UNIDAD V: APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA-ELECTRÓNICA E HIDRÁULICA-ELECTRÓNICA.

5.1 AUTOMATIZACIÓN DE SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS.

La Automatización de sistemas hidráulicos y neumáticos en muchas ocasiones es necesaria debido a que los actuales sistemas presentan una tecnología tendiente a disminuir la intervención del ser humano; sobre todo en procesos complejos, de precisión extrema o bien bajo condiciones peligrosas; esto conlleva conocer el funcionamiento de los dispositivos y sistemas neumáticos e hidráulicos, además de los dispositivos y sistemas electromagnéticos y de los controladores de lógica programable; también implica el comprender los circuitos neumáticos, hidráulicos y eléctricos, el diseño de estos circuitos y su implementación.

El PLC es un dispositivo de estado sólido, diseñado para controlar procesos secuenciales (una etapa después de la otra) que se ejecutan en un ambiente industrial, además el PLC es un sistema que contiene todo lo necesario para operar, y es industrial, por tener todos los registros necesarios para operar en los ambientes hostiles que se encuentran en la industria.

Los PLC se distinguen de otros controladores automáticos, en que pueden ser programados para controlar cualquier tipo de máquina.Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:

• Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.
• Tomar decisiones en base a criterios preprogramados.
• Almacenar datos en la memoria.
• Generar ciclos de tiempo.
• Realizar cálculos matemáticos.
• Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales.
• Comunicarse con otros sistemas externos.

Las ventajas de los PLC son las siguientes:

• Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:
• No es necesario dibujar el esquema de contactos.
• No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas.
• Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado y añadir aparatos.
• Mínimo espacio de ocupación
• Menor coste de mano de obra de la instalación
• Economía de mantenimiento.
• Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.
• Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso.

 5.1.2 PROGRAMACIÓN DE PLC.

La programación de un PLC se realiza mediante periféricos del autómata, como pueden ser un PC, una consola de programación, un grabador EPROM, etc. El programa que más se ha utilizado hasta ahora ha sido el SYSWIN en sus diferentes versiones, pero se están empezando a utilizar nuevos programas más completos, como el CX-PROGRAMMER. Este último es el que vamos a utilizar en esta página a la hora de programar autómatas, por tanto está en vuestras manos conocer el manejo de este programa para poder practicar.

Estructura general de un PLC.

Su estructura básica esta conformada por:

• Fuente de Alimentación
• CPU (Unidad Central de Proceso)
• Módulos de Entradas
• Módulos de Salidas
• Módulos Periféricos

Fuente de Alimentación:

Proporcionan la energía que se requiere para alimentar al CPU y módulos de expansión, entradas digitales, pantalla de operador.

Unidad Central de Proceso (CPU):

Es el cerebro del autómata, en el se programa la secuencia de control, y dirige las salidas digitales y analógicas del sistema, según los estados de las entradas.

La CPU es un conjunto de memorias, contadores, temporizadores que permiten realizar la secuencia de control almacenada en una de las memorias. La estructura del PLC esta constituida por:

• Procesador. El procesador permite realizar operaciones lógicas, aritméticas y de control, este elemento cuenta con una ALU (Unidad Aritmética Lógica), UC (Unidad de Control), este organiza las tareas del microprocesador.
• Memorias. Las memorias al igual que una PC, sirven para almacenar información y dentro de estas, el CPU cuanta con memorias volátiles y no volátiles.
• Registros. Son memorias en las cuales se almacenan temporalmente datos, instrucciones, direcciones, acumuladores, contadores, etc.

Módulos de Entradas:

Los módulos de entradas son los que permiten introducir mas señales al PLC ya sea analógicas o digitáles. Los módulos digitales son fabricados de 4, 8, 16 y 32 bits de entradas según el fabricante. Las entradas digitales en algunos casos pueden configurarse como fuente o sumidero según la marca.

Módulos de Salidas:

Los módulos de salidas con los que se disponen son digitales y analógicas, los módulos de salidas digitales pueden ser salidas a relevador, a transistor o a triac, las salidas a relevador y a triac son salidas de 90 a 230 VAC, mientras que las salidas a transistor son de corriente directa y con salidas PNP y NPN.

Módulos Periféricos:

Los módulos periféricos son herramientas útiles que sirven para realizar operaciones de contaje, control de posición y comunicación.

1. Contadores de Alta Velocidad, nos permiten introducir señales digitales que tienen una alta frecuencia, como encoders o resolvers, los cuales se encuentran acoplados a motores y nos permiten realizar un control de posición.
2. Módulos de Control de Posición. Permiten realizar el control de movimiento preciso de un sistema mecánico a través de dispositivos llamados servomotores, estos requieren de dos señales básicamente cantidad de pulsos de movimiento y pulso dirección. El control de movimiento se puede realizar en lazo abierto o en lazo cerrado.
3. Módulos de Comunicación. Estos dispositivos permiten comunicarse a un autómata con elementos externos como otro autómata, una pantalla de operador, impresoras, scanners, una PC.

Procesos de PLC:

Una vez que se pone en marcha, el procesador realiza una serie de tareas según el siguiente orden:

1. Al encender el procesador ejecuta un auto-chequeo de encendido y bloquea las salidas. A continuación, si el chequeo ha resultado correcto, el PLC entra en el modo de operación normal.
2. El siguiente paso lee el estado de las entradas y las almacena en una zona de la memoria que se llama tabla de imagen de entradas (hablaremos de ella mas adelante).
3. En base a su programa de control, el PLC actualiza una zona de la memoria llamada tabla de imagen de salida.
4. A continuación el procesador actualiza el estado de las salidas "copiando" hacia los módulos de salida el estado de la tabla de imagen de salidas (de este modo se controla el estado de los módulos de salida del PLC, relay, triacs, etc.).
5. Se forma un ciclo volviendo a ejecutar desde el paso 2.

Otras funciones adicionales del PLC:

• En cada ciclo del programa, el PLC efectúa un chequeo del funcionamiento del sistema reportando el resultado en la memoria, que puede ser comprobada por el programa del usuario.
• El PLC puede controlar el estado de las Inicializaciones de los elementos del sistema: cada inicio de un microprocesador también se comunica a la memoria del PLC.
• Guarda los estados de las entradas y salidas en memoria: Le puedes indicar al PLC el estado que deseas que presenten las salidas o las variables internas, en el caso de que se produzca un fallo o una falta de energía en el equipo. 
• Capacidad modular: Gracias a la utilización de Microprocesadores, puedes expandir los sistemas PLC usando módulos de expansión, en función de lo que te requiera el crecimiento de tu sistema.