AUTOMATIZACIÓN CON PLC

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AUTOMATIZACIÓN CON PLC
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
MEDELLÍN
Sesión 5.
Datos de contacto
•
•
•
•
Andrés Felipe Sánchez P.
Correo: [email protected]
Teléfono celular: 301 254 9118
Página web para información y
documentación:
http://sanchezudeandres.jimdo.com
ESTRUCTURA DEL CURSO
• Sesión 4
▫ Periféricos del plc
 Entradas análogas.
 Puertos análogos disponibles
en la CPU del s7-1200
 Características.
 Configuración
 Salidas análogas
 Puertos DAC disponibles en la
Cpu del s7-1200
 Características
 Configuración.
 Regulador PID
 Características
 configuración
INTRODUCCIÓN
• Antiguamente
los
PLC
simplemente se limitaban a realizar
operaciones de control en el campo
digita, no obstante los PLC
modernos permiten el control de
variables análogas con distintos
tipos de variables de salida que van
desde PWM hasta señales de tipo
análogo ya sea para el control de
variadores o relés de estado sólido.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
• Toda variable dentro de un
proceso en la industria como
presión o temperatura tiene
su representación análoga la
cual se puede dar en 2 tipos
de formatos para el S7_1200:
• Voltaje: -10vdc-10 vdc
• Corriente : 4-20 mA
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
Recomendaciones:
• Señales de voltaje:
Se recomienda usar señales de
voltaje cuando las distancias
entre
los
dispositivos
conectados no son demasiado
extensas y siempre y cuando,
se utilicen cables blindados
con una buena conexión a
tierra.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
Recomendaciones:
• Señales de corriente:
Se recomienda usar señales de
corriente
cuando
las
distancias
entre
los
dispositivos son extensas y
siempre y cuando se de una
conexión punto a punto.
Para conexiones punto a
multipunto es preferible usar
para diferencial como Rs485.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
• Para el software del PLC una entrada o salida análoga corresponde a una
palabra de su memoria.
• Solo es necesario escribir o leer la dirección de memoria correspondiente a
la salida o entrada digital en binario y el hardware del PLC lo convierte a su
equivalente en voltaje y corriente.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
• En la CPU 1214 las direcciones de las entradas y salidas análogas son
direccionadas dinámicamente cuando se invoca el hardware del PLC, sin
embargo es posible asignarlas manualmente. En el caso de este PLC las
direcciones de entrada corresponde a la IW64 e IW66.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
• Para la salida análoga es necesario añadir un módulo signal board que
permita la conversión digital-análoga. Por defecto la CPU 1214 dc/dc/dc
no posee este módulo. La dirección para la salida análoga digital es la
Qw80.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
• El
rango
de
cada
dirección de memoria es
– 27648 a +27648 donde
los
extremos
corresponden a -10VDC y
10VDC respectivamente.
Cualquier otro valor se
obtiene de una relación
lineal de estos valores.
Ejemplo:
0VDC
corresponde a un valor 0
en estas variables, 5VDC
corresponde a un valor
+13824, etc.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
LECTURA-ESCRITURA
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ANÁLOGAS
Ejercicio acondicionamiento.
• Se desea controlar una válvula proporcional con entrada 4-20 mA de
acuerdo con el comportamiento de un sensor de nivel que entrega un
voltaje entre 0 y 1.5 voltios para indicar el nivel mínimo y máximo.
• Se propone controlar el sistema mediante un plc s7-1200 de modo que su
usará la entrada Iw64 para lectura del sensor de nivel y se usara la salida
QB20 para el control de la válvula proporcional. Para el módulo 4-20mA
un valor de 0 en QB20 es igual a 4 mA y un valor de 100 es igual a 20 mA.
• Nota: considere un amplificador no inversor.
• AV = 1 + R2 / R1
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• A
diferencia
de
las
versiones anteriores del
esta familia de PLC, este
solo tiene un tipo de
controlador que puede ser
usado
en
cualquier
aplicación.
Este
controlador se denomina
PID
Compact
y
se
encuentra dentro de la
carpeta PID en la librería
de instrucciones.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
PID COMPACT S7-1200
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Las señales que se
encuentran en el
controlador son las
siguientes:
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• PARAMETRIZACIÓN DEL CONTROLADOR: En el esquema del controlador
presione el botón encerrado en el círculo rojo
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• PARAMETRIZACIÓN DEL CONTROLADOR: Seleccione el tipo de controlador y
la variable a utilizar. Digite el setpoint y seleccione las variables en entrada y salida
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Digite los valores mínimo y máximo en los cuales oscilará la entrada del
controlador. Estos valores deben coincidir con el rango de la entrada análoga
si esta es la que genera dicho valor.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Digite los valores de alarma mínima y máxima. Cuando la variable de entrada
este por fuera del rango anterior, el controlador genera dichas alarmas.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Cuando se trabaja con salida por PWM se debe limitar la duración del pulso
en alto y en bajo
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Escriba los limites mínimo y máximos en los cuales puede oscilar la variable
de salida
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
• Defina los parámetros del controlador, si desea hacerlo de forma manual. El
controlador ofrece la posibilidad de hacerlo en forma automática.
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
CONTROLADOR PID
Ejercicio modulo PID
• Se desea controlar la temperatura en un horno de tal manera que su
temperatura debe permanecer en un valor muy cercano a los 100° C.
Para tal fin, se desea utilizar el controlador del PLC s7-1200 y para el
sensado de temperatura se cuenta con un sensor cuya salida en voltaje
esta montada sobre un offset de 15 voltios. Cuando la salida del sensor
alcanza los 20 voltios se tiene una temperatura de 100 °C y cuando el
voltaje baja hasta 10 Voltios se tiene una temperatura de 0 °C.
• Acondicione la señal de tal manera, que sea compatible con el
controlador y donde el PLC pueda controlar la salida mediante PWM.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• Para establecer comunicaciones punto a punto, el PLC s7-1200 cuenta con
varios módulos adicionales como rs232 y rs485.
A continuación
describiremos como implementar una comunicación rs485.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• El primer paso consiste en añadir el módulo RS485. Este se encuentra
disponible en añadir nuevos dispositivos, s7-1200, módulos de comunicación,
point to point, cm1241 rs485.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• Una vez el módulo ha sido añadido, es necesario configurar los parámetros
básicos de comunicación como son la velocidad, bit de stop, parida entre
otros. Esto es posible mediante el módulo “port_cfg”. La marca “First_scan”
es una marca especial del PLC que se pone en alto cuando el PLC arranca.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• Para el envío de datos es necesario la utilización del bloque “Send_ptp” el cual
nos permite enviar varios datos en formato string. Como el dato tipo string no
es nativo del entorno de programación es necesario crear un bloque de datos
para la creación del buffer que será transmitido.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• Descripción parámetros.
• REQ: Si se genera un flanco
de subida, el bloque envía lo
que tiene disponible en el
buffer.
• Port: dirección del módulo
rs485.
Normalmente
corresponde a la dirección
269.
• BUFFER: corresponde a la
cadena tipo string que será
enviada.
• Length: Tamaño del string.
Si no está definido se pone
en 0.
COMUNICACIONES
MÓDULO RS485
• Para la creación de las variables tipo string, se debe respetar el
formato que aparece en la imagen. Se crea un nuevo bloque tipo DB y
dentro de él se declaran los distintos string’s que serán enviados.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• Los contadores rápidos, son contadores ligados a ciertos puertos físicos del
PLC y que se usan para capturar señales que pueden ser más rápidas que el
ciclo de instrucción de un bloque OB cualquiera.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• Características
de
los
contadores rápidos:
• Al igual que los conversores Análogo
digital o digital Análogo, su valor se
asocia directamente a una posición de
memoria.
• Por defecto no están habilitados,
debemos acceder a configuración de
dispositivos para habilitarlos y
posteriormente compilar el hardware.
• Cada contador rápido está conectado
a puertos físicos que no pueden ser
cambiados.
• Los contadores ofrecen la posibilidad
de leer enconders de una y 2 fases.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• Configuración: Un contador rápido puede ser configurado de 3 maneras.
• Contaje: cuenta los pulsos cuadrados.
• Frecuencia: actúa como medidor de frecuencia de pulsos cuadrados.
• Eje: es la configuración para generar pulsos cuadrados.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• Configuración: Un contador rápido puede ser configurado de 3 maneras.
• Contaje: cuenta los pulsos cuadrados.
• Frecuencia: actúa como medidor de frecuencia de pulsos cuadrados.
• Eje: es la configuración para generar pulsos cuadrados.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• Si decidimos que vamos a utilizar un contador rápido, deberemos de configurar
sus particularidades. Para visualizar en el TIA PORTAL sus características y
cambiar su configuración, realizaremos los siguientes pasos:
1. nos ubicamos en la pestaña asociada al PLC en el arbol del proyecto.
2. Seleccionamos configuración de dispositivos y luego la pestaña
propiedades.
3. Clicamos en “Contadores rápidos HSC”, en la ventana lateral visualizaremos
todos los HSC.
4. Si en el caso de que quisiésemos configurar alguno concreto deberemos abrir
la pestaña que acompaña a dicha selección y seleccionar el HSC concreto.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
• En la pestaña “fase servicio” podemos definir el tipo de encoder que vamos a
utilizar. Por defecto se encuentra monofase, pero es posible configurarlo para leer
enconders de varias fases.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
Puertos de hardware y direcciones de memoria:
Por defecto, el PLC s7-1200 tiene unos puertos físicos asociados a cada contador y a sí
mismo una dirección de memoria para su posterior utilización en el programa.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
La tabla de direcciones asociada a cada contador rápido se describe a continuación:
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
Cargar la configuración
Para que la configuración que se ha hecho sea reconocida por el PLC, debemos
primeramente compilar los cambios de Hardware. Esto se hace dando click derecho
en la pestaña del PLC en el arbol del proyecto, para luego seleccionar compilar
hardware.
CONTADORES RÁPIDOS
“HSC”
Cargar la configuración
Una vez se han compilado los cambios de hardware, es necesario cargar estos cambios
al PLC, para esto se sigue el procedimiento mostrado en la imagen.

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