocimientos adquiridos en accionamiento eléctrico para la utilización de PLC’s.  Realizar la programación de un semáforo mediante la aplicación del programa Zelio Soft.  Explicar el funcionamiento del semáforo en el Módulo de máquinas eléctricas.

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III.

MARCO TEÓRICO

1. DEFINICIÓN DE PLC Un Controlador Lógico Programable (PLC) es una computadora de grado industrial capaz de ser programada para realizar diversas funciones de control. [2]

Imagen 2. Lógica de programación de un PLC.

2. CARACTERÍSTICAS  Múltiples entradas y salidas.  Rangos de temperatura amplios.  Inmunes al ruido eléctrico.  Resistencia a la vibración y a impactos.

Imagen 3. Relación entre entradas y salidas con respecto al PLC y al programa.

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3. VENTAJAS DEL PLC  Menor cableado comparado con el control convencional de relés.  Es más pequeño y económico comparado que el control convencional de relés.  Incrementa la confiabilidad.  Mayor flexibilidad.  Capacidad de comunicaciones.  Rápida respuesta de tiempo.  Fácil para solucionar problemas.  Capacidad de desarrollo de aplicaciones básicas y complejas. [2]

Imagen 4. Diagrama de Automatización.

4. PARTES DE UN PLC  Un PLC típico puede estar dividido en las siguientes partes:  Unidad central de procesamiento (UCP).  Sección de entradas y salidas (I/O).  Fuente de poder.  Dispositivo de programación.  Sección de comunicaciones.

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Imagen 5. Típicas partes de un PLC.

Imagen 6. Módulos de procesadores típicos (Rockwell Automation, Inc.).

Imagen 7. Sistema de conexión típico de entradas y salidas.

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Imagen 8. La fuente de poder alimenta todos los módulos que están conectados en el rack (Schneider Electric).

Imagen 9. Dispositivo típico de programación: Hand-held izquierda, PC software a la derecha.

Imagen 10. Modulo típico de comunicaciones (Automation Direct).

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5. ARQUITECTURA DE UN PLC El termino arquitectura se puede referir al hardware, al software o a una combinación de ambos. Una arquitectura abierta permite incorporar componentes de otros fabricantes, ya que su diseño es estándar, mientras que una arquitectura cerrada no permite incorporación de componentes de otros fabricantes. [2]

Imagen 11. Programación en Zelio Soft.

6. ESTRUCTURA DE UN PLC Existen dos modos en los cuales las entradas y salidas con incorporadas al PLC [2]: Compactas. Modular.

Imagen 12. PLC s compactos Rockwell Automation, Inc.

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7. CICLO DE EJECUCIÓN DEL PROGRAMA DEL PLC

Imagen 13. Ciclo de ejecución del programa del PLC.

8. TAMAÑOS DEL PLC Y APLICACIONES Para categorizar los PLC se utiliza: funcionalidad, número de entradas y salidas, costo y tamaño físico.  El número de entradas y salidas es el factor más importante.  El nano es el más pequeño con menos de 15 I/O.  Le sigue el micro con un numero de (15 a 125) I/O.  Medio con (128 a 512) I/O.  Por último están los Grandes o Large que tiene un número superior a 512 I/O. [2]

Imagen 14, Modelos de PLC's.

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9. APLICACIONES DEL PLC Terminación única o stand alone: involucra un PLC para controlar un proceso. Multitarea: un PLC para controlar diversos procesos, puede pertenecer a un subsistema de un gran proceso y se puede comunicar con un PLC central. Manejo de control: un PLC controlando otros PLC s, por lo tanto requiere de un gran procesador. [2]

Imagen 15. PLC usado como manejo de control.

10. FACTORES A CONSIDERAR EN LA DECISIÓN DE ESCOGER UN PLC  Número de entradas y salidas.  Tamaño del programa de control.  Requerimientos de colector de datos.  Funciones de supervisor. Futuras expansiones.

Imagen 16. PLC usado como manejo de control.

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11. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN ESTÁNDAR IEC  Lenguaje textual  Lenguaje gráfico  Lista de instrucciones (IL)  Texto estructurado (ST)  Diagrama escalera (LD)  Diagrama de bloques funcionales (FBD)  Diagrama secuencial de funciones (SFC) [2]

Imagen 17. Lenguajes de programación según el estándar IEC.

12. DIAGRAMA ESCALERA  Contacto normalmente abierto

Imagen 18. Contacto Normalmente Abierto.

 Contacto normalmente cerrado

Imagen 19. Contacto Normalmente Cerrado.

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13. DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONALES (FBD)

Imagen 20. Ejemplo de compuerta And usando FBD.

14. DIAGRAMA SECUENCIAL DE FUNCIONES (SFC)

Imagen 21. Ejemplo de cómo se programa en SFC.

15. LISTA DE INSTRUCCIONES (IL)

Imagen 22. Ejemplo de programación en IL.

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16. TEXTO ESTRUCTURADO (ST)

Imagen 23. Comandos de texto estructurado.

17. PROGRAMACIÓN DE TEMPORIZADORES

Imagen 24. Principio de operación de un temporizador.

18. PROGRAMACIÓN DE CONTADORES

Imagen 25. Uso de contadores.

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IV.

CIRCUITO POR UTILIZAR

Imagen 26. Circuito de un semáforo en Cade Simu.

V.

MATERIALES Y EQUIPOS  PLC (SRS S101FU)

Imagen 27. PLC (SRS S101 FU)

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 Módulo de Máquinas Eléctricas

Imagen 28. Módulo de Máquinas Eléctricas.

 Cables

Imagen 29. Cables.

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 Contactor

Imagen 30. Contactor.

 Lámparas

Imagen 31. Lámparas.

 Pulsadores

Imagen 32. Pulsadores.

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 Caja de Herramientas

Imagen 33. Caja de Herramientas.

VI.

PROCEDIMIENTO Para la programación se debe de tener en cuenta:  El pulsador de Inicio y de Paro serán contactos abierto, y alimentaran a un primer Temporizador TT1 del tipo Función L: luz intermitente, el cual tendrá un intervalo de tiempo A de 5 segundos y un intervalo de tiempo B de 3 segundos. Esto dará Inicio a la programación.

Imagen 34. Línea de programación 1 y 2.

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Imagen 35. Características del temporizador 1.

 Después de activar el temporizador 1, se activará el temporizador 2, y asi sucesivamente los temporizadores 3 y 4 para que mediante intervalos de tiempo puedan simular las luces alternadas de un semáforo.

Imagen 36. Línea de programación 3 y 4.

 El Temporizador 2 será del tipo Función B: Cambio; activación de comando, con una duración de 3 segundos, al recibir el primer pulso este encenderá la lámpara verde.

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Imagen 37. Características de temporizador 2.

 El Temporizador 3 será del tipo Función W: Cambio; desactivación de comando, con una duración de 2 segundos, al terminar el primer pulso y el tiempo del temporizador 2 este encenderá la lámpara amarilla (para el siguiente caso será verde).

Imagen 38. Características de temporizador 3.

 El Temporizador 4 será del tipo Función W: Cambio; desactivación de comando, con una duración de 3 segundos, desactivarse el temporizador 3, este encenderá la lámpara roja.

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Imagen 39. Características de temporizador 4.

 A continuación cada temporizador activara una bobina de salida, en este caso las tres lámparas correspondientes al semáforo, y siguiendo una secuencia repetidas veces, hasta presionar el pulsador de paro, de lo contrario, seguirá funcionado indefinidamente, al siguiente proceso se denomina automatización.

Imagen 40. Línea de programación 5, 6 y 7.

VII.

OBSERVACIONES

 El semáforo podrá construirse en principio con cualquier material.  El semáforo constará de, al menos, los siguientes elementos: una luz roja, una luz amarilla (en este caso verde), una luz verde y un pulsador.  La programación en el modo Ladder permite el fácil entendimiento de cualquier ingeniero, además es la más utilizada en la industrial de control.

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Imagen 41. Encendido de la lámpara verde.

Imagen 42. Encendido de la lámpara amarilla (verde).

Imagen 43. Encendido de la lámpara roja.

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VIII.

RECOMENDACIONES PARA TRABAJAR EN EL LABORATORIO

1. Antes de utilizar los equipos pertenecientes al laboratorio de automatización y control el estudiante debe verificar el correcto funcionamiento de los equipos, para evitar cualquier polémica con el jefe de prácticas. 2. Al momento de montar un circuito eléctrico u electrónico sobre un protoboard tener en cuenta que: 

No debe estar alimentado.



No debe haber metales cerca del circuito que se está montando



Verificar el valor de las resistencias



Verificar los pines de alimentación del circuito integrado



Utilizar cables adecuados para montar circuitos en un protoboard



Una vez montado el circuito en el protoboard ajustar el valor de la tensión en la fuente de alimentación y conectarla el circuito.

3. Al trabajar con el multitester tener en cuenta 

Antes de empezar a medir seleccionar la magnitud (tensión, corriente, resistencia,

capacidad,

inductancia,

temperatura,

continuidad),

la

equivocación o el mal uso puede averiar el multitester. 

Se debe seleccionar adecuadamente el rango y el tipo de medición



La medición de la tensión en un circuito se mide poniendo los terminales del multitester en paralelo con el elemento al cual se le quiere medir el voltaje



La medición de la corriente se mide poniendo los terminales del multitester en serie con la carga.

4. Para uso del osciloscopio en amplificadores, usar el canal 1 (CH1), para el voltaje de entrada (Vi), y el canal 2 (CH2) para el voltaje de salida Vo.

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IX.

CONCLUSIONES

 Se aplicó los conocimientos adquiridos en accionamiento eléctrico para la utilización de PLC’s, realizando el circuito de control en el Módulo de Máquinas Eléctricas.  Se realizó la programación de un semáforo mediante la aplicación del programa Zelio Soft simulando operatividad de un semáforo.  Se explicó el funcionamiento del semáforo en el Módulo de máquinas eléctricas, utilizando un total de 3 lámparas y 2 pulsadores, los temporizares son netamente programación del PLC, es decir no tienen composición física.

Imagen 44. Simulación del programa.

Imagen 45. Instalación del circuito en el Módulo de Máquinas Eléctricas.

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X.

REFERENCIAS

ANEXOS

 Ficha técnica del producto SR2A101FU

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