PLC Manual

KIT DE ENTRENAMIENTO PARA PLC


KEP-CPU212-S701

1Rosas No.139 Col. Bugambilias, Puebla, Pue., C.P. 72580, E-mail: Tel. (222) 233-1343 Fax (222) 264-1445 [email protected] Sin costo 01800-211-0060


INDICEINTRODUCCIN ....................................................................31.1 1.2 1.3 1.4 ESPECIFICACIONES TCNICAS ..........................................................................................................5 IDENTIFICACIN DE COMPONENTES .............................................................................................................6 PUESTA EN MARCHA...............................................................................................................................7 CONCEPTOS BSICOS ....................................................................................................................................9

PROCEDIMIENTOS DE PROGRAMACIN ............112.1 2.2 PASOS BSICOS PARA EL DESARROLLO DE LA PROGRAMACIN ...............................................................12 PROGRAMACIN BSICA EN DIAGRAMAS DE ESCALERA ...........................................................................15

PRACTICAS DE INICIACIN .......................................163.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 INSTRUCCIONES CON BITS ........................................................................................................................17 INSTRUCCIONES CON BOBINAS ..................................................................................................................19 RAMIFICACIONES (LGICA A Y O)............................................................................................................20 INSTRUCCIONES DE TEMPORIZADOR TON, TOF, TONR. .....................................................................22 INSTRUCCIONES DE CONTADOR CTU, CTD.............................................................................................26 INSTRUCCIONES DE COMPARACIN. EQ, NE, LT, GT, LE, GE. .........................................................28

APLICACIONES ....................................................................304.1 4.2 4.3 4.5 4.6 ARRANQUE DE UN MOTOR ACCIONADO POR PULSADORES. ......................................................................31 CONTROL DE LUCES SECUENCIALES ...........................................................................................................34 CONTROL DE UNA PUERTA AUTOMTICA CON SENSORES FOTOELCTRICOS. .........................................36 TALADRO SEMIAUTOMTICO .......................................................................................................................43 ESTACIN DE LLENADO DE UN RECIPIENTE CON UN LIQUIDO ..................................................................47

GUIA DE FALLAS .................................................................49 DIAGRAMAS ...........................................................................52



SECCION IINTRODUCCIN



1

INTRODUCCIN

La automatizacin de los procesos en la industria requieren cada da de personal calificado; debido al dinamismo que se presenta en esta rea. Existe una relacin de distintas reas para la automatizacin de procesos, como son teoras de control, actuadores, sistemas de interfaz mquina hombre (HMI siglas en ingls), por mencionar algunos. Debido al acelerado desarrollo de la tecnologa de microcontroladores y ordenadores, la tecnologa de automatizacin se ha convertido en el rea ms innovadora y con mayor vida de la electrotecnia. Aunado a las nuevas soluciones industriales, como control distribuido, HMI; se requieren de programas educativos que integren esta necesidad. De estas exigencias a los tcnicos de automatizacin de hoy se desprende la necesidad de sistemas de entrenamiento orientados a la prctica, que transmitan al estudiante el estado actual de la tecnologa y tambin la competencia prctica necesaria para poder enfrentar los problemas cotidianos que se presentan en la industria. El kit de entrenamiento para PLC KEP-CPU212-S701 esta fabricado bajo el concepto antes mencionado, presenta al alumno un cableado estructurado tipo industrial, en el cual puede identificar seales digitales de entrada y salida sin problema. El alumno cuenta con un BUS de conexiones de todas las seales que comprende el sistema, adems de contar con la conexin de 8 seales de entrada a 24 Vcd y 6 salidas a relevador. Una vez comprendido el uso bsico, el sistema ofrece una puerta abierta a profesores y alumnos que requieren hacer automatizacin a un nivel ms complejo con la opcin de conectar actuadores, sensores y un sin fin de equipos.4Rosas No.139 Col. Bugambilias, Puebla, Pue., C.P. 72580, E-mail: Tel. (222) 233-1343 Fax (222) 264-1445 [email protected] Sin costo 01800-211-0060


1.1 ESPECIFICACIONES TCNICAS Alimentacin general 120Vca, 60 Hz Basado en CPU222(1) marca Siemens 8 entradas digitales a 24 Vdc, 1 entrada minima 15 Vdc 0 0 a 5 Vdc 6 salidas a relevador, capacidad de 2Amp, voltaje de operacin 24 Vdc/130Vca/230Vca Voltaje de 24Vdc, 180 mA para aplicacin de alimentacin de sensores integrado en el CPU222(2) Fuente de alimentacin de 24Vdc, 2Amp Software de Programacin y edicin STEP7 Micro/WIN4 Interfase Multimaestro RS232/PPI cable 4 botones momentneos (negro NA, rojo NC, verde NA, amarillo NC) con un solo contacto 4 Switches de palanca con dos contactos (NA+NC) 30 cables con terminal banana Interruptor general de 20 Amp, marca Siemens Proteccin a fusibles para el sistema Dimensiones 380x656x160 mm

(1) (2)

Se anexan instructivos tcnico manuales de la marca Siemens para detalle de cada uno de los dispositivos Usar solo s la fuente de 24 Vdc que incluye el KIT esta en su limite de carga



1.2 Identificacin de componentes

7

8

1

6 3 2 5

4

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

PLC CPU222. Fuente de poder 24 Vcd, 2 Amp. Interruptor principal Bus de bornes de alimentacin Conexin para lmparas indicadoras y botonera Conexin para seales de entrada/salida del PLC Lmparas indicadoras Botonera



1.3 PUESTA EN MARCHAAntes de operar el equipo asegrese que la alimentacin monofsica sea la correcta 120 Vca. Al encender el equipo, se debe hacer la siguiente secuencia: 1. Revise que el PLC este en modo STOP 2. Encienda el sistema educativo de PLC KEP-CPU212-S701 conmutando el interruptor principal figura 1.LED ON

Interruptor principal

LED ON Figura 1: Encendiendo en sistema

observe el LED de encendido en la fuente de 24 Vcd y en el PLC 3. Conect al puerto de la CPU222 (PORT 0) a la interfase PPI cable como se muestra en la figura 2Unidad de programacin PLC CPU222

Cable Multimaestro RS232/PPI

Figura 2: Conectar el cable multimaestro RS-232/PPI

i. ii.

Una el conector RS-232 (identificado con PC) del cable multimaestro RS-232/PPI al puerto de comunicacin de la unidad de programacin. (En el presente ejemplo, conectar a COM 1) Una el conector RS-485 (identificado con PPI) del cable multimaestro RS232/PPI al puerto 0 1 del S7-200.7

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iii.

Vigile que los interruptores DIP del cable multimaestro RS-232/PPI estn configurados como muestra la figura 3.

Figura 3: Interruptores DIP del Cable Multimestro RS232/PPI

4. Inicie el software SETP 7 Micro/WIN, abrir un proyecto nuevo. En la barra de navegacin encontrara el icono de comunicacin 5. Configurar comunicacin figura 4 nota: En el proyecto de ejemplo se utilizan los ajustes estndar de STEP 7-Micro/WIN y del cable multimaestro RS-232/PPI. Para verificar los ajustes:i. ii. iii. Vigile que la direccin del cable PC/PPI est ajustada a 0 en el cuadro de dilogo Comunicacin. Vigile que la interfaz del parmetro de red est configurada para el cable PC/PPI (COM1). Vigile que la velocidad de transferencia est ajustada a 9,6 kbit/s.

Figura 4: Verificar los parmetros de comunicacin

6. Realice su programa de aplicacin una vez lograda la comunicacin 7. Cargar el programa al PLC8Rosas No.139 Col. Bugambilias, Puebla, Pue., C.P. 72580, E-mail: Tel. (222) 233-1343 Fax (222) 264-1445 [email protected] Sin costo 01800-211-0060


1.4 Conceptos bsicosDEFINICION DE PLC. La NEMA ( National Electrical Manufacturers Association ), define a un controlador programable como : Un aparato electrnico operado digitalmente, que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones, para implementar funciones especficas, tales como lgica, secuenciacin, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritmticas para controlar, a travs de mdulos de entrada / salida digitales (on/off) anlogos (1-5 Vdc, 4-20 ma, etc.), varios tipos de mquinas o procesos. CICLO DE UN PROGRAMA El ciclo de programa es el proceso por el cual PLC lleva acabo el proceso de lectura de seales de entrada hasta la activacin de las salidas. El PLC ejecuta una serie de tareas de forma repetitiva. Esta ejecucin se denomina ciclo. Como muestra la siguiente figura, el PLC ejecuta la mayora de las tareas siguientes (o todas ellas) durante un ciclo: Leer las entradas: el PLC copia el estado de las entradas fsicas en la imagen del proceso de las entradas. Ejecutar la lgica de control en el programa: el PLC ejecuta las operaciones del programa y guarda los valores en las diversas reas de memoria.



Procesar las peticiones de comunicacin: el PLC ejecuta las tareas necesarias para la comunicacin. Efectuar el autodiagnstico de la CPU: el PLC verifica si el firmware, la memoria del programa y los mdulos de ampliacin estn trabajando correctamente. Escribir en las salidas: los valores almacenados en la imagen del proceso de las salidas se escriben en las salidas fsicas.

De esta manera podemos visualizar el trabajo del PLC durante un ciclo de programa.



SECCION IIProcedimientos de programacin



2.1 Pasos bsicos para el desarrollo de la programacin1. Determinacin de los objetivos del sistema de control: El paso ms importante en el desarrollo de un programa es determinar qu debe hacer el sistema de control y en qu orden las tareas deseadas deben ser cumplidas. 2. Asignacin de los dispositivos de entrada y salida: Una vez que las tareas han sido definidas y se han determinado los dispositivos de entrada/salida necesarios para realizarlas, deben asignarse estos dispositivos a puntos de entrada/salida del PLC, esto es, asignar una direccin particular a cada entrada y salida en la forma siguiente; Por ejemplo el pulsador 1 en la entrada 1 de la base del PLC su asignacin es la siguiente I0.0 donde: I es el identificador de Bit de entrada 0.0 es la direccin del bit

3. Creacin de diagramas de escalera: Un diagrama de escalera es una representacin grfica de un programa de PLC. Consiste de dos lneas verticales espaciadas simbolizando los soportes de una escalera y representan cables de potencia o BUS. Todos los circuitos conmutadores (contactos de rels) con los que se construyen Condiciones de ejecucin, parten del bus izquierdo que es la lnea viva de potencia. Todas las Instrucciones a ejecutar se encuentran del lado derecho que es la lnea de tierra o neutro. Los peldaos de la escalera son circuitos horizontales llamados Lneas de instruccin (en ingls rungs) que se inician desde el bus izquierdo con contactos de rels pasando a travs de varios de stos y finalizando en el bus derecho con la instruccin. El diagrama de escalera es preparado secuencialmente en el orden que la accin debe ocurrir. Ejemplo:L1

L2

Figura 5. Diagrama de escalera 12Rosas No.139 Col. Bugambilias, Puebla, Pue., C.P. 72580, E-mail: Tel. (222) 233-1343 Fax (222) 264-1445 [email protected] Sin costo 01800-211-0060


4. Descarga del programa en la CPU: Despus que se ha creado el diagrama de escalera, el mismo debe ser convertido a un lenguaje que el PLC pueda usar. Este lenguaje consiste de instrucciones y operandos, estos ltimos se refieren a direcciones y datos. La introduccin del programa en la CPU se puede hacer va Software grfico, el software se encarga de la conversin, el programa es siempre almacenado en memoria en forma de nemnicos. 5. Verificacin del programa: Revisar el programa para corregir, si existen, errores de sintaxis. 6. Ejecucin del programa: Poner a prueba el programa para corregir, si existen, errores de ejecucin 8. Instalacin del sistema: Instalar el sistema de control completo, ejecutar el programa y realizar el ajuste fino si lo requiere. Nota: Antes de realizar la programacin del equipo es necesario conocer como se encuentran identificados las entradas a continuacin se muestra la informacin correspondiente. Entradas D 1/1 NA I0.0 D 1/2 NC I0.1 D 1/3 NA I0.2 D 1/4 NC I0.3 D 1/5 NA/NC D 1/6 NA/NC D 1/7 NA/NC D 1/8 NA/NC I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Salidas D 0/1 D 0/2 D 0/3 D 0/4 D 0/5 D 0/6 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5



Para usar cada una de las entradas y salidas del kit es necesario como primer paso realizar el puente correspondiente ,por ejemplo para usar la salida digital D 0/1 es necesario unir las terminales correspondientes D0/1 que se encuentran identificados con esta etiqueta, como se muestra en la figura siguiente:

7

8

1

6 3 2 5

4



2.2 Programacin bsica en diagramas de escaleraEn la figura 4 se muestra el circuito elctrico emulado en un diagrama de escalera, para el sistema KEP-CPU212-S701 utilizaremos las palabras Esquema de contactos en lugar de Diagrama de escalera de aqu en adelante. Nota: En los ejemplos y ejercicios siguientes se asume un PLC S7 200 (Para mejor referencia consulte los diagramas de conexin y distribucin del sistema)PB1 L1

Pulsador Lmpara Indicadora

Lmpara Indicadora

Figura 6. (a) Diagrama elctrico, (b) equivalente en diagrama de escalera

Diagrama elctricoEn la representacin elctrica, cuando PB1 es pulsado, la lmpara L1 enciende. Tanto tiempo como PB1 est en ON, la lmpara L1 est en ON.

Esquema de contactosEl pulsador es un dispositivo de entrada y est conectado al mdulo de entrada. La lmpara es un dispositivo de salida y est conectado al mdulo de salida. Las direcciones usadas en el diagrama de escalera informan al PLC qu entradas son usadas para operar cules salidas. Tal como el programa est escrito, slo la entrada I0.0 opera sobre la salida Q0.0.



SECCION IIIPracticas de iniciacin



3.1 Instrucciones con BitsObjetivo: Identificacin del usuario con el sistema educativo de PLC KEPCPU212-S701 Ejemplo 1

(b)

(a)

Figura 3: (a) muestra solucin mediante control elctrico (b) equivalente en diagrama de escalera

Funcionamiento Si pulsamos P1, L1 se energiza y al soltarlo se corta la energa a L1. Si pulsamos P4, L2 se desenergiza y al soltar el pulsador vuelve a energizar.Cantidad 1 1 1 1 Descripcin Digital 1/1 (24 Vcd) Digital 1/2 (24 Vcd) Digital 0/1 (110 Vca) Digital 0/2 (110 Vca) Direccin I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.01 Etiqueta P1 P2 Lampara1 Lampara2

Material y asignacin de direcciones.

Nota: Para la conexin al PLC vea Diagramas de conexin del sistema.



Programa Realice el siguiente Diagrama de contactos en Step 7 Micro/Win y compruebe su funcionamiento con el sistema KEP-CPU212-S701.



3.2 Instrucciones con bobinasObjetivo: Conocer el funcionamiento de las instrucciones (Salidas sostenidas, circuitos de memoria). Funcionamiento Al presionar el pulsador P1, L1 se energiza y al soltar P1 la salida queda sostenida hasta que se pulsa P2. Material y asignacin de direccionesCantidad Descripcin 1 1 1 Digital 1/1 (24 Vcd) Digital 1/2 (24 Vcd) Digital 0/2 (110 Vca) Direccin I0.0 I0.1 Q0.2 P1 P2 L1

Programa Realice el siguiente Diagrama de contactos en Step 7 Micro/Win y compruebe su funcionamiento con el sistema KEP-CPU212-S701.



3.3 Ramificaciones (lgica A y O).Objetivo: Conocer el funcionamiento de ramificaciones de lgica de rel. Ramificacin de entrada Use una rama de entrada, para permitir ms de una combinacin o condicin de entrada, para formar ramas paralelas (condiciones de 0 lgica). Si por lo menos una de estas ramas paralelas forman un camino lgico verdadero, se habilita la lgica del rengln. Si ninguna de las ramas paralelas forma un camino lgico verdadero la lgica del rengln no ser cierta y la salida no se activar. Ramificacin de salida Se pueden programar salidas paralelas en rengln. Cuando se ramifican salidas, no se permite la programacin de instrucciones (condicionales) de entrada en la rama de salida. Ver figura 4

Condiciones de entrada

Salidas

Figura 4: Ramificaciones paralelas de entrada y salida



Funcionamiento Tenemos a P1 y P4 ramificadas en paralelo, esto es comparativo a la funcin OR lgica, si cualquiera de las entradas se hace verdadera la lampara L1 se activara. P2 y P5 estn ramificadas en serie, esta conexin es comparativa a la funcin AND y para que la lampara L2 se active ambas entradas debern ser verdaderas. Material y asignacin de direccionesCantidad Descripcin 1 1 1 1 1 1 Digital 1/5 (24 Vcd) Digital 1/6 (24 Vcd) Digital 1/7 (24 Vcd) Digital 1/8 (24 Vcd) Digital 0/1 (110 Vca) Digital 0/2 (110 Vca) Direccin I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.1 Etiqueta P1 P4 P2 P5 L1 L2

Programa: Realice y compruebe su funcionamiento



Tipos de datos SIMATIC e IEC 1131-3 Tipos de datos Tamao BOOL BYTE WORD INT DWORD DINT REAL-

Descripcin Valor booleano Byte sin signo Entero sin signo Entero con signo Entero doble sin signo Entero doble con signo Valor de 32 bits en coma flotante Literal de constante

rea 0a1 0 a 255 0 a 65.535 -32768 a +32767 0 a 4294967295 -2147483648 a +2147483647+1,175495E-38 a +3,402823E+38 - 1,175495E-38 a -3,402823E+38

1 bit 8 bits 16 bits 16 bits 32 bits 32 bits 32 bits 2 a 255 bytes

STRING

Caracteres ASCII 128 a 255

Temporizadores y contadoresTipos TON TOF CTU CTD CTUD Descripcin Temporizador con retardo al conectar 1 ms rea T32, T96 10 ms 100 ms 1 ms 10 ms 100 ms 0 a 255 0 a 255 0 a 255 T33 a T36, T97 a T100 T37 a T63, T101 a T255 T32, T96 T33 a T36, T97 a T100 T37 - T63, T101 - 255

Temporizador con retardo al desconectar Contador ascendente Contador descendente Contador ascendente-descendente



3.4 Instrucciones de Temporizador TON, TOF, TONR.Objetivo: Conocer el funcionamiento de las instrucciones de temporizador y reestablecimiento a cero de temporizadores. Teora TON, TONR Las operaciones Temporizador como retardo a la conexin (TON) y Temporizador como retardo a la conexin con memoria (TONR) cuentan el tiempo al estar activada (ON) la entrada de habilitacin. El nmero de temporizador (Txx) determina la resolucin del mismo. sta se visualiza entonces en el cuadro de la operacin. TOF El Temporizador como retardo a la desconexin (TOF) se utiliza para retardar la puesta a 0 (OFF) de una salida durante un perodo determinado tras haberse desactivado (OFF) una entrada. El nmero del temporizador (Txx) determina la resolucin del mismo. La diferencia entre los temporizadores TON, TOF y el temporizador TONR son que este ultimo guarda su valor de acumulador aun despus de que la condicin del rengln pasa a ser falsa o halla alguna falla de energa. Funcionamiento TON. Al seleccionar la posicin 1 de la entrada Digital1/5 se inicia la temporizacin de conexin del Timer T32, se tiene una base de tiempo de 1mseg. y un preajuste de tiempo de 1000 seg TOF. Al seleccionar la posicin 1 de la entrada Digital1/6 se inicia la temporizacin de desconexin del Timer T96, se tiene una base de tiempo de 10 mseg., y un preajuste de tiempo de 100 seg.. TONR. Al seleccionar la posicin 1 de la entrada Digital1/7 se inicia la temporizacin de conexin de Timer T1, se tiene una base de tiempo de 10 mseg. y un preajuste de tiempo de 100 seg



Material y asignacin de direccionesCantidad 1 1 1 1 1 1 Descripcin Digital 1/5 (24 Vcd) Digital 1/6 (24 Vcd) Digital 1/7 (24 Vcd) Digital 0/1 (110 Vca) Digital 0/2 (110 Vca) Digital 0/3 (110 Vca) Direccin I0.4 I0.5 I0.6 Q0.0 Q0.1 Q0.2

Programa: Realizaremos los siguientes programas para comprobar el funcionamiento de estas instrucciones. 1. Temporizador de retardo a la conexin. Realice y compruebe su funcionamiento



2. Temporizador de desconexin, realice y compruebe su funcionamiento.

3. Temporizador de conexin con memoria.



3.5 Instrucciones de contador CTU, CTD.Objetivo: Conocer el funcionamiento bsico de las instrucciones de contador. Teora CTU Contador ascendente. CTD Contador descendente. Usamos estas instrucciones para incrementar o decrementar un contador en cada transicin de falso a verdadero. Funcionamiento En esta practica se recomienda usar sensores y actuadores de movimiento como un motor; aun asi se pueden usar las seales de entrada del KIT. Cada vez que se activa la entrada Digital1/1 el contador C0 incrementa y si es activado la entrada digtal1/2 el contador C1 incrementa. Si activamos la entrada Digital1/3 los contadores se restablecen a sus condiciones iniciales.

Material y asignacin de direccionesCantidad 1 1 1 1 1 1 Descripcin Digital 1/1 (24 Vcd) Digital 1/2 (24 Vcd) Digital 1/3 (24 Vcd) Digital 0/1 (110 Vca) Digital 0/2 (110 Vca) Digital 0/3 (110 Vca) Direccin I0.0 I0.1 I0.3 Q0.0 Q0.1 Q0.2



Programa: Realice el siguiente programa y verifique su funcionamiento.

Programa: Realice el siguiente programa y verifique su funcionamiento



3.6 Instrucciones de comparacin.Objetivo: Conocer el funcionamiento bsico de las instrucciones de comparacin. Teora Las instrucciones de comparacin las siguientes: =I >I = I Compara si IN1 es menor o igual que IN2

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