Pasos en el diseño del sistema PLC
En un mundo donde la automatización se ha convertido en el corazón de la eficiencia industrial, el diseño de sistemas de Controlador Lógico Programable (PLC) emerge como una disciplina esencial para ingenieros y técnicos. Pero, ¿qué pasos son necesarios para crear un sistema PLC eficaz que optimice procesos y minimice errores? En este artículo, exploraremos los elementos clave que guían el diseño de un sistema PLC, desde la definición de requisitos hasta la implementación y pruebas. Acompáñanos en este viaje por la sinfonía de la lógica y la tecnología, donde cada paso es crucial para alcanzar la excelencia en la automatización industrial. ¡Descubramos juntos cómo transformar ideas en soluciones efectivas!
El diseño del sistema PLC, o Controlador Lógico Programable, es un proceso esencial para garantizar el funcionamiento óptimo de diferentes sistemas y procesos industriales. En este artículo, te brindaremos una guía completa sobre los pasos a seguir en el diseño de un sistema PLC, desde la identificación de las necesidades hasta la programación y puesta en marcha. Si estás interesado en aprender sobre el fascinante mundo de la automatización industrial, ¡este artículo es para ti!
Este artículo describe los pasos principales en el diseño del sistema PLC. Controladores lógicos programables Los PLC son un componente importante en la automatización industrial y se consideran en el nivel L1 de la automatización industrial. El PLC procesa las E/S de campo y funciona de acuerdo con la lógica escrita en él.
Sin el PLC, no es posible trabajar en niveles superiores como redes en la nube o IoT. Esto se debe a que las redes en la nube o IoT no pueden funcionar con dispositivos de campo y obtener datos de ellos. Por lo tanto, se debe tener cuidado al diseñar correctamente un sistema PLC. Hay algunos procedimientos, consideraciones y factores que deben tenerse en cuenta antes de elegir un sistema PLC.
Diseño del sistema PLC
Algunos pasos comunes que son cruciales para el diseño de PLC son:
>Ahora, discutiremos los pasos en el diseño del sistema PLC.
1. Especificaciones ambientales
Todos los dispositivos eléctricos tienen cierta cantidad de restricciones de diseño ambiental. Los PLC también son un tipo de dispositivo electrónico y los componentes de los PLC son muy sensibles a los efectos ambientales. Por lo tanto, es importante ver que no se produzca ningún daño debido a ningún efecto ambiental anormal. El PLC debe poder realizar las funciones que se mencionan en el catálogo.
Algunos factores ambientales básicos que deben tenerse en cuenta son la temperatura ambiente (durante el funcionamiento y el almacenamiento), la humedad relativa, la altitud de funcionamiento y el estrés mecánico, por ejemplo, las vibraciones.
El PLC instalado debe cumplir con las especificaciones ambientales cercanas. Cuando la temperatura está fuera del rango de funcionamiento, ya sea extremadamente caliente o fría, se recomienda utilizar un PLC resistente que cumpla con las especificaciones dadas. Algunos equipos de apoyo, como ventiladores, acondicionadores de aire, calentadores, etc., se pueden usar cuando se usa PLC en dicho entorno.
2. Puesta a tierra y puesta a tierra
La puesta a tierra y la conexión a tierra son aspectos cruciales del diseño de un sistema PLC. Si hay una conexión a tierra incorrecta, puede provocar peligros físicos, daños en los equipos eléctricos y pérdida de vidas. En un PLC, hay puntos de conexión a tierra en la fuente de alimentación y en los terminales de entrada y salida. Durante la instalación del panel del PLC, es importante asegurarse de que la tierra esté conectada en todos y cada uno de los puntos disponibles.
Hay dos tipos de puesta a tierra en un panel de PLC. Son tierra de instrumento y tierra de potencia. La tarjeta de entrada y salida del PLC debe conectarse a la puesta a tierra del instrumento. No deben conectarse a la puesta a tierra de energía. Hay que tener en cuenta que la tensión entre tierra y neutro siempre debe ser inferior a 0,5V.
3. Preocupaciones de seguridad
La preocupación por la seguridad es muy importante en el diseño del sistema PLC. En una industria, un PLC se ocupará de muchos dispositivos de campo críticos. Por lo tanto, es muy importante tener en cuenta el aspecto de seguridad. El PLC debe programarse de tal manera que se deban asignar salidas digitales para una sirena, una lámpara de falla, una lámpara de torre y un zumbador. Esto alertará al operador cada vez que haya una falla.
Se recomienda realizar una revisión de seguridad en el sitio real para verificar si puede verse afectado por algún peligro mecánico, ambiental, térmico, eléctrico o químico o no.
Los PLC de seguridad también están disponibles. Estos tienen funcionalidades de nivel de integridad de seguridad que se ocupan de diferentes tipos de seguridad de E/S y seguridad de programación. Pueden detectar permutaciones y combinaciones de fallas para apagar el sistema de manera segura.
Además, en función de la criticidad del proceso, se encuentran disponibles diferentes PLC con diferentes tiempos de exploración.
4. Redes
Un PLC necesita lidiar con comunicaciones externas con dispositivos de terceros o del mismo fabricante en algún otro punto. Para que la comunicación brinde más flexibilidad en el manejo de datos, utilizamos muchos protocolos en la comunicación con dispositivos de campo, por ejemplo, SCADA. Por lo tanto, la creación de redes
La comunicación puede ser sensible al ruido o a otras perturbaciones eléctricas, por lo que es importante elegir correctamente el cable con blindaje. En un protocolo Ethernet, se recomienda proporcionar un conmutador concentrador Ethernet en el panel, ya sea administrado o no administrado. Esto se hace para que muchas personas puedan usar sus datos.
5. Dispositivos de campo y recuento de E/S
Cuando se elige un PLC, el número de IO y los tipos de instrumentos de campo ya se tienen en cuenta. Se requiere un conocimiento adecuado del voltaje y la corriente para trabajar con dispositivos de campo. En base a esto, se deciden el PLC requerido y la longitud del cableado. Cabe señalar que siempre es recomendable considerar un mínimo del 20% de repuesto en los recuentos de IO. Esto brinda flexibilidad en el caso de adiciones en el tiempo del fin en los IO.
En caso de que la distancia entre el PLC y el dispositivo de campo sea mayor o si el PLC se instalará en un área peligrosa, también se instalarán barreras y aisladores dentro del panel. En el caso de las E/S analógicas, se utilizan cables debidamente blindados porque son más propensos al ruido.
6. Agrupación de Dispositivos
En un PLC, se realiza una agrupación adecuada de dispositivos de acuerdo con el nivel de voltaje en el panel del PLC durante el diseño. Esto asegurará que los dispositivos de CA y CC estén agrupados por separado, por ejemplo, disyuntores, relés, tableros de terminales, fuentes de alimentación y transformadores.
Se recomienda mantener estos grupos separados y no mezclarlos. Además, el disyuntor no debe mantenerse cerca del PLC. Es mejor mantener el aislamiento entre los dispositivos del mismo nivel de voltaje.
Por lo tanto, la solución de problemas será más fácil y se pueden reducir el rendimiento y el ruido no deseados en el panel. Cuando un dispositivo de CA y CC se separan y agrupan, el panel se ve más atractivo. También se vuelve más fácil identificar todos y cada uno de los dispositivos correctamente.
7. Cableado de campo basado en el nivel de voltaje
En un panel de PLC, los voltajes de CA y CC coexisten. Cuando un dispositivo de campo en particular es alimentado por una fuente de energía separada, debe asegurarse de usar el punto común para trabajar con él. Se debe tener cuidado para que las señales de campo comunes no deseadas se mezclen, de lo contrario, pueden dañar el PLC o el dispositivo de campo.
8. Complejidad y redundancia del programa PLC
El factor de redundancia debe tenerse en cuenta al diseñar un PLC. El PLC debe elegirse en consecuencia. Además, el PLC debe poder realizar la tarea en el tiempo de exploración, la memoria y la redundancia necesarios.
Conceptos básicos de programación
La CPU del PLC ejecutará dos programas diferentes. Ellos son:
- Sistema operativo
- programa de usuario
Sistema operativo
El sistema operativo realiza la función de organizar todas las funciones, operaciones y secuencias de la CPU que no están asociadas con una tarea de control. Algunas tareas de un sistema operativo incluyen:
- Manejo de un reinicio en caliente y un reinicio en caliente
- Actualización y salida de las tabletas de imagen de proceso de entrada y salida
- Ejecutar el programa de usuario
- Detectar y llamar a las interrupciones.
- Administrar las áreas de memoria
- Establece la comunicación de los dispositivos programables
programa de usuario
El programa de usuario es una combinación de muchas funciones que se requieren para procesar una tarea automatizada. Este debe ser creado por el usuario y debe descargarse a la CPU del PLC. El programa de usuario realiza las siguientes tareas:
- Inicialización de todas las condiciones para iniciar la tarea especificada.
- La lectura y evaluación de todas las señales de entrada binarias y analógicas.
- La especificación de señales de salida a todas las señales de salida binarias y analógicas.
- La ejecución de interrupciones y manejo de errores.
Hay muchos PLC que van desde pequeños hasta PLC de gama alta. Todos los fabricantes de PLC tienen su propio software dedicado para programar y configurar el hardware del PLC. El lenguaje de programación del PLC varía según los fabricantes. Algunos de estos fabricantes tienen lenguajes de programación comunes y otros tienen lenguajes diferentes. Estos lenguajes son de dos tipos. Ellos son:
- lenguaje textual
- Lista de instrucciones (IL)
- Texto estructurado (ST)
- Lenguaje gráfico
- Diagramas de escalera (LD)
- Diagramas de bloques de funciones (FBD)
- Gráfico de función secuencial (SFC)
Los lenguajes gráficos se prefieren en comparación con los lenguajes de texto para programar un PLC porque tienen características de programación simples y convenientes. Hay algunas funciones necesarias y bloques funcionales que están presentes en la biblioteca estándar de todo el software de PLC. Hay temporizadores y contadores, comparadores, cadenas; funciones numéricas, aritméticas, de desplazamiento de bits y de llamada, etc. en los bloques funcionales.
Esto es todo sobre el diseño del sistema PLC.
Pasos en el Diseño del Sistema PLC
En un mundo donde la automatización se ha convertido en el corazón de la eficiencia industrial, el diseño de sistemas de Controlador Lógico Programable (PLC) es esencial para ingenieros y técnicos. Aquí exploraremos los pasos fundamentales para crear un sistema PLC eficaz que optimice procesos y minimice errores.
Pasos en el Diseño de un Sistema PLC
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Identificación de Requisitos:
Es importante establecer qué se necesita del sistema PLC. Esto incluye el tipo de procesos que se van a automatizar y las especificaciones técnicas necesarias para cumplir con esos procesos.
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Selección de Componentes:
Elegir los componentes adecuados, incluyendo el tipo y modelo del PLC, módulos de E/S, y otros accesorios que puedan ser necesarios para la implementación.
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Dibujo del Diseño:
Realizar un diagrama de la arquitectura del sistema, mostrando cómo se conectarán todos los componentes y dispositivos de campo.
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Definición de la Lógica:
Desarrollar la lógica de control que el PLC seguirá. Esto incluye la programación de rutinas específicas que interpreten las señales de entrada y controlen las salidas adecuadamente.
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Prueba y Validación:
Una vez que el sistema esté configurado, se debe realizar una serie de pruebas para asegurarse de que funcionará como se espera en condiciones reales.
Consideraciones Importantes en el Diseño de un Sistema PLC
Además de los pasos mencionados, es crucial considerar otros factores que pueden afectar la eficacia del sistema PLC:
- Especificaciones Ambientales: Asegurarse de que el PLC funcione dentro de las condiciones ambientales adecuadas para evitar daños por temperatura, humedad y vibraciones.
- Puesta a Tierra: Implementar una correcta conexión a tierra para prevenir fallas eléctricas y garantizar la seguridad operativa.
- Seguridad: Incluir mecanismos de seguridad como alarmas y sistemas de apagado en caso de mal funcionamiento.
- Redes de Comunicación: Definir cómo el PLC se comunicará con otros dispositivos, utilizando protocolos confiables para garantizar la integridad de los datos.
- Agrupación y Cableado de Dispositivos: Agrupar dispositivos según su función y cuidar el cableado para prevenir interferencias.
- Complejidad del Programa: Considerar la complejidad y la redundancia necesaria en el programa del PLC para adaptarse a futuras extensiones.
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿Qué es un PLC y para qué se utiliza?
Un PLC, o Controlador Lógico Programable, es un dispositivo utilizado en la automatización industrial para controlar máquinas y procesos. Se programa para ejecutar una serie de instrucciones que reaccionan a las señales de entrada y controlan las salidas.
¿Cuáles son los beneficios de usar un PLC?
Los PLC ofrecen flexibilidad, escalabilidad y facilidad de diagnóstico en comparación con los sistemas de control tradicionales. Permiten una rápida adaptación de los procesos industriales y facilitan la integración con otros sistemas de automatización.
¿Cómo se selecciona el PLC adecuado?
La selección del PLC adecuado depende de factores como el número de entradas/salidas, el tipo de señales (analógicas o digitales), el entorno de trabajo, y las necesidades específicas del proceso que se va a controlar.