¿Qué es un PLC? ¿Como funciona?

Un PLC (Controlador Lógico Programable es decir) es un dispositivo que se inventó para sustituir los circuitos necesarios relé secuencial de control de la máquina. El PLC funciona buscando en sus entradas y dependiendo de su estado, encendido / apagado de sus salidas. El usuario introduce un programa, normalmente a través de software, que da los resultados deseados.

PLCs son utilizados en muchos del “mundo real” aplicaciones. Si no está presente la industria, es muy probable que haya un presente plc. Si usted está involucrado en el mecanizado, embalaje, manipulación de materiales, ensamble automatizado o un sinnúmero de otras industrias que probablemente ya estén usando. Si no es así, usted está perdiendo dinero y tiempo. Casi cualquier aplicación que necesita algún tipo de control eléctrico tiene una necesidad de un PLC.

Por ejemplo, supongamos que cuando un interruptor se enciende queremos convertir un solenoide de encendido durante 5 segundos y luego se apaga independientemente del tiempo que esté encendido para. Podemos hacer esto con un temporizador externo simple. Pero ¿y si el proceso incluyó 10 interruptores y solenoides? Necesitaríamos 10 temporizadores externos. ¿Y si el proceso también se necesita para contar las veces que los interruptores de encendido individualmente? Necesitamos una gran cantidad de contadores externos.

Como se puede ver la más grande es el proceso más de una necesidad que tenemos de un PLC. Simplemente, se puede programar el PLC para contar sus entradas y gire los solenoides durante el tiempo especificado.

Este sitio le ofrece información suficiente como para ser capaz de escribir programas mucho más complicado que el simple arriba. Vamos a echar un vistazo a lo que es considerado como el “top 20″ instrucciones plc. Se puede calcular con certeza que con una firme comprensión de estas instrucciones se puede resolver más de 80% de las aplicaciones en existencia.
Así es, más del 80%! Por supuesto que vamos a aprender algo más que estas instrucciones para ayudarle a resolver casi todos sus potenciales aplicaciones del PLC.

PLC Historia

En 1960 el PLC difunto se introdujo por primera vez. La razón principal para el diseño de tal dispositivo se elimina el coste grande implicado en la sustitución de los complicados sistemas de control basados en relés de máquina. Bedford Associates (Bedford, MA) propuso algo llamado Modular Digital (MODICON) a un gran fabricante de coches EE.UU.. Otras empresas en el momento propuesto esquemas basados en computadoras, una de ellas se basa en el PDP-8. El 084 trajo MODICON PLC primera del mundo en producción comercial.

Cuando las necesidades de producción cambia también lo hizo el sistema de control. Esto es muy caro cuando el cambio es frecuente. Dado que los relés son dispositivos mecánicos también tienen una vida útil limitada que requiere la adhesión estricta a los programas de mantenimiento. Solución de problemas también era bastante tedioso cuando los relés de tantos involucrados. Ahora imagina un panel de control de la máquina, que incluyó muchos, posiblemente cientos o miles de relés individuales. El tamaño puede ser alucinante. ¿Qué tal el cableado complicado inicial de los dispositivos individuales para muchos! Estos relés se individualmente conectados entre sí de una manera que produciría el resultado deseado. ¿Hubo problemas? ¡Por supuesto!

Estos “nuevos controladores” también tuvo que ser fácilmente programados por mantenimiento y los ingenieros de la planta. La vida tenía que ser larga y cambios de programación a cabo fácilmente. También tuvieron que sobrevivir en el ambiente industrial severa. Eso es mucho pedir! Las respuestas fueron de utilizar una técnica de programación la mayoría de la gente ya conoce y sustituir las piezas mecánicas con los de estado sólido.

En el mid70 son las tecnologías dominantes PLC eran máquinas de estado del secuenciador y la CPU bit-slice base. El procesador AMD 2901 y 2903 eran muy populares en los PLC Modicon y AB. Microprocesadores convencionales carecía de poder para resolver rápidamente la lógica del PLC en todos, pero los más pequeños PLCs. Como microprocesadores convencionales evolucionado, PLCs más y más grandes se estaban basados en ellos. Sin embargo, incluso hoy algunos todavía se basa en el 2903. (Ref AB PLC-3) Modicon todavía tiene que construir un PLC más rápido que su 984A/B/X que se basaba en el 2901.

Habilidades de comunicación empezaron a aparecer en aproximadamente 1973. El sistema primero de ellos fue Modbus de Modicon. El PLC podía hablar con otros PLC y podían estar muy lejos de la máquina real que se controla. También podrían ahora ser usado para enviar y recibir diferentes voltajes para que puedan entrar en el mundo analógico. Desafortunadamente, la falta de estandarización junto con cambiando continuamente la tecnología ha hecho de comunicaciones de PLC una pesadilla de protocolos incompatibles y redes físicas. Aún así, fue una gran década para el PLC!

Los años 80 vieron un intento de estandarizar las comunicaciones con el protocolo de General Motors automatización de la fabricación (MAP). Fue también un momento para reducir el tamaño del PLC y hacerlas software programable a través de la programación simbólica en los ordenadores personales en vez de terminales de programación dedicados o programadores de mano. Hoy más pequeño PLC en el mundo es del tamaño de un relé de control único!

Los años 90 han visto una reducción gradual en la introducción de nuevos protocolos, y la modernización de las capas físicas de algunos de los protocolos más populares que sobrevivieron a la década de 1980. El último estándar ( IEC 1131-3 ) ha tratado de fusionar lenguajes de programación plc bajo una norma internacional. Ahora tenemos PLCs que son programables en los diagramas de bloque de funciones, listas de instrucciones, C y texto estructurado todo al mismo tiempo! PC también están siendo utilizados para reemplazar los PLC en algunas aplicaciones. El original de la compañía que encargó la MODICON 084 en realidad ha cambiado a un sistema de control basado en PC.

¿Cuál será el 00 de llevar? Sólo el tiempo lo dirá.

Dentro de las agallas

El PLC se compone principalmente de una CPU, áreas de memoria, y circuitos apropiados para recibir la entrada / salida de datos. De hecho, podemos considerar que el PLC es una caja llena de cientos o miles de relés independientes, contadores, temporizadores y los lugares de almacenamiento de datos. ¿Estos contadores, temporizadores, etc existe realmente? No, no lo hacen “físicamente” existen sino que son simulados y se puede considerar contadores de software, temporizadores, etc Estos relés internos son simuladas a través de lugares de bits en los registros. (Más sobre esto más adelante)

¿Qué significa cada parte hacer?

Relés de entrada - (contactos) Estos están conectados con el mundo exterior. Ellos existen físicamente y recibir señales de interruptores, sensores, etc Típicamente no son relés sino que son transistores.
Los relés internos Utilidad - (contactos) Estos no reciben señales del mundo exterior, ni tampoco existen físicamente. Son relés simulados y son lo que permite a un PLC para eliminar los relés externos. Hay también algunos relés especiales que están dedicados a la realización de una sola tarea. Algunos son siempre mientras que otros son siempre apagado. Algunos están en solamente una vez durante el encendido y se utilizan típicamente para la inicialización de los datos almacenados.
CONTADORES-Éstos a su vez no existen físicamente. Son contadores simulados y que puede ser programado para contar pulsos. Normalmente, estos contadores pueden contar hacia arriba, hacia abajo o hacia arriba y hacia abajo. Puesto que son simuladas están limitados en su velocidad de contaje. Algunos fabricantes también incluyen contadores de alta velocidad que están basados en hardware. Podemos pensar en ellos como físicamente existente. La mayoría de las veces estos contadores pueden contar hacia arriba, hacia abajo o hacia arriba y hacia abajo.
HORARIOS: también no existen físicamente. Ellos vienen en muchas variedades y los incrementos. El tipo más común es un tipo de retardo. Otros incluyen el retardo de desactivación y ambos tipos de retención y no remanente. Incrementos variar de 1 ms a través de 1s.
RELES DE SALIDA - (bobinas) Estos están conectados con el mundo exterior. Ellos existen físicamente y enviar on / off señales para solenoides, luces, etc Ellos pueden ser transistores, relés o triacs, dependiendo del modelo elegido.
ALMACENAMIENTO DE DATOS Típicamente, hay registros asignados para almacenar simplemente datos. Por lo general se usa como almacenamiento temporal para las matemáticas o la manipulación de datos. También pueden típicamente ser utilizado para almacenar datos cuando se desconecta la alimentación del PLC. Al encender, todavía tendrá el mismo contenido que antes de poder fue eliminado. Muy conveniente y necesario!

Funcionamiento del PLC

Un PLC trabaja continuamente explorando un programa. Podemos pensar en este ciclo como consta de 3 pasos importantes. Normalmente hay más de 3, pero podemos centrarnos en las partes importantes y no preocuparse por los demás. Típicamente, los otros son la comprobación del sistema y actualizar el contador interno de la corriente y los valores del temporizador.

Paso 1 - CHECK INPUT STATUS-Primero el PLC echa un vistazo a cada entrada para determinar si está encendido o apagado. En otras palabras, es el sensor conectado a la primera entrada en?¿Qué hay de la segunda entrada? ¿Y el tercero … Se registra esta información en su memoria para ser utilizado en el siguiente paso.

Paso 2 - EJECUTAR PROGRAMA-A continuación, el PLC ejecuta su programa una instrucción a la vez. Tal vez su programa, dijo que si la primera entrada estaba entonces debe activar la salida en primer lugar. Puesto que ya se sabe que las entradas son on / off de la etapa anterior será capaz de decidir si la salida primero se debe activar basándose en el estado de la primera entrada. Se almacenan los resultados de la ejecución para su uso posterior en el siguiente paso.

Paso 3 - SALIDA DE ACTUALIZACIÓN DE ESTADO Por último, el PLC actualiza el estado de las salidas. Se actualiza las salidas basadas en entradas que estaban en durante el primer paso y los resultados de la ejecución de su programa durante la etapa de segundo. Con base en el ejemplo del paso 2 ahora se convertiría en la primera salida porque la primera entrada estaba encendida y su programa, dijo a su vez en la primera salida, cuando esta condición sea verdadera.

Después de la tercera etapa, el PLC vuelve al paso uno y repite los pasos continuamente. Un tiempo de ciclo se define como el tiempo que se tarda en ejecutar los 3 pasos enumerados anteriormente.

Tiempo de respuesta

E l tiempo de respuesta total del PLC es un hecho que tenemos que considerar al hacer compras para un PLC. Al igual que nuestros cerebros, el PLC tiene una cierta cantidad de tiempo para reaccionar a los cambios. En muchas aplicaciones de velocidad no es un problema, aunque en otros …

Si usted toma un momento para mirar hacia otro lado de este texto es posible que aparezca un cuadro en la pared. Sus ojos realmente ver la imagen antes de que su cerebro dice: “Oh, hay una foto en la pared”. En este ejemplo los ojos puede ser considerado el sensor. Los ojos están conectados al circuito de entrada de su cerebro. El circuito de entrada de tu cerebro necesita una cierta cantidad de tiempo para darse cuenta de que sus ojos vieron algo. (Si usted ha estado bebiendo alcohol este tiempo de respuesta de entrada sería más larga!) Eventualmente, su cerebro se da cuenta de que los ojos han visto algo y procesa los datos. A continuación, envía una señal de salida de la boca. Su boca recibe estos datos y comienza a responder a la misma. Eventualmente, su boca pronuncia las palabras “Vaya, esa es una imagen muy fea!”.

Observe que en este ejemplo hemos tenido que responder a tres cosas:

INPUT - Se tarda un cierto tiempo para que el cerebro cuenta de la señal de entrada de los ojos.

EJECUCIÓN - Se tomó una cierta cantidad de tiempo para procesar la información recibida de los ojos. Considere la posibilidad de que el programa sea: si los ojos ven un cuadro feo después las palabras de salida adecuados a la boca.

OUTPUT - La boca recibe una señal desde el cerebro y finalmente escupe (sin doble sentido) las palabras “Vaya, esa es una imagen muy fea!”

Las preocupaciones de tiempo de respuesta

A hora que sabemos sobre el tiempo de respuesta, esto es lo que realmente significa la aplicación. El PLC sólo puede ver una entrada de encender / apagar cuando se está mirando. En otras palabras, sólo se ve en sus entradas durante la parte de verificación de estado de entrada de la exploración.

En el diagrama, la entrada 1 no se ve hasta exploración 2. Esto es porque cuando la entrada 1 encendido, escaneo 1 ya había terminado buscando en las entradas.
Entrada 2 no se ve hasta que scan 3. Esto es también porque cuando la entrada activada scan 2 ya había terminado de mirar las entradas.
Entrada 3 nunca se ve. Esto es porque cuando scan 3 estaba buscando en las entradas, la señal 3 no era el momento. Se apaga antes de exploración 4 se ve en las entradas. Por lo tanto, la señal 3 nunca es visto por el plc.

Para evitar esto podemos decir que la entrada debe ser por lo menos durante un tiempo de retardo de entrada + un tiempo de exploración.

Pero ¿y si no era posible que la entrada sea en este tiempo? A continuación, el PLC no ve la entrada se enciende. Por lo tanto se convierte en un peso de papel! No es cierto … Por supuesto que debe haber una manera de conseguir alrededor de esto. En realidad, hay 2 maneras.

Función de impulso estiramiento. Esta función se extiende la longitud de la señal de entrada hasta que el PLC se ve en las entradas durante la siguiente exploración. (Es decir, se extiende la duración del pulso.)

Interrupción de la función. Esto interrumpe la función del análisis de procesar una rutina especial que usted ha escrito. es decir, tan pronto como la entrada se activa, independientemente del lugar donde la exploración es actualmente, el PLC detiene inmediatamente lo que su hacer y ejecuta una rutina de interrupción. (Una rutina puede ser pensado como un mini programa fuera del programa principal.) Después de su hecho de ejecutar la rutina de interrupción, que se remonta hasta el punto en que se detuvo en y continúa con el proceso de exploración normal.

Consideremos ahora el tiempo más largo para una salida para encender realmente sucesivamente. Vamos a suponer que cuando un interruptor se enciende tenemos que encender una carga conectada a la salida del PLC.
El siguiente diagrama muestra el retraso más largo (en el peor caso, ya que la entrada no se ve hasta que scan 2) para la salida a encender después de la entrada se ha activado.
El plazo máximo es, pues, dos ciclos de exploración – 1 tiempo de retardo de entrada.