Fundamentos de Automatización con PLC y Redes Industriales
Componentes y Memoria del PLC
La CPU accede a la memoria imagen de E/S, que se ejecuta reiteradamente cada vez que el programa de usuario se ejecuta.
En un autómata programable, la memoria imagen de E/S es del tipo RAM.
La memoria de datos numéricos y variables internas en un autómata es también del tipo RAM.
Un PLC compacto se caracteriza por tener una única caja y un menor número de E/S.
El almacenamiento de las señales de entrada al PLCno pertenece a las tareas de la CPU de un PLC.
No sería conveniente guardar el programa de usuario en memoria RAM.
El ciclo de escaneo (scan) del PLC depende de la velocidad de reloj de la CPU del sistema PLC, y es deseable que sea lo menor posible.
El autodiagnóstico del PLC generalmente se realiza al comienzo del funcionamiento del PLC y en cada ciclo de escaneo.
Configuración y Arquitectura de E/S
En una configuración de multiprocesadores centrales, estos se conectan sobre un mismo bastidor, gestionados por una unidad de coordinación.
Para unas mismas prestaciones, las estructuras americanas y europeas tienen la misma cantidad de módulos de E/S.
Acerca de la topología de E/S distribuidas en estrella: si la alimentación del bastidor de una de las ramas cae, el resto sigue funcionando.
En una instalación automática con PLC, habrá menos cableado con igualdad de prestaciones si se utiliza un control centralizado y un sistema de E/S centralizado.
Un procesador periférico inteligente incluye sus propias interfaces de E/S y está unido a la unidad central a través del bus interno.
Interfaces y Módulos de E/S
En una interfaz de entrada, un MOV (Varistor de Óxido Metálico) minimiza sobretensiones que pueden deteriorar la interfaz.
En un módulo de entrada, un puente rectificador existe cuando el módulo tiene entrada en Corriente Alterna (CA).
En una interfaz de entrada CA, el "1" lógico se presenta con una tensión positiva respecto al común de las entradas.
En una salida DC-NPN, el terminal común de la interfaz se conecta al positivo de alimentación.
El tiempo de retardo de las interfaces de E/S depende de la electrónica con la que están fabricados los propios módulos de E/S.
Tiempos de Respuesta y Retardo del PLC
Si en un determinado PLC el tiempo de retardo medio de sus salidas es de 2,5 ms, el tiempo de escaneo de 10 ms, y el tiempo de retardo medio de sus entradas de 15 ms:
El tiempo de respuesta máximo es: Tresp_máx = Tretardo_med_entr + 2 * Tscan + Tret_med_sal = 15 ms + 2 * 10 ms + 2,5 ms = 37,5 ms.
El tiempo de respuesta mínimo es: Tresp_mín = Tretardo_med_entr + Tscan + Tret_med_sal = 15 ms + 10 ms + 2,5 ms = 27,5 ms.
El tiempo de respuesta del PLC depende directamente del ciclo de escaneo.
Control y Funciones Avanzadas del PLC
La modulación consiste en variar la amplitud, frecuencia o fase de la portadora en función de la moduladora.
Sobre la acción de control derivativa: puede llegar a anular el error en estado estacionario.
El watchdog es un temporizador del PLC que se activa cuando el ciclo de escaneo supera cierto valor.
El watchdog se activaría ante fallos en la comunicación entre módulos e interfaces de E/S, fallos de comunicación de la CPU, y errores de sintaxis en el programa.
Los módulos de control PID realizan la ley de control a partir de una aproximación discreta de la misma.
Redes Industriales: AS-i y PROFIBUS
Red AS-i
En una red AS-i, la velocidad de transferencia es de 167 kbit/s y la longitud máxima de un segmento es de 100 m.
Para incrementar la distancia entre un maestro y un segmento en una red AS-i, se utilizará un extensor.
La topología permitida en una red AS-i es libre.
Para ampliar una red AS-i, se necesitarán 2 repetidores en serie hasta un máximo de 300 m.
Red PROFIBUS
En PROFIBUS, las conexiones que se pueden establecer son de tipo: bidireccionales, multicast o broadcast.
PROFIBUS utiliza la técnica de transmisión asíncrona (emisor y receptor con relojes independientes).
La arquitectura PROFIBUS está modelada de acuerdo con el modelo de referencia OSI en los niveles: capa física, enlace y aplicación.
En PROFIBUS, la codificación utilizada para los bits de información es NRZ.
En PROFIBUS, las estaciones pasivas no pueden intercambiar datos excepto que estén autorizadas para ello.
En PROFIBUS, el control de acceso al medio es por paso por testigo.
