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3. Características técnicas de los autómatas programables, pantallas táctiles y paneles de operador

Los autómatas programables, de forma similar a cualquier otro equipo, se agrupan por familias y a su vez por modelos. Esta agrupación se realiza en base a una serie de características, de carácter técnico, que son comunes a todos los equipos de la gama, y que estas se van ampliando según aumentan las prestaciones de los PLC. Las características técnicas permiten evaluar y seleccionar el autómata más ajustado al proceso productivo a controlar.


Nota

La expresión características técnicas recoge todas las especificaciones técnicas, funcionales y físicas que definen a un equipo. Este grupo puede ser ampliado incluyendo cualquier aspecto cualitativo y cuantitativo que el fabricante estime conveniente para definir mejor su producto.

3.1. Autómatas programables

Con carácter general, el autómata programable presenta una serie de características fundamentales respecto de otras fórmulas de automatización, que son las siguientes:

1 Confiabilidad: realizado el programa de control y verificado de que está libre de errores, este puede transferirse sin dificultad hacia otros PLC. Esto reduce los tiempos de programación y la localización y corrección de errores, aumentando la confiabilidad. El cableado lógico simbólicamente corresponde al programa, por lo que el cableado físico necesario será el de los módulos de entrada/salida (E/S) y el de alimentación eléctrica.

2 Flexibilidad: si el programa tiene que ser modificado, puede hacerse presionando unas cuantas teclas. De esta forma, el fabricante del PLC puede actualizar el sistema sin dificultades, enviando un nuevo programa, sin necesidad de enviar un operario. Los usuarios finales pueden alterar el programa desde su puesto de trabajo. El fabricante del PLC puede imponer características de seguridad que impidan que al usuario final pueda modificar el programa.

3 Comunicaciones: la comunicación mediante el uso de protocolos e interfaces de operador, con otros PLC u ordenadores, facilita la recogida e intercambio de información.

4 Velocidad: el número de operaciones que puede realizar el PLC es directamente proporcional a la velocidad con que el PLC procese los datos. Muchas aplicaciones de automatización necesitan de la capacidad de respuesta rápida por parte del propio PLC.

5 Diagnóstico: la capacidad para autodiagnóstico del PLC, así como el diagnóstico de errores en los dispositivos de programación permite al usuario detectar y corregir fácilmente los problemas detectados a nivel de programa y de conexionado de equipos. De acuerdo a esto, la calidad del sistema de control aumenta proporcionalmente.


Actividades

8. De las características fundamentales que presenta un autómata programable, ¿cuáles considera imprescindibles? Justifique su respuesta.

Con carácter específico el autómata dispone de unas características técnicas intrínsecas del PLC que son función directa de los diferentes componentes que lo componen. La mayoría de estas características se ven reflejadas tal cual como criterios cualitativos. De esta forma se pueden citar los siguientes:

1 Ciclo de scan o de ejecución: mide el tiempo que el autómata emplea en ejecutar una instrucción o un kb de instrucciones (un kilobyte equivale a 1024 bytes). Depende directamente del tipo de CPU del equipo y de la velocidad con que procesa la CPU los datos.

2 Capacidad de E/S: determina el número de entradas salidas que dispone un PLC, por tanto fija la capacidad del PLC para conectarse con el proceso.

3 Bloques funcionales: indica los bloques (contadores, temporizadores, marcas internas, etc.) que la CPU puede utilizar, cantidad disponible y tamaño que ocupan en la memoria.

4 Módulos especiales o funcionales: en algunos procesos se necesitan acciones de control especiales, como el posicionamiento de ejes, el control de procesos continuos, etc., que el autómata no puede controlar directamente, por lo que el autómata debe estar preparado para que se añadan módulos especiales que permitan realizar dichas acciones.

5 Memoria de programa de usuario: indica el tamaño de la memoria del autómata programable, y de forma similar a la utilizada en los ordenadores, la unidad de medida de la memoria es el byte o múltiplos de este.

6 Conjunto de instrucciones: define el tipo de instrucciones que el PLC es capaz de ejecutar, y que depende del tipo y modelo de PLC, por lo que todos los PLC no tienen el mismo juego de instrucciones, por ejemplo las instrucciones para realizar operaciones en coma flotante no están presentes en un PLC de gama baja. Esto determina la potencia de control del PLC a la hora de realizar el proceso de control.

7 Velocidad de ejecución de operaciones básicas y especiales: determina el tiempo que tarda la CPU en ejecutar instrucciones de tipo booleano, transferencia, aritméticas, etc.

8 Capacidad de comunicación: indicará la capacidad que dispone el autómata para comunicarse con otros autómatas y/o módulos de entradas/salidas.

9 Dispositivos periféricos: son los dispositivos auxiliares que solo son necesarios en tareas secundarias, como programadoras, impresoras, dispositivos de almacenamiento, etc.


Ejemplo

En la siguiente imagen se muestran las características técnicas de un PLC compacto de un fabricante de origen japonés.


CP1H-Y20DT-DCP1H-XA40DCP1H-X40DCP1L-M60DCP1L-M40DCP1L-M30DCP1L-L20D
12 entradas 8 salidas24 entradas 16 salidas24 entradas 16 salidas36 entradas 24 salidas24 entradas 16 salidas18 entradas 12 salidas12 entradas 8 salidas
Fuente de alimentación de CANo
Fuente de alimentación de CC
Salidas reléNoSí (solo modelo de CA)Sí (solo modelo de CA)
Salidas transistorSí (solo NPN/Sinking)Sí (solo modelo de CC)Sí (solo modelo de CC)
Capacidad de E/S30032018016015060
Entradas de alta velocidad444
1 MHz como máximo100 kHz como máximo100 kHz como máximo
Salidas de pulsos4 ejes4 ejes2 ejes
1 MHz como máximo100 kHz como máximo100 kHz como máximo
Modelos con salidas transistor solamente
Comunicaciones serieSe pueden añadir dos puertos serieSe pueden añadir dos puertos serieSe puede añadir un puerto serie
Tarjeta opcional LCD
E/S analógica incorporadaNo4 entradas, 2 salidasNoNo
Potenciómetro analógicoSí (x 1)Sí (x 1)Sí 0(1)
Entrada de configuración analógica externa (resolución 256)
Casete de memoria
Bloques de función (diagramas de relés o lenguaje IL)
Posicionamiento del variadorNo
Display de 7 segmentosNo
Capacidad de programa20 K pasos10 K pasos5 K pasos
Capacidad de memoria de datos32 K canales32 K canales10 K canales
Velocidad de procesador0,1 microsegundos / instrucción LD, 0,3 microsegundos / instrucción MOV0,55 microsegundos / instrucción LD, 1,84 microsegundos / instrucción MOV
Reloj de tiempo real
Terminales extraíbles

3.2. Selección de Autómatas programables

Una vez que se han visto las características importantes que definirá el PLC requerido por su aplicación, puede surgir la necesidad de determinar algún método que permita concretar la forma de poder seleccionar el PLC. La mayoría de los fabricantes suelen ofrecer métodos basados en organigramas o tablas que permitan al usuario la selección, pero enfocados a sus respectivos modelos y en muchas situaciones a gamas concretas de productos.

En algunas revistas o webs del sector de automatización suelen publicarse artículos o comentarios al respecto, lo que lleva a ofrecer alguna muestra de ello. La tabla siguiente es un ejemplo de ello.





Aplicación práctica

La empresa Maderas Sobrantes S. A. (MASOSA) está automatizando su sistema productivo. Dispone de una máquina de cantoneado de madera cuyo control está realizado empleando lógica cableada, por lo que debe ser sustituido por otro control basado en lógica programable (PLC). MASOSA facilita el proyecto que define el sistema de automatización. A continuación, se describen el pliego de condiciones técnicas y el proceso de control. De acuerdo a esta información, seleccione los modelos de PLC más adecuados.

El pliego de condiciones técnicas indicado en el proyecto presenta las siguientes condiciones:

1 Para la selección del PLC se utilizará la siguiente información técnica correspondiente a los manuales técnicos y de producto de los PLC.


FABRICANTE A
CPILZ01CPILZ02CPILZ03CPILZ04
Números de E/S digitales36 entradas 24 salidas24 entradas 16 salidas18 entradas 12 salidas12 entradas 8 salidas
Fuente de alimentación de CA
Fuente de alimentación de CC
Salidas relé
Salidas tranSístor
Capacidad de E/S18016015060
Entradas de alta velocidad4 100 kHz como máximo
Salidas de pulsos2 ejes 100 kHz como máximo Modelos con salidas transístor solamente
Comunicación serieSe pueden añadir dos puertos seriesSe puede añadir un puerto serie
Tarjeta opcional LCD
E/S analógica incorporadaNo
Potenciómetro analógicoSí (x1)Sí (x 1)
Entrada de configuración analógica externa (Resolución 256)
Casete de memoria
Bloques de función (diagramas de relés o lenguaje de texto estructura)
PoSícionamiento del variador
Display de 7 segmentosNo
Capacidad de programa10 K pasos5 K pasos
Capacidad de memoria de datos32 K canales10 K canales
Velocidad de proceso0,55 micorsegundos/instrucción U. 1,84 microsegundoss/instrucción MOV
Reloj de tiempo real
Terminales extraibles
Unidades expansoras CP1W/CPM1ASí (máximo 3)Sí (máximo 1)
E/S especiales y unidades de bus de in de la serie CJNoNo


Fabricante B
CPU × 01CPU × 02CPU × 03CPU × 04CPU × 05
DimenSíones fíSícas (mm)90 × 80 × 6290 × 80 × 62120.5 × 80 × 62140 × 80 × 62190 × 80 × 62
Memoria del programa: con edición en runtime Sín edición en runtime 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 8192 bytes 12288 bytes 12288 bytes 16384 bytes 16384 bytes 25576 bytes
Memoria de datos2048 bytes2048 bytes8192 bytes16384 bytes10240 bytes 24 E/16 S
Memoria de backup50 horas (tip.)50 horas (tip.)100 horas (tip.)100 horas (tip.)100 horas (tip.)
E/S integradas Digitales Analógicas6 E/4 S8 E/6 S14 E/10 S14 E/10 S24 E/16 S
Módulos de ampliación0 módulos2 módulos7 módulos7 módulos7 módulos
Contadores rápidos Fase Símple Dos fases 4 a 30 kHz 2 a 20 kHz 4 a 30 kHz 2 a 20 kHz 6 a 30 kHz 4 a 20 kHz 4 a 30 kHz 2 a 200 kHz 3 a 20 kHz 1 a 1W kHz 6 a 30 kHz 4 a 20 kHz
Salidas de impulsos (DC)2 a 20 kHz2 a 20 kHz2 a 20 kHz2 a 100 kHza 20 kHz
Potenciómetros analógicos1122
Reloj de tiempo realCartuchoCartuchoIncorporadoIncorporadoIncorporado
Puertos de comunicación1 RS-4851 RS-4851 RS-4852 RS-4852 RS-485
Aritmética en coma flotante
Tamaño de la imagen de E/S digitales256 (128 E/128 S)
Velocidad de ejecución booleana0,22 microsegundos/operación

1 El proceso de control queda definido por la siguiente tabla.


Datos del control del proceso
Acción a realizarTipo de señal frecida por el sensorTipo de carga
Detección de objeto sobre carro de desplazamientoon/off
Detección de funcionamiento de carro de desplazamientoon/off
Detección de funcionamiento de rollo de cantoneraon/off
Detección de ajuste de tabón de madera y cantoneraon/off
Detección de entrada en cámara de calentamientoon/off
Detección de funcionamiento de plancha calefactoraon/off
Detección de la medida de corte de sobranteon/off
Detención del carro de desplazamientoon/off
Detención rollo de cantoneraon/off
Pulsadores de marcha, paro y emergenciaon/off
Funcionamiento del motor del carro de desplazamientoMotor eléctrico
Funcionamiento del motor de la cantoneraMotor eléctrico
Funcionamiento de la plancha calefactoraResistencia eléctrica

SOLUCIÓN

Para resolver esta aplicación práctica, se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones:

1 Tal y como se ha visto en este capítulo, los sensores se conectarán a las entradas del PLC y las cargas a la salida.

2 Utilizando la tabla donde se reflejan los datos de control del proceso, se determina el número de entradas/salidas necesarias para el PLC. En función del tipo de señal que ofrece el sensor se determina si es de tipo digital o analógica.

En base a ellos, se realiza la tabla de entradas/salidas siguiente:


Nº ENTRADASNº SALIDASTIPO
9Digital (on/off)
3Pulsadores (digital on/off)
3Digital (on/off) (motores y plancha)

1 De la tabla entradas/salidas, se observa que se necesita que el PLC disponga de 12 entradas y 3 salidas.

2 De accede a la información técnica facilitada sobre los fabricantes A y B, y se localiza qué modelos de PLC tienen igual o mayor número de entradas y salidas de los indicados en la tabla entradas/salidas.

Por tanto los modelos adecuados son:

1 Del fabricante A: CPILZ04

2 Del fabricante B: CPUx03

3.3. Pantallas táctiles y paneles de operador

La gama de pantallas de visualización y paneles de operación es lo bastante amplia como para cubrir todo tipo de aplicaciones, por lo que es necesario recurrir a los catálogos de producto de cada fabricante para poder ver las características de cada una de ellas y su posible aplicación.

Determinar las características técnicas necesarias en función cada aplicación, no es objeto de este manual, por lo que en este apartado, se citarán las características más determinantes que presentan cada tipo de dispositivo.

Tanto en las pantallas de visualización como en los paneles de operador, la forma de presentar la información está basada en un display que estará determinado por su tamaño, tecnología de fabricación, colores disponibles, formas de presentar los caracteres y símbolos gráficos y sensibilidad al tacto, entre otros aspectos técnicos.

Asimismo, estos dispositivos tienen como características de tipo técnico las diversas formas de montaje o instalación, herramientas de trabajo disponibles (funciones complementarias, gestión de eventos, etc.) además de los correspondientes parámetros eléctricos (consumo eléctrico, tensión de trabajo, etc.).

Por otro lado, estos dispositivos pueden disponer de prestaciones que se refieren a la disponibilidad de teclado, tratamiento de la información, formas de comunicaciones, etc.

Cuando la pantalla de visualización está basada en un display y un ordenador o computador embebido, esta estará caracterizada, además de las características citadas anteriormente, por los datos técnicos correspondientes al ordenador embebido: sistema operativo, procesador, memoria, almacenamiento, buses de comunicación y accesorios, entre otros.

A modo informativo, se presentan diferentes tablas con las características más determinantes correspondientes a una pantalla de visualización y un panel de operador.


Pantalla de visualizaciónDisplay normal- Tecnología, siendo los más habituales las TFT y STN.- Tamaño en pulgadas.- Color o monocromo.- Profundidad de color (número de bits) que equivale a la cantidad de colores que es capaz de represar.- Tipo de retroiluminación del display.- Resolución.- Ángulo de visión.- Ángulo de inclinación.
Display táctilAdemás de las citadas para los display normales, incluye:- Capacidades gestuales del sensor táctil, siendo los habituales los tipos resistivo y capacitivo.


Nota

Algunos fabricantes denominan como terminales a las pantallas de visualización.


Panel de operadorTextual- Tipo, siendo los más habituales los de display líquido o LCD.- Área efectiva de visión y color.- Número de caracteres por líneas que muestra.- Número de líneas.- Tipo y altura del carácter.- Tipo de iluminación de fondo de la pantalla, normalmente a base de diodos led.
Gráfico- Tecnología, siendo los más habituales las STN, LCD y TFT.- Área.- Ángulos de visión.- Formato de la pantalla.- Caracteres y símbolos que pueden representar.


Nota

Algunos fabricantes denominan a las pantallas de visualización con computador embebido como computador industrial con pantalla integrada.

Mención aparte corresponde a los SCADA, dado que este dispositivo está formado por un programa informático que se ejecuta sobre un ordenador central y/o remoto. Asimismo los sistemas de comunicaciones disponibles tanto a nivel campo como a nivel de equipos que conforman el SCADA, estarán en función del grado de complejidad y características propias de cada uno de los elementos que intervienen. A nivel de programa, las características irán referidas a los siguientes módulos: configuración, interfaz gráfico del operado, proceso, gestión de eventos y archivos de datos y comunicación.


Definición

SCADA

Programa informático que realiza operaciones de control, supervisión y adquisición de datos de un proceso productivo.

SCADA es el acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (control y adquisición de datos de supervisión).

A modo de ejemplo, se muestran las características correspondientes a los siguientes dispositivos:

1 Panel de operador textual de fabricante de origen alemán.


DenominaciónDatos técnicos
TD 200
Número de referencia6ES7 272-0AAOO-OYAO
Dimensiones76 × 148 × 27 mm (A × L × P)
PesoAproximadamente 0,22 kg.
DisplayDisplay STN / 2 líneas de 20 caracteres c /u / altura de caracteres: 5 mm Iluminación de fondo led / gama normal de temperatura.
TecladoTeclado de membrana / 9 teclas.
Interfase TD-PLCInterfase RS485: 9.0 /19.2 kbit/s.
TD 200
Tensión de alimentación (UN)DC 24 V(1), (DC 15 V... DC 30 V, tensión baja de seguridad, alimentación a través del PLC, de una fuente de alimentación externa o de una red externa de DC 24 V). El TD 200 no tiene una protección integrada contra impulsos parásitos de gran energía en el sector de ms (impulso de sobretensión transitoria). Al no estar dotada la fuente de alimentación de las correspondientes medidas de protección, será necesario preconectar un descargador de sobretensión. (1) La tensión de alimentación de DC 24 V deberá limitarse a una corriente nominal de ≤3 A, bien sea mediante un limitador de sobrecorriente o mediante un fusible.
Consumo de corriente (lN)Típico de 60 mA, (resistencias terminales desconectadas), máx. 100 mA al ser la UN de 24 V (sin fusible en la TD 200).
Clase de protecciónCara frontal de la unidad: IP 65. Carcasa de la unidad: IP 30.
Seguridad
NormaVDE 0805 / EN 60950 / CEI 950.
Emisión de ruido<45 dB (A) según DIN 45635 (sin ventilador).
Condiciones ambientales
Temperatura Servicio Almacenamiento/transporteComprobación según DIN CEI 68-2-1. DIN CEI 68-2-2 +0 °C a +45 °C (Velocidad de cambio de temperatura máx. 10 °C/h). −20 °C a +60 °C (Velocidad de cambio de temperatura máx. 20 °C/h).
Humedad relativa Servicio Almacenamiento/transporteComprobación según DIN CEI 68-2-3. 5 % a 85 % con 30 °C (sin condensación). 5 % a 93 % con 40 °C (sin condensación).
Condiciones mecánicas de entorno
Oscilaciones Servicio Transporte (con embalaje)Comprobación según DIN CEI 68-2-6. 10 a 58 Hz amplitud 0,075 mm. 58 a 150 Hz aceleración 9,8 m/s2. 5–9 Hz amplitud 3,5 mm. 9–500 Hz 3 aceleración 9,8 m/s2.
Choques Servicio Transporte (con embalaje)Comprobación según DIN CEI 68-2-27/29. Semisinusoide: 150 m/s2 (15 g), 11 ms. Semisinusoide: 250 m/s2 (25 g), 6 ms.

Panel de operador de fabricante de origen alemán

1 Pantalla de visualización táctil de fabricante de origen francés.


TipoTerminal
DisplayTamaño3.8”5.7”
TipoSTN monocromático, ámbar y rojoBacklite STN monocromo, azul
FuncionesRepresentación de variablesAlfanumérica, bitmap, gráfico de barras, relojes, botones, luces, fecha/hora luces intermitentes, teclados
CurvasSí, con registro
Registro de alarmasSí, incluido
Comunicación protocolosUnitelway. ModbusUnitelway. Modbus Modbus TCP/1PUnitelway. Modbus
Redes y BusesEthemet IEEE 802.3 - 10/100 BASE-T. RJ45
Protocolos de tercerosMitsubishi (Melsec). Omron (Sysmac). Rockwell Automation (Aien Bradley). Siemens (Simatic)
Dimensiones130×41×104mm167.5×60×135mm
Compatibilidad con PLCTwido. Nano. TSX Micro. Premium. Quantum
Slot para tarjetaCompact FlashNo
Fuentes disponiblesASCII. Japonés (ANK. Kanji), Chino (Chino simplificado), Taiwanés (Chino tradicional)
Puerto ethernetNoNo
Alimentación24 VCC
ReferenciasXBTGT1100XBTGT1130XBTGT2110

1 Computadora con pantalla integrada de norteamericano.


N.° de cat.Tamaño de pantallaPantalla táctil resistivaPaqueteSistema operativoAlimentación eléctricaBisel
Modelo 1200P
6181F-12TSXPPantalla TFT de 12.1 pulgadasEstándarWindows XP ProfessionalCAAluminio
6181P-12TPXPRendimientoCA
6181F-12TPXPD CRendimientoCC
6181F-12TSWEEstándarWindows Embedded Standard 2009CAAluminio
6181F-12TPWERendimientoCA
6181 F-12TPWEDCRendimientoCC
Modelo 1500
6181F-15TSXPPantalla TFT de 15 pulgadasEstándarWindows XP ProfessionalCAAluminio
6181F-15TPXPRendimientoCA
6181F-15TPXPDCRendimientoCC
6181 F-15TPXPSSRendimientoCAAcero inoxidable
6181 F-15TSWEEstándarWindows Embedded Standard 2009CAAluminio
6181F-15TFWERendimientoCA
6181 F-15TPWEDCRendimientoCC
6181F-15TFWESSRendimientoCAAcero inoxidable
Modelo 1700P
6181F-17TSXPPantalla TFT de 17 pulgadasEstándarWindows XP ProfessionalCAAluminio
6181F-17TPXPRendimientoCA
6181F-17TPXPDCRendimientoCA
6181 F-17TPXPSSRendimientoCAAcero inoxidable
6181F-17TSWEEstándarWindows Embedded Standard 2009CAAluminio
6181F-17TPWERendimientoCA
6181 F-17TFWEDCRendimientoCC
6181 F-17TPWESSRendimientoCAAcero inoxidable


Características del paqueteEstándarRendimiento
ProcesadorIntel Celeron 1.06 HzCore Dúo 1.2 GHz
RAM2 GB DDR2 (4 GB máx.)4 GB DDR2 (4 GB máx.)
Unidad de almacenamientoUnidad de estado sólido Compact FIash de 16 GBUnidad de estado sólido Compact FIash de 16 GB
Almacenamiento óptico-DVD-RW/CD-RW
Ranuras de expansión-1200P: 2 media longitud PCI. 1 Compact FIash 1500P/1700P: 1 media longitud PCI. 1 Compact FIash (kit de accesorios disponibles con expansión de PCI)

Türler ve etiketler

Yaş sınırı:
0+
Hacim:
556 s. 428 illüstrasyon
ISBN:
9788491983408
Yayıncı:
Telif hakkı:
Bookwire
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