CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES

INTRODUCCIÓN

En los sistemas de control discreto realizados con relés se tenía una lógica de control fija, alambrada en un panel. Hoy en día, mediante los controladores programables, se consigue una lógica de control configurable por programa que es fácil de modificar.

Los primeros controladores programables fueron introducidos a partir del año 1969, en los cuales las funciones de relé fueron reemplazadas por una lógica de estado sólido, manteniendo la notación lógica de diagrama de escalera, usada para especificar y documentar lógica de relés. Estos primeros controladores operaban en base a un programa fijo, definido por las conexiones entre dispositivos.

Los PLC's se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La razón principal de tal hecho fue la necesidad de eliminar el gran costo que se producía al reemplazar el complejo sistema de control basado en relés y contactores. Bedford Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular (MODICON, MOdular DIgital CONtroler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez esquemas basados en ordenador, uno de cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON 084 resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente.

El problema de los relés era que cuando los requerimientos de producción cambiaban también lo hacía el sistema de control. Esto comenzó a resultar bastante caro cuando los cambios fueron frecuentes. Dado que los relés son dispositivos mecánicos y poseen una vida limitada se requería una estricta manutención planificada. Por otra parte, a veces se debían realizar conexiones entre cientos o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.

Los "nuevos controladores" debían ser fácilmente programables por ingenieros de planta o personal de mantenimiento. El tiempo de vida debía ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma sencilla. Finalmente se imponía que trabajaran sin problemas en entornos industriales adversos. La solución fue el empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés mecánicos por relés de estado sólido.

A mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado secuenciales y CPU basadas en desplazamiento de bit.

Las habilidades de comunicación comenzaron a aparecer en 1973 aproximadamente. El primer sistema fue el bus Modicon (Modbus). El PLC podía ahora dialogar con otros PLC's y en conjunto podían estar aislados de las máquinas que controlaban. También podían enviar y recibir señales de tensión variables, entrando en el mundo analógico. Desafortunadamente, la falta de un estándar acompañado con un continuo cambio tecnológico ha hecho que la comunicación de PLC's sea un maremagnum de sistemas físicos y protocolos incompatibles entre si. No obstante fue una gran década para los PLC'S.

Los 90 han mostrado una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80. El último estándar (IEC 1131-3) intenta unificar el sistema de programación de todos los PLC en un único estándar internacional. Ahora disponemos de PLC's que pueden ser programados en diagramas de bloques, lista de instrucciones, C y texto estructurado al mismo tiempo.

Los PC están comenzando a reemplazar al PLC en algunas aplicaciones, incluso la compañía que introdujo el Modicon 084 ha cambiado al control basado en PC. Por lo cual, no sería de extrañar que en un futuro no muy lejano el PLC desaparezca frente al cada vez más potente PC, debido a las posibilidades que éste último puede proporcionar.

DESARROLLO

DEFINICIÓN DE PLC.

Un Controlador Lógico Programable (PLC) es un dispositivo de estado sólido, basado en microprocesadores, que permite el control secuencial en tiempo real de una maquina o proceso. Un PLC incluye módulos de entrada/salida de tipo digital y análogo, y memoria para el almacenamiento de instrucciones, destinadas a realizar funciones especificas tales como lógica secuencial, procesamiento aritmético y control análogo.

VENTAJAS E INCONVENIENTES.

Entre la ventajas tenemos:

• Menor tiempo de elaboración de proyectos.

• Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes.

• Mínimo espacio de ocupación.

• Menor costo de mano de obra.

• Mantenimiento económico.

• Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo programador.

• Menor tiempo de puesta en funcionamiento.

• Si el programador queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras máquinas o sistemas de producción.

Y entre los inconvenientes:

• Adiestramiento de técnicos.

• Costo.

A día de hoy los inconvenientes se han hecho nulos, ya que todas la carreras de ingeniería incluyen la automatización como una de sus asignaturas. En cuanto al costo tampoco hay problema, ya que hay controladores PLC para todas las necesidades y a precios ajustados.

ESTRUCTURA BÁSICA DE UN PLC.

ESTRUCTURA EXTERNA.

Todos los controladores programables, poseen una de las siguientes estructuras:

• Compacta: en un solo bloque están todos lo elementos.

• Modular:

Estructura americana: separa las E/S del resto del programador.

Estructura europea: cada módulo es una función (fuente de alimentación, CPU, E/S, etc.).

Exteriormente nos encontraremos con cajas que contienen una de estas estructuras, las cuales poseen indicadores y conectores en función del modelo y fabricante.

Para el caso de una estructura modular se dispone de la posibilidad de fijar los distintos módulos en relés normalizados, para que el conjunto sea compacto y resistente.

Los micro-controladores suelen venir sin caja, en formato kit, ya que su empleo no es determinado y se suele incluir dentro de un conjunto más grande de control o dentro de la misma maquinaria que se debe controlar.

ESTRUCTURA INTERNA.

Básicamente un controlador programable esta construido en forma modular, teniendo usualmente un procesador central, módulos de entrada/salida (E/S, input / output), fuentes de poder y otros accesorios.

Debido a la estructura modular de los PLC, en general pueden distinguirse en él los siguientes subsistemas:

• Procesador central

• Módulo de E/S

• Interfaz con el operador y otros periféricos

• Comunicaciones

Procesador central:

Es la unidad central del proceso del sistema. En la actualidad casi todos los PLC usan varias CPU para dividir el trabajo de entrada/salida, procesamiento, solución de lógica y comunicaciones. Con esto se logra facilidad para desarrollar programas, como también una mejor ejecución de funciones de control y manipulación de información.

Entre los componentes que conforman el procesador se pueden señalar:

• Modulo de procesador

• Modulo de memoria

• Modulo de registros

• Modulo de control de sistemas

• Control de E/S

• Fuente de poder

• Control de comunicaciones

Dentro de la CPU vamos a disponer de una área de memoria, la cual se emplea para diversas funciones:

• Memoria del programa de usuario: aquí introduciremos el programa que el PLC va a ejecutar cíclicamente.

• Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el tipo de datos (como marcas de memoria, temporizadores, contadores, etc.)

• Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código maquina que motoriza el sistema (programa del sistema). Este programa es ejecutado directamente por el microprocesador dividido microcontrolador que posea el PLC.

• Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que empleamos para almacenar el programa de usuario y en ciertos casos parte de la memoria de la tabla de datos.

Algunos tipos de memoria que utilizan son: RAM, CMOS, EPROM, EEPROM y otras. En la memoria tipo ROM esta contenido el sistema operativo y software de aplicación, y en la memoria tipo RAM se carga, por el usuario, el programa de aplicación de control.

Las instrucciones de programación que poseen, permiten realizar funciones típicas tales como relés, temporizadores, contadores, operaciones aritméticas, comparación de datos, manipulación de palabras, relés de control maestro, tienen además otras instrucciones más poderosas como transferencia de bloques, saltos a subrutinas, operación de archivos, diagnostico, programación en línea, procesamiento paralelo, niveles de interrupción.

Durante cada ciclo de barrido, las señales de entrada provenientes de los sensores se transmiten a través de un modulo adaptador de comunicaciones al procesador, el que ejecuta el programa de control previamente ingresado por el usuario, y transmite los datos de salida a los respectivos actuadores.

En este proceso el controlador realiza los siguientes pasos:

Al encender el procesador, se efectúa un autochequeo (self test) durante el cual, el procesador deshabilita las entradas y salidas, realiza test de memorias, revisión del programa, test de configuración de las puertas de comunicaciones. Una vez aceptado el test, se habilitan las E/S y se pasa a modo de operación NORMAL.

Lee estado de las entradas y almacena la representación de los estados de estos puntos (ON/OFF) en una tabla de imágenes de las entradas.

Ejecuta la lógica programada en su programa usuario, y dependiendo del resultado de cada una de las instrucciones se actualiza la tabla de imágenes de las salidas.

Se actualiza el estado de las salidas, copiando hacia los módulos de salida el estado de la tabla de imágenes de las salidas, modificando el estado de los actuadores alambrados a estos módulos.

Se repite el ciclo vuelve al punto 2º.

Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no exceda un determinado tiempo maximo (tiempo de ciclo maxima). A esta función se le denomina Watchdog (perro guardian).

Para ello el controlador va a poseer un ciclo de trabajo, que ejecutara de forma continua:

Módulos de E/S:

Generalmente vamos a disponer de dos tipos de E/S:

• Digital: Estas se basan en el principio de todo o nada, es decir o no conducen señal alguna o poseen un nivel mínimo de tensión. Estas E/S se manejan a nivel de bit dentro del programa de usuario.

• Analógica: Estas pueden poseer cualquier valor dentro de un rango determinado especificado por el fabricante. Se basan en conversores A/D y D/A aislados de la CPU (ópticamente o por etapa de potencia). Estas señales se manejan a nivel de byte o palabra (8/16 bits) dentro del programa de usuario.

Cada PLC tiene un numero máximo de puntos de entrada y salida que pueden conectársele. Los proveedores ofrecen capacidades que varían entre 16 y 8000 puntos. Los módulos de E/S tienen la capacidad de conectar un cierto numero de entradas y salidas, variando entre 1 y 16 puntos de E/S por modulo.

Estos módulos de E/S se encuentran en el mercado en gran variedad, para distintos tipos de entrada y salida. También existen fabricantes que ofrecen módulos de E/S inteligentes para la realización de funciones especiales y entre los módulos de E/S existentes se pueden mencionar:

• Módulos discretos (para control eléctrico 120V AC, 24 VDC)

• Módulos análogos (para conectar transmisores 4-20 mA, RTD, termocupla)

• Modulo TTL (para conectar dispositivos de estado sólido)

• Módulo de salida de contactos (220V AC, 110 VAC)

• Contadores de alta velocidad (en sistemas de correas transportadoras)

• E/S aisladas

• Módulos inteligentes (algoritmos PID, Módulos programables en Basic).

Los módulos de E/S pueden conectarse en forma remota al procesador a través de un módulo adaptador de comunicaciones hasta 15000 pies de distancia, en configuraciones tales como multidrop, daisy chain o estrella.

Interfaz con el operador y otros periféricos

Mediante la interfaz con el operador, se tiene acceso a la información que permite controlar y conocer el funcionamiento de la planta. La interfaz más usual es un terminal de programación, resistente al ambiente industrial y de tipo portátil, el cual sirve para introducir, modificar y editar el programa de usuario que ejecutará el procesador central. También permite diagnóstico y localización de fallas. Además sirve como interfaz entre el procesador y otros periféricos como impresoras, grabador de cassette.

El PLC, en la mayoría de los casos, puede ser ampliable. Las ampliaciones abarcan un gran numero de posibilidades, que van desde las redes internas(LAN, etc.), módulos auxiliares de E/S, memoria adicional......hasta la conexión con otros controladores del mismo modelo.

Cada fabricante facilita las posibilidades de ampliación de sus modelos, los cuales pueden variar incluso entre modelos de la misma serie.

Por lo tanto del terminal de programación existen diversos periféricos auxiliares como ser:

• Teclado de programación portátil

• Grabador de cassette

• Pantalla CRT para gráficos en color

• Impresoras para reportes

• Diagramas mímicos

• Interfaz a computador

• Monitor de alarmas

Comunicaciones:

La red de comunicaciones tiene una gran importancia pues permite una utilización más completa de las capacidades de un sistema de producción avanzado. Mediante el uso de redes de área local se pueden interconectar varios PLC y las diferentes componentes que forman el sistema total, logrando con ello su mejor administración y operación.

Las redes de área local son redes de datos que proporcionan las herramientas de comunicación, hardware y software, para realizar un control supervisor con computador, o bien para conectarse a niveles superiores de control, como seria por ejemplo un sistema de control distribuido.

Las redes de comunicación deben proporcionar una actualización a alta velocidad de todos los estados de la planta que están siendo monitoreados, especialmente condiciones de alarma, y comandos entrados por el operador debido a esto la mayoría de las redes de área local operan con velocidades de transmisión elevadas de hasta 56 K baud (23). La segunda generación de redes está teniendo conexiones que permiten a los periféricos enviar información a velocidades mayores (sobre 1M baud).

Los controladores programables y aparatos periféricos tienen puertas seriales, del tipo RS232C, que permiten hasta un máximo de 19200 baud, por lo cual los proveedores proporcionan módulos de interfaz adecuados para conectarse a la red. Algunos fabricantes están procurando incorporar dichas interfaces dentro del los PLCs para dotarlos de la capacidad de comunicación.

Existe una gran cantidad de redes locales para integrar un conjunto de PLCs: Control Net, COPnet, Data Highway, CEnet, Modbus, Ourbus, RNet, Sy/net, TI/Way I, Westnet, Specter Net, etc., siendo la mayoría de ellas incompatibles entre si. En algunos casos se logra la compatibilidad mediante módulos adicionales de manera de tener comunicación con otros sistemas.

En estos últimos años se ha hecho bastante esfuerzo para establecer normas y protocolos para las redes de área local, las cuales ofrecerán compatibilidad entre equipos de diferentes proveedores, particularmente en Estados Unidos, donde las normas están siendo recopiladas por el Comité IEEE 802, Proway y la Oficina Nacional de Normas. Todas estas normas serán compatibles con el modelo OSI (Open Systems Interconnection), ya especificado por la Organización Internacional de Normas (ISO) la cual define la arquitectura básica para protocolo de red. Esto hará más fácil el establecer puertas de acceso entre redes diferentes.

Algunos de los principales proveedores están trabajando para desarrollar una nueva norma IEEE 802 para sistemas de redes. Habiendo en la actualidad redes de comunicación en base a la norma IEEE 802.4.

En cuanto a medio físico de comunicación, éstos pueden ser cables de pares retorcidos, cable coaxial o fibra óptica.

Entre las funciones posibles de realizar al disponer de una red de comunicación se puede señalar:

• Lectura a distancia de registros de memoria de cualquiera de los controladores de la red.

• Programar o alterar programas de los controladores desde un terminal central.

• Detectar y señalizar errores o fallas en cualquier controlador conectado a la red.

• Supervisión de comunicaciones.

• Visión amplia del proceso mediante gráficos en colores.

Actualmente se pueden conectar computadores personales a los PLCs. para que realicen una tarea de supervisión, manipulación de información, etc. La conexión a uno o más PLCs se hace generalmente a través de una red de comunicaciones serial.

De este modo la capacidad matemática más eficiente y la mayor velocidad de procesamiento numérico de los computadores personales, se ocupa para realizar funciones tales como: manejo de datos, generación de informes, recolección de datos y programación “off line”. Esto, unido a las características industriales y dedicadas de los PCs para control secuencial, conforma un sistema de control poderoso y confiable.

En el mercado varias compañías ofrecen software compatible con diferentes proveedores de PLCs. Con este software de aplicación se pueden lograr diversas funciones como ser:

• Tener acceso a todos los datos de los PLCs (tablas imágenes de entrada y salida)

• Crear, modificar y editar programas para el PLC en el computador, mediante un lenguaje más apropiado.

• Cargar un programa desde el computador al PLC

• Almacenar un programa en el computador tomando desde la memoria del PLC

• Documentación de programas en cl computador.

• Generación de informes y mensajes de alarma.

• Administración de recursos periféricos como impresoras, plotter, CRT, etc.

• Despliegues gráficos a color.

En este mismo sentido, un método avanzado de obtener toda la información necesaria efectivamente, para hacer decisiones sobre la operación de la planta es a través del uso de terminales gráficos a color. Esto da una mayor visión al operador pues muestra el comportamiento de la planta en tiempo real y da alarma inmediata en caso de fallas o problemas.

Estos sistemas gráficos dedicados se conectan usualmente a una red de área local

donde están conectados también varios PLCs, siendo una importante característica la capacidad para realizar varias tareas simultáneamente.

En el mercado los proveedores suministran abundante software para estos terminales, entre las características que se pueden obtener con estos terminales y el software adecuado se mencionan:

• Sistemas CAD (diseño mediante computador) para PCs.

• Actualización y manipulación de información en forma rápida.

• Mensajes de alarma.

• Ejecución simultánea de tareas.

• Pantallas sensibles al tacto (se realizan cambios en línea directamente sobre la pantalla).

• Edición y documentación de programas.

• Despliegue de gráficos a colores típicos (vista general, vista detalle, trend, estados).

• Conexión a unidades de almacenamiento masivo (superiores a 20 Mbyte).

DIRECCIONAMIENTO DE ENTRADA/SALIDAS.

La memoria de trabajo de la mayoría de los PLC se halla compuesta por dispositivos de tipo NVRAM (RAM no volátil), y la relación entre las entradas físicas y las direcciones lógicas de los ptos. y bobinas internas dependen, principalmente, de la distribución de estas memorias. Cada fabricante a diseñado, según la arquitectura y capacidades de manejo de ptos de I/Os,, formas diversas de hacer referencia en los programas al pto que desea sensar o activar, pero todos ellos utilizan nomenclaturas similares, diferenciándose fundamentalmente por la estructura de la memoria.

PROGRAMACIÓN DE UN PLC

El programa de usuario esta formado por la reunión de todas las instrucciones programadas y las convencionales para el tratamiento de las señales, que tienen que ser controladas en el proceso, de acuerdo a las necesidades de los trabajos a realizar.

El programa de usuario debe ser organizado utilizando bloques funcionales o módulos, que corresponden a un bloque cerrado que constituye una función completa e individualizando cada organismo o unidad de proceso.

Mediante la organización del programa, se determina cuáles y en que orden de los módulos realizados por el usuario, se tienen que ejecutar. Para ello se programa en forma estructurada, de acuerdo al siguiente esquema:

SISTEMA DE NUMERACIÓN

El sistema de numeración decimal, con el que nosotros trabajamos normalmente, necesita para la presentación de valores numéricos (números) 10 cifras, es decir, las cifras comprendidas entre 0 y 9. Con estas cifras se forman los números en el sistema de numeración decimal. Las cifras se encuentran en los números unas tras otras, con la misma disposición que las letras en las palabras.

Las cifras solas no son suficientes. En la disposición de las cifras, para formar los números, es importante la situación que cada una ocupa. Según la posición dentro del número, cada cifra tiene diferente valor, el llamado “valor de posición” Estos valores de posición son potencias de 10 en el sistema decimal. Al 10 se le llama, por tanto, la "base" del sistema de numeración decimal. La posición de la cifra dentro del número nos indica el “valor de posición” La suma de todos los productos de cifras y valores de posición nos da el valor numérico.

Este sistema para valorar los números se llama "sistema de valoración por posición". Se pueden formar sistemas de numeración con cualquier base. Los sistemas de numeración más conocidos son el sistema binario (base 2), el sistema octal (base 8) y el sistema hexadecimal (base 16).

El sistema de numeración binario es especialmente apropiado para la representación de números con la ayuda de aparatos electrónicos (por ejemplo ordenadores). La base de este sistema de numeración es 2. Tiene, por tanto solamente dos cifras, 0 y 1. Estas cifras se pueden representar de forma simple, por medio de estados, por ejemplo “tensión no disponible” y “tensión disponible”.

Si se tratan estos estados de forma individual y sin valoración de sus magnitudes, se hablará de "valores binarios", por ejemplo estado de señal "0" y estado de señal “1”. La combinación de estos valores se denomina "álgebra de conmutación" y sus leyes, forman lo que se llama “álgebra booleana”.

Se habla de "valores digitales" cuando hay que valorar las cifras 0 y 1. El sistema de numeración binario está constituido de forma semejante al sistema de numeración decimal. El “valor de posición” de las cifras está determinado por las potencias de la base del sistema de numeración, es decir, las potencias de 2. Las cifras indican si el "valor de posición" existe (cifra 1), o si no existe (cifra 0).

Diagrama Escalera:

El diagrama escalera o lógica escalera es un concurso pre-programación altamente gráfico y fácil de usar que usa relé como simbología equivalente. Los componentes mayores de que se compone son segmentos relés y elementos.

Segmentos:

Un programa realizado en diagrama escalera es un conjunto de segmentos. El número de segmentos puede ser agua o menor al número de I/O drops, nunca mayor, un segmento esta hecho de redes las cuales estarán limitadas por la memoria disponible del usuario y del tiempo de la CPU y de la escalera (250 ms).

Redes:

La red es un pequeño diagrama escalera compuesto por una barrera de fuerza en su izquierda, y una barrera no desplegada por convención a su derecha. Cada red contiene 7 lilas y 11 columnas.

Caracteristicas del lengueje C y RLL:

Lenjuaje C

• Programación flexible que permite resolver un problema de diversas formas. Con frecuencia un programador novato puede sentirse abrumado con las posibilidades.

• Habilidad de enfocar la ejecución en una pequeña sección de código. Esto es importante para aplicaciones donde ciertas funciones no son realizadas en su totalidad o son ignoradas.

• Menos instuitivo para los principiantes y un poco más complicado de aprender que el RLL.

• Un juego basico de instrucciones pued ser aprndido con rapidez, pero los aspectos más complicados del lenguaje pueden ser bastantes confusos incluso para los programadores con exelencia moderada.

Lenguaje de contactos (RLL).

• Bastante restrictivo, de forma que los problemas simples casi siempre se resuelven por si solos.

• Ejecutada cada sección secuencialmente por cada ciclo. No existe posibilidad de no ejecutar codigo.

• Puede ser aprendido con relativa rapidez.

• Diseño para realizar una tarea particular, realizando la tarea correctamante.

APLICACIONES.

En este punto se mostrara algunas de las aplicaciónes mas usadas de los diversos problemas a los que se puede aplicar un PLC.

1. SISTEMA DE PROGRAMACIÓN CON CONTROL DE TRAYECTORIA (PLC)

(HOLZHER)

Este sistema sobrepasa las normas de excelencia del enchapado ya que ofrece un absoluto control de la consistencia y calidad del producto final. Puede resolverse una infinidad de problemas existentes en el proceso de enchapado, así como realizar cualquier cambio en el proceso sólo seleccionando botones en la pantalla.

El sistema PLC permite llamar individualmente un display de funciones para ejecutar: cambios, revisión de status o parámetros y resolver problemas rápidamente.

Beneficios:

• Suficiente memoria para todos sus programas, con capacidad de guardar todas las aplicaciones necesarias de su enchapadora de cantos.

• Sistema de programación con control de trayectoria (PLC) uniforme de hardware y software para todos los modelos, comenzando con la enchapadora 1436SE/PVC a la Triathlon y Aceord.

• Eliminación del tiempo de preparación, seleccionando el programa ya listo lo cual acelera el tiempo de producción.

• Automático, activación de unidad simultánea para cambio instantáneo eliminando el tiempo de preparación.

• Los displays gráficos para el funcionamiento y la posición de las unidades son simples de leer.

• El PLC permite llamar individualmente un display de funciones para la revisión de status o displays de parámetros.

• Capacidad de operación manual. No hay necesidad de escribir un programa nuevo.

• Programa operativo amigable que le permite modificar, guardar y llamar sus programas de aplicación para enchapar.

• Display multinea.

• Activación/ carga inmediata del último programa ejecutado después de prender el interruptor principal.

• Información operativa disponible en texto claro como: tiempo total de uso de la máquina, cantidad total de pies/metros procesada.

• Avisos de error y conducción del usuario indicados en pantalla como comentario.

• Ajuste de altura automático del puente opresor adecuado al espesor del material a enchapar.

• Eliminación de interruptores y ajustes del carril alimentador.

• Precisión constante en todas las diferentes aplicaciones.

• Menos necesidad de ciertas habilidades operativas.

• El producto final es consistente y de alta calidad.

Start-up Selección de programa Altura del puente Velocidad de avance

(Inicio)

Fresado previo Cargador Caldeo Prensor

Retestar Fresar Rascador Redondeador

APLICACIÓN DE CONTROL A UN SISTEMA DE DESTILACIÓN

Como un ejemplo de los diagramas escaleras que caracterizan a los PLC, consideramos un tipo simple de sistemas entrelazados que puede ser usado con una columna de destilación. La figura 2.1 muestra una columna que ha sido equipada para indicar una baja condición de alimentación (por ej. Una falla en la alimentación de la bomba), altas temperaturas y gran diferencia de presión. Para simplificar el proceso, 3 líneas de caudal (destilado, descarga, y vapor a los rehervidores) han sido provistos de válvulas ON-OFF separadas, las que pueden ser utilizadas para cortar el flujo de productos o calor a la columna de destilación.

Figura 2.1

Las siguientes operaciones se requieren para una operación segura:

• Si el flujo de calor cae a un valor predeterminado Fmín, entonces los caudales de destilación y de descarga de residuos podrían cortarse al operar las válvulas S1 yS2.

• Si el flujo de alimentación esta bajo Fmín o si la columna de presión diferencial DP excede el valor predeterminado Dpmáx o si las temperaturas de la descarga exceden un valor Tmáx, entonces el caudal de vapor a la columna debe ser cortado operando la válvula S3.

La figura 2.2 muestra el diagrama escalera que representa los lazos requeridos. Los primeros dos "escalones" representan la condición 1. Como R1 es accionado durante la operación normal, el diagrama indica que S1 debe ser accionado cuando R1 no es accionado. La figura 2.3 muestra la tradicional representación Boleana de la operación lógica complementaria expresada en el símbolo del relay R1. El tercer escalón en el diagrama ilustra el OR-lógico de la condición requerida 2. Aquí, si R1 no es accionado o si R2 (o R3) es accionado, S3 será accionada. La figura 2.4 muestra el símbolo Boleano para esta condición OR-lógica. Notar que estos ejemplos simplificados no se involucran explícitamente con modos operacionales libres de falla. Tampoco ilustra el uso de las secuencias lógicas que pueden ser difíciles de representar en los tradicionales diagramas escalera. Puede ser necesario accionar la válvula de vapor inmediatamente debido a retrasos térmicos en el rehervidor mientrs las válvulas de flujos de destilados y interiores pueden ser accionados después de cierto tiempo de retraso predeterminado.

Figura 2.2 Figura2.3 Figura 2.4

PROCESOS DE MEZCLADO

Procesos de mezclado, aquellos con alimentación y caudales discontinuos, requieren una inusual cantidad de lógica y secuencias para su control. Es por ello, que se adaptan bien a las características de los PLC.

Procesos de mezcla (incluyendo cámaras de reacción, unidades de destilación, molinos de mezcla, cristalizadores y otras unidades separadoras), son usados preferentemente para unidades de caudal continuo, especialmente cuando pequeñas cantidades de productos especiales son requeridas. En polimerización de emulsiones o cristalización, las unidades de mazcla proveen un mejor control de tamaño de la distribución.

La figura 3.1 ilustra un reactorde mezcla esquemáticamente. La figura 3.2 muestra un ciclo de mezcla característico consistente en (1) la carga (secuencial) de cada uno de los 3 reactantes, (2) secuencias de calentamiento, operación y enfriamiento y (3) descarga de la mezcla producida.

Las características más importantes de los procedimientos del proceso de mezcla son:

• Operaciones intermitentes son más frecuentes que operaciones continuas. Típicamente, un ciclo consistiría en accionamiento, operación, detención, limpieza, y fases de cambio.

• Como consecuencia de lo anterior, son muy importantes las secuencias del proceso de mezcla. Además el amplio uso de actuadores de dos-estados (bombas ON-OFF, válvulas abiertas-cerradas) y elementos de medición de dos-estados (el reactor lleno o no) requiere de una considerable cantidad de lógica, particularmente en entrelazamiento de equipos.

Figura 3.1

APLICACIÓN A UN CONTROLADOR DE RIEGO

El controlador programable controla el regado de un campo teniendo en cuenta varios factores que son:

• Cantidad de agua de un depósito abastecido con lluvia teniendo en cuenta el índice de pluviosidad minuto a minuto.

• La hora del día, con el fin de realizar el regado a las horas más favorables, que son aquellas en las que la evaporación es menor.

• La hora del último regado, con el fin de espaciarlos lo necesario y suficiente.

Esto se hace mediante un sistema que controlará la cantidad de agua que cae en base al tiempo (1 entrada). Se usa una salida de relé para control de apertura y cierre de la válvula del depósito (1 salida relé). El resto será control del reloj en tiempo real de que dispone el equipo y el programa que lo maneja.

Ejecución del programa de usuario.

Imagen de las entradas

Imagen de las salidas

WATCHDOG

Entradas

Salidas