AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL CON PLC´S

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AUTOMATIZACIÓN 
INDUSTRIAL CON PLC´s
INTRODUCCIÓN
⇒¿Sabes que las empresas en nuestro país están 
automatizando sus procesos productivos?
⇒¿Serás capaz de contribuir a la automatización 
de la empresa para la cual tú trabajes?
⇒¿Sabes que el PLC es una herramienta muy útil 
para modernizar una planta industrial?
INTRODUCCIÓN
Tu responsabilidad como profesional técnico es 
estar al tanto del desarrollo de las últimas 
tecnologías y poderlas aplicar a la solución de los 
múltiples retos que enfrenta la industria nacional.
OBJETIVOS
Diferenciar la lógica cableada de la lógica programable.
Diferenciar las ventajas y desventajas de un tablero 
eléctrico convencional.
Conocer el funcionamiento y arquitectura de los PLC´s
Identificar al Controlador Lógico Programable (PLC) como 
un dispositivo electrónico utilizado para la automatización.
Conocer los tipos de Lenguajes de Programación, así
como el direccionamiento de las entradas y las salidas
Plantear soluciones a problemas básicos mediante el uso 
de: Plano de Funciones y Diagrama Escalera
CONTENIDO
Sistema de Control
El Tablero Eléctrico ventajas y desventajas de la 
Lógica Convencional.
El Controlador Lógico Programable “PLC”.
Funciones lógicas básicas. 
Antes de continuar definamos un
“Sistema de Control”
Un sistema de control es el 
procesamiento lógico de 
señales de entradas para 
activar salidas deseadas.
EntradaEntrada
LLóógicagica
SalidaSalida
El cuerpo humano es un ejemplo de 
un Sistema de Control
EntradaEntrada
LLóógicagica
SalidaSalida
Ver Ver –– OjosOjos
OOíír r –– OOíídosdos
Probar Probar –– LenguaLengua
Sentir Sentir –– PielPiel
Oler Oler –– NarizNariz
HablarHablar
CaminarCaminar
MoverMover
Cerebro Cerebro 
En la industria tradicional un sistema 
de control está compuesto de la 
siguiente manera:
Lógica SalidasEntradas
Temporiza-
dores.
Contadores
Relés.
Pulsador
Marcha
Pulsador
Paro
Interruptor 
de posición
Contactord
e Fuerza
Lamparas
Display
..donde las funciones lógicas están 
determinadas por la forma del 
cableado
TABLERO DE CONTROL
DISPOSITIVOS DE 
ENTRADA Y 
SALIDA Cableado
TABLEROS ELÉCTRICOS
Un tablero eléctrico 
convencional es aquel 
que está constituido, 
básicamente, por 
equipos 
electromagnéticos
COMPONENTES DE UN TABLERO
Contactores, relés de protección, relés
auxiliares, fusibles, temporizadores, 
contadores, etc.
COMPONENTES DE UN TABLERO
Lámparas
Pulsadores
Selectores
Interruptores 
de límite
Los tableros eléctricos a base de relés
son aún, en muchas empresas, el 
soporte para la automatización de sus 
procesos industriales.
Tablero Eléctrico ConvencionalTablero Eléctrico Convencional
… y ¿Cómo se ve?… y ¿Cómo se ve?
TABLEROS ELECTRICOS: AUTOMATIZACION BASADA EN LA LÒGICA 
CABLEADA.
… y ¿Cómo se ve?… y ¿Cómo se ve?
Es fácil encontrar personas para 
su instalación, mantenimiento y 
reparación.
Existe gran cantidad de material 
de consulta .
Y aprender su lógica resulta 
sencilla.
¿Por qué son tan populares los 
tableros a base de relés?
¿Por qué son tan populares los 
tableros a base de relés?
L1 L2
1PB
1CR
1CR 2CR 3CR
4CR
2CR
1LS
3CR
1PS
1
4
2
3
4
4
4
Además ...Además ...
Sus componentes son Sus componentes son 
ffááciles de adquirir.ciles de adquirir.
Se cablean empleando Se cablean empleando 
diagramas tipo escalera.diagramas tipo escalera.
Para aplicaciones pequePara aplicaciones pequeññas as 
es menos costoso.es menos costoso.
Ocupan mucho espacio. Ocupan mucho espacio. 
Generalmente implican altos Generalmente implican altos 
costos.costos.
Es muy laboriosa la Es muy laboriosa la 
identificaciidentificacióón y reparacin y reparacióón de n de 
una falla.una falla.
Requiere mantenimiento Requiere mantenimiento 
periperióódico.dico.
… y ¿Cuáles son sus 
desventajas?
… y ¿Cuáles son sus 
desventajas?
No son muy versátiles a 
nuevas situaciones.
Tienen un mayor consumo de 
energía.
Con el tiempo se incrementan 
las probabilidades de fallas.
Además...Además...
En las plantas modernas ...En las plantas modernas ...
Muchos componentes de 
estos tableros han sido 
reemplazados por equipos 
electrónicos...
LOS PLC´s COMO ALTERNATIVA 
PARA LA AUTOMATIZACIÓN 
INDUSTRIAL
¿ Qué es un PLC´s?
Definición de NEMA
“Es un aparato digital electrónico con una memoria 
programable para el almacenamiento de 
instrucciones, que permite la implementación de 
funciones especificas (tales como lógica, 
secuencias, temporizados, conteos, aritmética) 
con el objeto de controlar máquinas y procesos”
Funcionamiento
Para explicar el funcionamiento del PLC, se 
pueden distinguir las siguientes partes:
Interfaces de entradas y salidas
CPU (Unidad Central de Proceso)
Memoria
Dispositivos de Programación
El usuario ingresa el programa a través del dispositivo 
adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es 
almacenado en la memoria de la CPU.
La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la 
información que recibe del exterior a través de la 
interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, 
activa una salida a través de la correspondiente 
interfaz de salida.
Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se 
encargan de adaptar las señales internas a niveles del 
la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la 
activación de una salida, la interfaz adapta la señal y 
acciona un componente (transistor, relé, etc.)
Funcionamiento
Funcionamiento
Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las entradas. 
A continuación ejecuta la aplicación empleando el último estado 
leído. 
Una vez completado el programa, la CPU ejecuta tareas internas 
de diagnóstico y comunicación. 
Al final del ciclo se actualizan las salidas. 
El tiempo de ciclo depende del tamaño del programa, del número 
de E/S y de la cantidad de comunicación requerida.
Funcionamiento
Ejecución Cíclica del Programa
Módulo de
Entrada
Módulo de
Salida
Se vuelca el contenido de la Imagen de Proceso de Salida 
(PAA) en los Módulos de Salidas
Ejecución del OB1 
(ejecución cíclica)
Eventos (interrupción de tiempo, hardware, etc.) 
Rutinas de Interrupción.
Lectura de los Estados de los Módulos de Entrada,
Almacenando los datos en la Imagen de Proceso de Entrada (PAE)
Comienzo del Ciclo de Autómata
C
ic
lo
 d
e 
la
 
C
PU
m
ax
. 3
00
m
s
Bloque
OB 1
LD E 0.1 
A E 0.2
= A 0.0
Programa de 
Usuario
:
:
A E 2.0
= A 4.3
:
:
:
:
Byte 0
Byte 1
Byte 2
:
:
:
Memoria de la CPU
PAA
1
Byte 0
Byte 1
Byte 2
:
:
:
PAE
Memoria de la CPU
1
Imágenes de Proceso
Funcionamiento
Ventajas en el uso del PLC comparado con 
sistemas electromecánicos
Menor costo. 
Fácil Programación
Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en 
la puesta en marcha y en el ajuste del sistema.
Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del 
sistema. 
Confiabilidad: La probabilidad que un PLC falle por razones 
constructivas es insignificante
Espacio: 
Modularidad
Estandarización
Versatilidad
Integración en Redes Industriales
Los autómatas programables no se limitan a 
funciones de control lógico sino que también 
permiten
• Regular,
• Posicionar,
• Contar, dosificar,
• Mandar válvulas y mucho más.
Para ello se ofrecen los módulos/tarjetas 
inteligentes adecuadas: controladas por 
microprocesador, realizan de forma completamente 
autónoma tareas especiales de tiempo crítico, y 
están unidas al proceso a través de canales de E/S 
propios. Esto alivia a la CPU de carga adicional.
Campo de aplicación
Sistemas de transporte: por ejemplo cintas 
transportadoras.
Controles de entrada y salida: integración fácil en 
dispositivos de espacio reducido, como por ejemplo en 
barreras de aparcamientos o entradas. 
Sistemas de elevación
Otras aplicaciones: Líneas de ensamblaje / Sistemas 
de embalaje / Máquinas expendedoras / Controles 
de bombas / Mezclador / Equipos de tratamiento y 
manipulación de material / Maquinaria para trabajar 
madera / Paletizadoras / Máquinas textiles / 
Máquinas herramientasCampo de aplicación
AUTOMATIZACIÓN DE VIVIENDAS DOMÓTICA
Gestión de alarmas
Detección y aviso de incendios
Detección, corte de suministro y aviso de fugas de gas
Detección, corte de suministro y aviso de fugas de agua
Detección y aviso de intrusos (interior, exterior)
Calefacción
Grupos, horarios, termostatos, sonda de
temperatura, visualización, ventanas abiertas
Control de cargas
Con./descon. de tomas de red, asignación de 
grupos, gestión horaria, presencia, temperatura
Iluminación
Asignación de grupos, gestión horaria, 
presencia, luminosidad
Comunicaciones
Aviso de alarmas y conex./descon. de: 
alarmas, calefacción, simulación de 
presencia, iluminación y cargas.
Toldos y persianas
Grupos, horarios y
condiciones climáticas
Riego del jardín
Asignación de zonas, horarios, 
secuencialidad y condiciones climáticas
Simulación de presencia
Mediante iluminación, cargas y 
persianas. Gestión aleatoria.
La Familia SIMATIC S7
S7-200
Autómatas de gama baja: microautómatas
S7-300
Autómatas de gama media
S7-400
Autómatas de gama 
alta
Funciones LógicasFunciones Lógicas
Un diagrama 
eléctrico 
representa la 
conexión entre 
los diferentes 
componentes 
del tablero 
eléctrico.
L1 L2StartStop
1CR
1CR
1M OL
2M
2TD
1CR
1TD
OL
1M
1CR
2TD
1TD
1TD
Set at
15 sec
Off Delay
Set at
30 sec
On Delay
1
3
2
4
5
6
7
2
7
7
5, 6
R
Funciones LógicasFunciones Lógicas
Esta conexiEsta conexióón se realiza cumpliendo n se realiza cumpliendo 
ciertas reglas lciertas reglas lóógicas, las que se gicas, las que se 
basan en el basan en el áálgebra lgebra booleanabooleana, y que , y que 
veremos a continuaciveremos a continuacióón.n.
Funciones LógicasFunciones Lógicas
Las señales eléctricas son 
señales binarias, y estas se 
pueden procesar empleando 
las tres operaciones:
L1 L2StartStop
1CR
1CR
1M OL
2M
2TD
1CR
1TD
OL
1M
1CR
2TD
1TD
1TD
Set at
15 sec
Off Delay
Set at
30 sec
On Delay
1
3
2
4
5
6
7
2
7
7
5, 6
R
Y (AND)
O (OR)
NO (NOT)
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
La señal de salida es 1 únicamente si 
todas las señales de entrada son 1.
Lógica “Y” AND
&ab y
L1 L2
Circuitos Series
a b
y
a
b
y
L1
L2
a . b y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
a . b y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Símbolo:
Lógica:
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
Se conoce también como producto de boole “ ^ ”
Lógica “Y” AND L1 L2Circuitos Series
a b
y
a
b
y
L1
L2
Ecuación:
y = a.b y = a ^ b
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Funcion_logica_Y.PNG
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
La señal de salida es 1 si al menos 
una de las señales de entrada es 1.
Lógica “O” OR
≥a
b
y
a + b y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
a + b y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
L1 L2
Circuitos paralelos
a
y
a b
y
L1
L2
bSímbolo: Lógica:
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
Se conoce también como suma de boole “ + ”
Lógica “O” OR L1 L2Circuitos paralelos
a
y
a b
y
L1
L2
bEcuación:
y = a + b y = a v b
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Funcion_logica_O.PNG
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
La señal de salida es 1 si la señal de 
entrada es 0. Si esta es 1, la salida es 
0
Lógica NO NOT
a y
0 1
1 0
a y
0 1
1 01a y
Contacto negado
L1 L2
a 
y
a
y
L1
L2
Símbolo: Lógica:
Operaciones LógicasOperaciones Lógicas
Se conoce también como complemento de boole
“ ¬ ”
Lógica NO NOT Contacto negado
L1 L2
a 
y
a
y
L1
L2
Ecuación:
y = a
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Funcion_logica_NO.PNG
Ejemplo 1:
Se tienen tres pulsadores a, b, c. 
El vástago de un cilindro de doble efecto 
debe salir siempre que se accionen 
solamente dos de ellos. Al soltar uno o los 
dos, el vástago regresa a su posición inicial.
Se pide:
• El circuito eléctrico de mando.
• El plano de funciones.
… veamos un ejemplo de 
operaciones lógicas
… veamos un ejemplo de 
operaciones lógicas
Y1
a b c
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
a b c
K1 K3 K3
K2 K3K3
K1 K2K1
Y1
L1
L2
1° Empleando relés auxiliares:
Solución:
Tenemos dos alternativas eléctricas
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
Solución:
2° Simplificando, empleando 
pulsadores con doble contacto:
Y1
a
b
c
L1
L2
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
Y1
&
&
&
1
a
b
c
Y1
a
b
c
Solución en plano de funciones:
Su ecuación booleana:
a.b + a.c + b.c = Y1
Si no se presiona ningún pulsador entonces no se 
energizará el solenoide Y1.
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
Y1
a
b
c
&
&
&
1
0
0
0 Y10
0
0
0
Si sólo se presiona uno de ellos (cualquiera), no se activa 
el solenoide, y no saldrá el vástago.
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
Y1
a
b
c
&
&
&
1
0
1
0 Y10
0
0
0
Si se acciona dos pulsadores, entonces el solenoide se 
energiza y el vástago del cilindro sale.
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
&
&
&
1
1
1
0 Y11
1
0
0
a
b
c Y1
Ejemplo de Operaciones LógicasEjemplo de Operaciones Lógicas
Y1
&
&
&
1
1
1
0 Y11
1
0
0
a
b
c
&
&
&
1
0
1
1 Y11
0
0
1
a
b
c
&
&
&
1
1
0
1 Y11
0
1
0
a
b
c
estas son todas las alternativas:
MÉTODO DEL MAPA DE KARNAUGH
El mapa de Karnaugh es un método gráfico que se 
utiliza para simplificar una ecuación lógica y 
convertir una tabla de verdad a su circuito lógico 
correspondiente un proceso simple y ordenado.
La cantidad de casillas está dado por la cantidad
De entradas n2 N= número de entradas
MÉTODO DEL MAPA DE KARNAUGH
Programación
LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN PARA PLC´s BASADOS EN LA 
NORMA IEC 1131-3
La norma IEC 1131-3 establece los estándares para la programación de 
los PLC´s, los fabricantes de estos deben contar con un software en 
el que se puedan realizar la programación manteniendo estos 
estándares, los Lenguajes de Programación que están 
normalizados son:
Lenguajes Textuales
Lista de Instrucciones (AWL)
Lenguajes Gráficos
Plano de Funciones (FUC)
Esquemas de Contactos (KOP o LD)
Diagrama Funcional Secuencial (GRAFCET)
Programación
U E 0.0
U E 0.1
= A0.0
AWL
E 0.0 E 0.1 A 0.0
KOP
El esquema de contactos (KOP) es 
un lenguaje de programación 
gráfico con componentes similares 
a los elementos de un esquema de 
circuitos.
La lista de instrucciones (AWL) 
comprende un juego de 
operaciones nemotécnicas que 
representan las funciones de la 
CPU.
AND A 0.0E 0.0
E 0.1
FUP
El Esquema de Funciones 
Lógicas utiliza “cajas” para cada 
función. El símbolo que se 
encuentra dentro de la caja indica 
su función (p.e. & --> operación 
AND). 
Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: AND, OR
KOP FUP AWLEsquema del 
Circuito
E 0.0 E 0.1 A 0.0
=
A 0.0ANDE 0.0
E 0.1
U E 0.0
U E 0.1
= A 0.0
L1
(A 0.0)
S1 (E 0.0)
S2 (E 0.1)
OR
AND
E 0.2
E 0.3
OR
=
A 0.2 O E 0.2
O E 0.3
= A 0.2
E 0.2
E 0.3
A 0.2
L3 (A 0.2)
S3
(E 0.2)
S4
(E 0.3)
Direccionamiento
La designación de un bit se debe hacer de la siguiente manera según 
sea la señal:
E ó I Entrada I
A ó Q Salida O
M Marca (Bit interno) B
Luego se debe indicar la dirección separando con un punto el número 
de byte y el número de bit, por ejemplo: una entrada llega al grupo del 
byte 124, y al bit 5
TIPO DE SEÑAL
NÚMERO DE BYTE
NÚMERO DE BIT
E 124.5 E 124 . 5
SI
EM
EN
A
B
Direccionamiento
SIEMNES AB
ENTRADA E 10.5I 124.1
I:10/5
I:15/2
SALIDA A 124.5Q 12.5
O:6/5
O:2/7
MARCA/BIT M 1.6 B1/0
Contactos NA y NC. Sensores y Símbolos
Estado de
la Señal
en la
Salida
Comprobar el estado “1”
Símbolo /
Instrucción
Resultado 
Comprobar el estado “0”
Símbolo /
Instrucción
Resultado 
Presente
Voltaje
en la
Entrada
No
Presente
Presente
NoPresente
Tipo de
sensor
Estado del 
Sensor
1
0
0
1
“Si”
1
KOP:
“Normalmente
Abierto”
&
FUP:
&
FUP:
KOP:
“Normalmente
Cerrado”
“No”
0
“No”
0
“No”
0
“No”
0
Proceso Evaluación del Programa en el PLC 
Activado
No
Activado
Activado
No
Activado
Contacto
NA
Contacto
NC
“Si”
1
“Si”
1
“Si”
1
LABORATORIO Nº 1
F1 Interruptor normalmente cerrado relé térmico I:1/0
S1 pulsador normalmente cerrado de parada I:1/1
S2 pulsador normalmente abierto marcha I:1/2
S3 pulsador normalmente cerrado I:1/3
S4 interruptor mecánico de fin de carrera NC I:1/4
S5 interruptor mecánico de fin de carrera NC I:1/5
K1B bobina del contactor K1B O:2/0
K2B bobina del contactor K2B O:2/1
LABORATORIO Nº 1
SEG 1
UN "F1"
UN "S1"
U( 
U "S2"
UN "S3"
O "K1B"
) 
UN "S4"
UN "K2B"
= "K1B"
SEG 2
UN "F1"
UN "S1"
U( 
UN "S2"
U "S3"
O "K2B"
) 
UN "S5"
UN "K1B"
= "K2B"
DIAGRAMA DE CONTACTOS LISTA DE INSTRUCCIONES
DIAGRAMA DE CONTACTOS USANDO LÓGICA INVERSA
LABORATORIO Nº 1
SEG 1
SEG 2
+ 24 -
DC OUT
DC
COM I/0 I/1 I/2 I/3
DC
COM I/4 I/5 I/6 I/7 I/8 I/9 I/10 I/11
L1 L2
85-264 VAC
VAC
VDC
VAC
VDC
VAC
VDC
VAC
VDCO/0 O/1 O/2 O/3 O/4 O/5 O/6 O/7
NOT
USED
MicroLogix
1000
ANALOG
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0 1 2 3 4 5 6 7
OA
SHD
OA/0
V(+)
OA/0
I(+)
OA
(-)
NOT
USED
IA
SHD
IA/0
V(+)
IA/1
V(+)
IA
(-)
IA
SHD
IA/2
I(+)
IA/3
I(+)
IA
(-)
LABORATORIO Nº 1
220V
AC K1B
F1 S1 S2 S3
S4 S5
K2B
	AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL CON PLC´s
	INTRODUCCIÓN
	INTRODUCCIÓN
	OBJETIVOS
	CONTENIDO
	Un sistema de control es el procesamiento lógico de señales de entradas para activar salidas deseadas.
	El cuerpo humano es un ejemplo de un Sistema de Control
	En la industria tradicional un sistema de control está compuesto de la siguiente manera:
	..donde las funciones lógicas están determinadas por la forma del cableado
	TABLEROS ELÉCTRICOS
	COMPONENTES DE UN TABLERO
	COMPONENTES DE UN TABLERO
	Tablero Eléctrico Convencional
	… y ¿Cómo se ve?
	¿Por qué son tan populares los tableros a base de relés?
	Además ...
	… y ¿Cuáles son sus desventajas?
	Además...
	En las plantas modernas ...
	¿ Qué es un PLC´s?
	Funcionamiento
	Funcionamiento
	Funcionamiento
	Funcionamiento
	Ejecución Cíclica del Programa
	Imágenes de Proceso
	Funcionamiento
	Campo de aplicación�
	Campo de aplicación�
	La Familia SIMATIC S7
	Funciones Lógicas
	Funciones Lógicas
	Funciones Lógicas
	Operaciones Lógicas 
	Operaciones Lógicas 
	Operaciones Lógicas 
	Operaciones Lógicas 
	Operaciones Lógicas 
	Operaciones Lógicas 
	… veamos un ejemplo de operaciones lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	Ejemplo de Operaciones Lógicas 
	MÉTODO DEL MAPA DE KARNAUGH
	MÉTODO DEL MAPA DE KARNAUGH
	Programación
	Programación
	Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: AND, OR
	Direccionamiento
	Direccionamiento
	LABORATORIO Nº 1
	LABORATORIO Nº 1
	LABORATORIO Nº 1
	LABORATORIO Nº 1