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Estructura de un PLC: Modulos de Memoria

 Son dispositivos electrónicos enchufables en la CPU, destinados a guardar información de manera provisional o permanente. Se cuentan con dos tipos de memorias, volátiles (RAM) y no volátiles (EPROM Y EEPROM), según requieran o no de energía eléctrica para la conservación de la información.

La capacidad de memoria de estos módulos se diseñan para diferentes tamaños, las más típicas son: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 Kb, y más, excepcionalmente

A continuación se detalla los diferentes tipos:

Memoria Ram (Random Access Memory)

 

Este tipo de memoria sirve para almacenar el programa del usuario durante su elaboración y prueba, donde es posible modificarlo constantemente. El contenido de la memoria RAM, es volátil, es decir, su contenido se pierde si el suministro de energía proporcionado por la fuente de alimentación se desconecta.

Por consiguiente, para evitar perder la información ante fallas del suministro, es necesario salvaguardarlo mediante una batería de larga duración enchufable en la CPU, estas baterías están disponibles para todos los tipos de controladores y tienen una duración que varía entre 2 a 5 años, dependiendo del tipo de CPU. Es importante por consiguiente, que esta batería se mantenga en perfectas condiciones durante todo el tiempo de funcionamiento del PLC.

 

Memoria Eprom (Enable Programmable Read Only Memory)

 

Es un módulo de memoria enchufable del tipo no volátil, es decir, la información contenida se conserva aún cuando se pierde el suministro de energía. Se utiliza normalmente para guardar programas definitivos ya probados y debidamente depurados, además pueden ser transportados y utilizados en cualquier controlador de su marca y tipo.

Para grabar este módulo es necesario utilizar aparatos de programación destinados también, para este propósito, mientras que para borrarlos deben ser sometidos a rayos ultravioletas durante 15 a 45 minutos. Por lo tanto, se requiere de una unidad para la escritura y otra para el borrado.

 

 

 

Memoria Eeprom (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

 

Este módulo tiene las mismas características que el módulo EPROM, con la única diferencia que el borrado se realiza eléctricamente, es por ello que se denomina memoria de sólo lectura, eléctricamente programable y borrable.

Para estos tipos de módulos, los aparatos de programación realizan las dos funciones, tanto de programación como de borrado.

 

UNIDAD DE PROGRAMACIÓN

 

Los aparatos de programación denominados también terminales de programación, son el medio de comunicación entre el hombre y la máquina, a través de la escritura y lectura; con estos terminales podemos realizar la modificación, monitoreo, forzado, diagnóstico y la puesta a punto de los programas. Estos aparatos están constituidos por un teclado y un dispositivo de visualización, donde el teclado muestra todos los símbolos (números, letras, instrucciones, etc.) necesarios para la escritura del programa y otras acciones anteriormente señaladas. El visualizador o pantalla pone a la vista todas las instrucciones programadas o registradas en memoria.

Los aparatos de programación son una herramienta importante y necesaria para el diálogo con el PLC, pero físicamente independiente, las cuales nos permiten:

 

• Escribir a través de una lista de instrucciones o mediante un método gráfico los programas, así como modificarlos o borrarlos de manera total o parcial.

• Leer o borrar los programas contenidos en la memoria RAM de la CPU, o también de las memorias EPROM o EEPROM.

• Simular la ejecución de las instrucciones del programa a través del forzado de las entradas o salidas.

• Detectar y visualizar las fallas del programa o fallas originadas en los dispositivos de campo de entrada o salida.

• VisualiRealizar la transferencia de los programas contenidos en la memoria RAM o EPROM, a los diferentes periféricos, tales  como: discos magnéticos o impresora.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 dispositivos de campo de entrada más utilizados son: los interruptores, los finales de carrera, termostatos, pulsadores, sensores de temperatura, entre otros.

 

Los dispositivos de campo de salida más utilizados son: los contactores principales, las lámparas indicadoras y los reguladores de velocidad.

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.

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.

 

Tipos de módulos 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.

 

Módulos De Entrada Discreta

 

Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interfases 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.)

 

 

En la figura siguiente, se presentan los circuitos eléctricos equivalentes y elementales de los módulos de entrada discreta para DC y AC respectivamente. Ambos tipos de interfase tienen el mismo principio, a diferencia que los de alterna incluyen una etapa previa de rectificación.

 

 

 

Módulos de entrada discreta de la familia Simatic-S5 (Cortesía de Siemens)

 

 Módulos De Salida Discreta

 

Al igual que los módulos de entrada discreta, estos módulos se usan como interfase 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 interfases pueden ser: contactores, relés, lámparas indicadoras, 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.

 

Circuito equivalente de una interfase de salida discreta en DC (Tipo

transistor)

 

Módulos De Salida Discreta Tipo Triac

Estas interfases 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 los de estado sólido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los micro- relés.

 

 

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. A estos terminales de conexión (2), se les conoce como canales. 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)

 

los que se encuentran dentro de ciertos rangos estandarizados. Los más difundidos son:

Señal de corriente: 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 mA

Señal de tensión: 0-10V, 0-5V, 0-2V, ±10V

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.

 

 

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. Dentro de los valores estandarizados tenemos:

Señal de corriente: 0-20mA, 4-20mA, ± 20 mA

Señal de tensión: 0-10V, ± 10V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un controlador lógico programable está constituido por un conjunto de módulos o tarjetas (circuitos impresos), en los cuales están ubicados los componentes electrónicos que permiten su funcionamiento. Cada una de las tarjetas cumple una función especfica. Algunos PLC tienen una cubierta o carcaza, llamada comúnmente "rack", que viene a ser un bastidor donde se alojan las tarjetas en forma ordenada, que por lo general están comunicadas.

El controlador programable tiene una estructura muy semejante a os sistemas de programación, como el computador, cuya estructura física (hardware) está constituido por:

 

  • Fuente de alimentación.
  • Unidad de procesamiento central (CPU).
  • Módulos o interfases de entrada/salida (E/S).
  • Módulos de memoria.
  • Unidad de programación.

 

 

En algunos casos cuando el trabajo que debe realizar el controlador es más exigente, se incluyen:

  • Módulos inteligentes.

En la figura siguiente se muestra el diagrama de bloques de un automatismo gobernado por PLC, y a continuación se describe, con mayor detalle, cada una de las partes del controlador programable.

 

 

                              Diagrama de bloques de un PLC gobernando un proceso

 

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

La función de la fuente de alimentación en un controlador, es suministrar la energía eléctrica a la CPU y demás tarjetas según la configuración del PLC.

 

En los circuitos interiores de una fuente de alimentación se transforma la tensión alterna de la red a tensión continua, en niveles que garanticen el funcionamiento del hardware del PLC.

A la fuente de alimentación también se le conoce como la fuente de poder: Power Supply.

                      Fuente de alimentación para un PLC modular Simatic S5 (Cortesía de Siemens)

Todas las fuentes están protegidas contra cortocircuitos mediante fusibles, que muy fácilmente pueden ser reemplazados en caso de una avería.

 

UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL (C.P.U.)

 

Es la parte más compleja e imprescindible del controlador programable, en otros términos, podría considerarse el cerebro del controlador.

La unidad central está diseñada en base a microprocesadores y memorias. Las memorias son del tipo ROM y RAM.

La memoria ROM (Read Only Memory): es una memoria de lectura, que permanece fija en el CPU, contiene el sistema operativo con que opera el controlador, NO SE BORRA.

La memoria RAM (Random Access Memory): memoria de acceso aleatorio, es una memoria volátil y fácil de modificarla.

En la memoria RAM se ubican:

  • La memoria del usuario.

  • Los temporizadores.

  • Los contadores.

  • Los bits o memorias internas.

  • Base de datos.

Unidades de procesamiento central: Telemecanique (TSX 87-40 y TSX 107-40) / (Cortesía de Telemecanique)

 

La CPU al igual que para las computadoras, se pueden clasificar de acuerdo a la capacidad de su memoria y las funciones que puedan realizar, además de su velocidad de procesamiento. El tiempo de lectura del programa está en función del número y tipo de instrucciones, y por lo general es del orden de los milisegundos. Este tiempo tan pequeño significa, que cualquier modificación de estado en una entrada, modifica casi instantáneamente el estado de una señal de salida.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Función NO (NOT)

En este caso se tiene:

Se pide:

 

1.LISTA DE ORDENAMIENTO

En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131.

 

ENTRADAS

 

SALIDAS

 

 

2.DIAGRAMA DE CONTACTOS

 

Interpretación: "Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que no exista una señal en %I0,1".

 

3.PLANO DE FUNCIONES

 

Interpretación: "Para que la salida %q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que NO exista una señal en %I0,1.

 

4.DIAGRAMA DE CONEXIONES

 

 

FUNCIÓN LÓGICA COMBINATORIAS

Las funciones lógicas combinatorias son la combinación de funciones básicas, por ejemplo se tiene:

 

CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE

 

 

Se pide:

 

1. LISTA DE ORDENAMIENTO

En este ejemplo usaremos un direccionamiento normalizado de acuerdo a la IEC 61131

 

ENTRADAS
 
 
SALIDAS
 
 
 
2. DIAGRAMA DE CONTACTOS
 
 
Interpretación: "Para que la salida %Q2.1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en %I0.1" Y en %I0.2, O en %I0.4 Y, en %I0.3 O %I0.4.
 
 
3.PLANO DE FUNCIONES
 
Interpretación: "Para que la salida %Q2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que se cumpla la lógica combinatoria correspondiente.
 
 
4.DIAGRAMA DE CONEXIONES
 
 


Funciones Lógicas Y (And) y O (OR)

En esta siguiente parte, veremos la secuencia a seguir para resolver una aplicación de programación utilizando el PLC. Aquí desarrollaremos las dos funciones básicas más importantes: la función AND y la función OR. Observe Ud. la secuencia que se sigue, porque esa será la metodología a usar en todas las sesiones de sus laboratorios.

 

Función Lógica Y (And)

 

Está función lógica tiene una equivalencia eléctrica tal como se muestra en el siguiente circuito eléctrico:

 

 

¿Cómo funciona este circuito?

 

Bien, es correcto, para que el contactor K1M se active, será necesario que se presionen simultáneamente los pulsadores S1Q y S2Q, o sea, ambos pulsadores deben estar presionados para cerrar circuito.

 

Ahora, cuando programemos al PLC, tendremos que ingresar un programa, tal que cuando se ejecuten estas acciones de presionar ambos pulsadores, el PLC tendrá que verificarlo y mandar a activar la bobina K1M.

 

A continuación explicaremos cómo se resuelve un programa mediante el PLC, que será un modelo para que Ud. proceda durante todas sus sesiones de laboratorio respetando la secuencia... entonces ponga mucha atención.

 

Lo primero que tiene que hacer es:

 

Realizar su lista de ordenamiento, esto es, una tabla donde indique la relación de simbologías entre la representación eléctrica y los operandos.

 

¿Que es un operando?

Un operando representa la ubicación del sensor o actuador cableado en el PLC, así:

 

                          I 0,1

 

La letra "I" significa INPUT, se trata de una entrada.

 

El número "0", significa que el módulo de entrada se encuentra en la posición adyacente a la CPU, o que se trata de un PLC compacto (se verá en otra sesión) donde en un sólo bloque están incluidas la CPU y módulos de Entrada / Salida.

 

Finalmente el número "1" representa el terminal de conexión en el módulo de entrada del sensor.

 

Una lista de ordenamiento tiene las siguientes partes:

 

 

Con el ejemplo veremos cómo se llena esta tabla.

 

Luego se procederá a programar en dos representaciones:

•Diagrama de contactos.

•Plano de funciones.

 

Al final se realizará el diagrama de conexiones. Tenga presente siempre esta secuencia.

 

Para el circuito eléctrico se pide:

 

1. LISTA DE ORDENAMIENTO ENTRADAS

 

 

SALIDAS

 

2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

 

Interpretación: "Para que la salida 00,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 Y en I0,2".

 

3. PLANO DE FUNCIONES

 

Interpretación: "Para que la salida O2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 y en I0,2".

 

 

 

FUNCIÓN LÓGICA O (OR)

 

Análogamente a la función "Y", veremos la solución de la función "O"

 

CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE

 

 

Se pide:

 

1. LISTA DE ORDENAMIENTO

 

ENTRADAS

 

SALIDAS

 

2.DIAGRAMA DE CONTACTOS

 

 

Interpretación: "Para que la salida O2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en I0,2".

 

3. PLANO DE FUNCIONES

 

 

Interpretación: "Para que la salida O2,1 del PLC se active, será necesario que el PLC verifique que exista una señal en I0,1 O en I0,2".

 

4. DIAGRAMA DE CONEXIONES

 

 

Con el objetivo de resaltar las ventajas de los aspectos técnico y económico del PLC, a continuación se comparará los costos aproximados de un supuesto caso de requerimiento de inversión para automatizar un sistema, ya sea empleando la alternativa de una automatización en base a lógica convencional (relés) como también la alternativa en base a lógica programada (PLC).

 

Supongamos que se desea automatizar un sistema de una planta industrial, compuesto de arrancadores directos, estrella-triángulo, resistencias rotóricas, mandos secuenciales, etc. donde son necesarios para su implementación los equipos tal como se detalla en las tablas siguientes, tanto para la alternativa por lógica convencional como para la programada respectivamente.

 

Es importante señalar que solamente se han considerado los equipos representativos en el costo total, no figurando otros, tales como: conductores, terminales, canaletas, cintas de amarre, pernos, etc.

 

Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por relés

 

La zona sombreada de la tabla anterior, indican los equipos que no se requieren o es necesario en una cantidad inferior cuando se automatiza mediante un PLC, ya que los dispositivos de lógica vienen integrados en el PLC.

 

Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por PLC

 

 

 

Observe que los equipos que proporcionan las señales de entrada (sensores), los equipos que proporcionan las señales de salida (actuadores) y otros como de protección, son los mismos para ambos casos de automatización. Por consiguiente, si evaluamos los costos variables representados por los dispositivos de lógica, cantidad de transformadores aisladores y cantidad de tableros, representa una diferencia de US$ 3 930 de ahorro, un 17% aproximadamente del monto total para este caso particular. Los márgenes de ahorro pueden ser mayores para algunos sistemas de regulación tales como controladores, etc. que también pueden ser asumidos por un PLC.

 

Por otro lado, desde el punto de vista técnico, un PLC además de reemplazar relés, temporizadores, contadores, etc., se le pueden programar otras funciones que no podrían realizarse con lógica convencional, permitiendo automatizar sistemas muy complejos, además entre otras ventajas tenemos: un fácil diagnóstico ante fallas, poco mantenimiento, reducido espacio para su instalación, poco cableado, etc.

 

En conclusión, con el uso del PLC se logran ventajas técnicas y económicas, inclusive para sistemas no muy complejos, donde el nivel de ahorro lo determina el sistema, siendo mayor cuando es necesario utilizar muchos dispositivos de lógica convencional.

 

 Muchos de ustedes, en más de una oportunidad, han escuchado hablar del PLC, o lo que es lo mismo, el CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE, ¿No es así?

 

Pero... ¿Qué es un PLC?

 

El PLC es la denominación dada al Controlador Lógico Programable, y se define como un equipo electrónico inteligente diseñado en base a microprocesadores, que consta de unidades o módulos que cumplen funciones específicas, tales como, una unidad central de procesamiento (CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, módulos que permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los actuadores del sistema, además es posible agregarle otros módulos inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicación.

 

El PLC es utilizado para automatizar sistemas eléctricos, electrónicos, neumáticos e hidráulicos de control discreto y análogo. Las múltiples funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la diversidad de operaciones a nivel discreto y análogo con que dispone para realizar los programas lógicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales.

 

Pero... ¿Es eso todo? ... NO

 

Es importante, también, resaltar el bajo costo que representa respecto a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones, tales como: relés auxiliares, temporizadores, contadores, algunos tipos de controladores, etc.

 

Pero no solamente el PLC está limitado a realizar este trabajo, sino a múltiples funciones avanzadas.

 

A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional, se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros equipos, a través de redes de comunicación. Esta posibilidad toma, cada día, mayor aceptación en la industria, por su capacidad de comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable.

 

Son estas las razones que obligan a analizar, antes de tomar una decisión, cuándo se requiere automatizar un sistema; sin duda, hoy en día el PLC representa una buena alternativa para la automatización.

 

Ventajas de los PLCs respecto a la Lógica Convencional

 

Son muchas las ventajas que resaltan, a simple vista, el empleo de los PLCs para automatizar sistemas, desde aplicaciones básicas hasta sistemas muy complejos. Actualmente, su uso es tan difundido que ya no se requiere mucho análisis para decidir qué técnica emplear: si la lógica cableada en base a relés o la lógica programada en base al PLC. Sin embargo, a continuación se fundamenta cada una de estas ventajas, con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama.

 

Menor costo

 

Las razones que justifican una mayor economía a la alternativa del uso del PLC, especialmente en aplicaciones complejas, se da porque prescinde del uso de dispositivos electromecánicos y electrónicos, tales como: relés auxiliares, temporizadores, algunos controladores, contadores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLC sin realizar una inversión adicional. El costo que implica invertir en los equipos anteriormente señalados, es muy superior al costo del PLC, además de otras ventajas con que cuenta y no son cuantificadas.

 

Menor espacio

 

Un tablero de control que gobierna un sistema automático mediante un PLC, es mucho más compacto que un sistema controlado con dispositivos convencionales (relés, temporizadores, contadores, controladores, etc.) esto se debe a que el PLC está en capacidad de asumir todas las funciones de control. La diferencia de espacio se hace muy notable, cuando por medios convencionales se cuenta con varios tableros de control.

 

Confiabilidad

 

La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante, exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (módulos de salida). Esto se debe a que el fabricante realiza un riguroso control de calidad, llegando al cliente un equipo en las mejores condiciones; además, sus componentes son de estado sólido, con pocas partes mecánicas móviles, haciendo que el equipo tenga una elevada confiabilidad.

 

Versatilidad

 

La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema automático... con sólo realizar un nuevo programa y mínimos cambios de cableado. Además, es importante resaltar, que el tiempo empleado en realizar modificaciones, comparado con la técnica por lógica cableada, es significante.

 

Poco mantenimiento

 

Estos equipos, por su constitución de ser muy compactos, respecto a la cantidad de trabajo que pueden realizar, y además, porque cuentan con muy pocos componentes electromecánicos, no requieren un mantenimiento periódico, sino lo necesario para mantenerlo limpio y con sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra.

 

Fácil instalación

 

Debido a que el cableado de los dispositivos, tanto de entrada como de salida, se realiza de la misma forma y de la manera más simple, además que no es necesario mucho cableado, su instalación resulta sumamente sencilla en comparación a la lógica convencional, que sí se requiere de conocimientos técnicos avanzados.

 

Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores 

 

Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean diseñados bajo un modelo abierto, de tal manera que para el caso de los PLCs éstos puedan fácilmente conectarse con cualquier equipo sin importar la marca ni procedencia. Hoy en día, casi todas las marcas de PLCs están diseñadas bajo este modelo.

 

Integración en redes industriales

 

El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos tengan capacidad de comunicarse a través de una red y de este modo trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos, permitiendo un mejor trabajo en los niveles técnicos y administrativos de la planta.

 

Detección de fallas

 

La detección de una falla resulta sencilla porque dispone de leds indicadores de diagnóstico tales como: estado de la CPU, batería, terminales de E/S, etc. Además, mediante el módulo de programación se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir a la memoria de errores ubicada en la CPU.

 

Fácil Programación

 

Programar los PLCs resulta fácil, por la sencilla razón que no es necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs, solamente es suficiente conceptos básicos. Por otro lado, existen diversas representaciones de programación donde fácilmente el usuario se adapta a la representación que mejor se familiariza. Sus instrucciones y comandos son transparentes y entendibles, requiriendo de poco tiempo para lograr ser un experto.

 

 

Menor consumo de energía

 

Como todos sabemos, cualquier equipo electromecánico y electrónico requiere un consumo de energía para su funcionamiento, siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin embargo, el consumo del PLC es muy inferior, lo que se traduce en un ahorro sustancial.

 

Lugar de la instalación

 

Por las características técnicas que presenta en cuanto a los requisitos que debe cumplir para su instalación, tales como: nivel de temperatura, humedad, ruido, variaciones de tensión, distancias permisibles, etc. fácilmente se encuentra un lugar en la planta dónde instalarlo, aún en ambientes hostiles.

 

AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN

 

Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por equipos electromagnéticos, tales como relés auxiliares, contadores, temporizadores electrónicos, temporizadores neumáticos, etc.

 

¿Cuál es su función?

 

Es albergar diferentes dispositivos eléctricos, electrónicos, etc. que gobiernen la lógica y energicen cargas, tales como motores, generadores, máquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las máquinas.

 

Te preguntaras, ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos?

 

Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos aún constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatización de sus procesos industriales, especialmente en países en desarrollo.

 

A continuación se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros eléctricos a base de relés.

 

Ventajas Y Desventajas De Los Tableros Eléctricos

 

Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder compararla con otras alternativas.

 

  • Ventajas
  1. La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente.
  2. Su estudio, fabricación e instalación es muy difundido desde hace décadas.
  3. La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida, debido a que todo es conocido.
  4. Se enseña en todas las universidades, institutos técnicos y escuelas técnicas.
  5. Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros, revistas, catálogos, separatas, etc., y aprender su lógica resulta sencilla.

 

No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos.

 

  • Desventajas

 

  1. El costo de estos tableros es alto, incrementándose de acuerdo al tamaño del proceso a automatizar.
  2. Generalmente ocupan mucho espacio.
  3. Requiere mantenimiento periódico, debido a que gran parte de sus componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a desgaste.
  4. Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y reparación.
  5. No son versátiles, solamente se les pueden utilizar para una determinada aplicación.
  6. Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la probabilidad de fallas.
  7. No es posible, con equipos electromecánicos, sensar señales de alta frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrónica.
  8. En tableros grandes el consumo de energía es representativa.
  9. No permite una comunicación directa entre todos sus componentes, es necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello, equipos de interfases, elevando de esta forma su costo.

 

¿Qué apariencia tienen?

 

Tablero eléctrico convencional.

 

Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional. 

 

Claro, con tal cantidad de equipos con que está construido el tablero eléctrico, debe ser tedioso encontrar una falla.

 

Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros eléctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto económico, discutir su uso.

 

Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas, y por el contrario, disponen de mayor capacidad para realizar más de lo necesario.

En este último capítulo sobre medición de nivel, les conversare sobre aquellos equipos que no son de uso común, pero que tienen uso importante dentro de las aplicaciones industriales. Estos equipos, suelen ser más que nada como limites de indicación de nivel, quiere decir que cuentan con salidas digitales del tipo power system, field system, o solo una indicación local, además, la mayoría de la veces son de construcción  robusta, para aplicaciones agresivas en los procesos, o donde es imposible poder tener una medición  de tipo analógico o de precisión.

Estos equipos por lo general son del tipo ciego o sin indicación local, ya que también se pueden encontrar en lugares que no son de fácil acceso.

 

SW de Nivel de dos puntos

 

Este equipo que es de salida digital, nos puede ayudar para la medición de nivel, solo como salida de contacto y presenta solo dos indicaciones validas, puede ser una para ON y la baja para OFF, activar y detener una bomba de succión, o un silo  donde el material a medir es de una alta corrosión, además cuenta con un contacto que permite activar una bocina que nos servirá como alarma, en el caso que queramos ocupar este sistema como alarma.

 

 

Este es una claro ejemplo de un SW de nivel para un silo, donde el elemento sensor genera un campo que es perturbado por el medio externo y a través de su electrónica de amplificación es capaz de poder generar la activación de un contacto de control.

A través de esta imagen podes ver, según su fabricante, la forma de instalación de este dispositivo en la pared de un silo, un estanque o una descarga de una piscina.

Tenemos que tener en cuenta que las salidas de control deben ser en 120 VAC, normalizada para poder acceder a un PLC o DCS que tenga la posibilidad de accionar una salida de control para lo que el configurador de sistema proponga.

El siguiente equipo es del tipo SW por presión

 

Eso significa que cuando el nivel de un material a medir, se apoya sobre la superficie de contacto o plato de detección, este puede activar un contacto en forma interna como salida de control nuevamente.

En este caso y como en todos los demás está claramente definido que son equipos que solo activan contactos, una salida digital, NUNCA ANALOGICA.

 

Ejemplo de SW de nivel con superficie de deteccion, el material llega al nivel de la cara del sensor y este activa el contacto de salida.

 

Los mismos sensores pero con la aplicación de SW de medición de nivel en estanque.

 

Aplicación de SW de nivel para condiciones en las cuales no se puede tener una medición interna, por la agresividad del proceso, como por ejemplo, gases tóxicos, alta presión, alta temperatura, etc.

 

Este sistema nos permite poder detectar un nivel que tiene una alimentación del proceso muy variable y de  carga en grandes volúmenes, es posible instalarlo en aquel lado por donde no se desplaza el material de alimentación al estanque, además provee una salida digital y cuenta con alimentación externa que permite girar su elice, esta al encontrar resistencia al desplazamiento forzara, con su torque, un contacto unido mecánicamente a este dispositivo.

 

 

Cada uno de los ejemplos demostrados anteriormente son equipos que no son de uso común pero que tiene una aplicación muy frecuente, por su costo, fácil instalación, robustez, etc.

Siempre se debe tener en cuenta que cuando se realiza mantención a cada uno de los equipos de medición siempre es importante que las indicaciones de los fabricantes sean tomadas en cuenta para su instalación, mantención y forma de trabajo, esto nos permitirá una vida útil prolongada, que cumple con las prestaciones que dice hacer y no causara daño a las personas ni al proceso ni al medio ambiente.

Como instrumentista, el cuidado de hacer un trabajo bien hecho y a la primera debe ser la forma de trabajar.

 

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♦   Los procedimientos más empleados para frenar los motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito, son: por electrofreno, a  contracorriente y por inyección de corriente continua.

♦   Para el frenado de los motores trifásicos asíncronos, se utilizan tres tipos de frenado por electrofreno que se basan en un sistema de plato móvil solidario al eje del motor y de unas zapatas o bandas de frenado que actúan sobre él: por  electroimán , electrohidráulico y  freno incorporado al motor . En los dos primeros casos indicados, el plato está fijo al eje del motor y las zapatas son accionadas, bien sea por un electroimán o un accionamiento electrohidráu lico; mientras que en el caso de freno incorporado en el motor, es el plato el que se desliza y presiona contra la banda de frenado al desconectar el motor de la línea de alimentación.

♦   El freno por electroimán se usa en motores de pequeña y mediana potencia, el freno electrohidráulico  puede ser empleado en todo tipo de motores, principalmente en los de mediana y gran potencia; el freno incorporado al motor  se suele emplear en máquinas herramientas, elevadores y cualquier otra máquina de pequeña potencia que requiera un frenado rápido.

♦   En el  frenado a contracorriente se usa el principio del inversor de giro invirtiendo dos fases de la alimentación y provocando un enérgico par de frenado. Este sistema puede emplearse eficazmente para conseguir rápidas deceleraciones de motores que arrastran cargas de inercia, como por ejemplo, en máquinas herramientas.

♦   En el  frenado por inyección de corriente continua  se desconecta el motor de la línea de alimentación y se conecta inmediatamente dos bornes del estator a una fuente de corriente continua; en estas condicione s, el rotor gira con relación a un campo magnético fijo y su deslizamiento crea un par de frenado.

♦   Los procedimientos de frenado más empleados en este tipo de motores son: Por  electrofreno, frenado hipersíncrono,  a contracorriente ,  por inyección de corriente continua, frenado por autoexcitación de corriente continua, frenado por alimentación desequilibrada.

♦   En el frenado  por electrofreno el procedimiento empleado es igual al de rotor en cortocircuito, en el frenado hipersíncrono el motor asíncrono funciona a una velocidad mayor que la sincrónica, el motor funciona como generador asíncrono, oponiendo un par de frenado.

♦   En el  frenado a contracorriente , se invierten dos fases de la alimentación. El par de frenado puede ajustarse modificando el valor de las resistencias rotóricas.

♦   En el frenado por inyección de corriente continua  se emplea el mismo procedimiento que el motor de rotor en cortocircuito.

♦   En el frenado por inyección de corriente continua el estator actúa como excitatriz y el rotor como alternador. Parece conveniente utilizar esta tensión rotórica alterna y rectificarla para alimentar al estator, realizando de esta forma un  frenado por autoexcitación.

♦   Si las tensiones de alimentación, aplicadas a  los devanados de las tres fases del estator, están  desequilibradas , el funcionamiento queda perturbado y en algunos casos se invierte el par motor, trabajando en régimen de frenado.

 

 

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