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Como construir un PLC y un SCADA (Made in Home) publicado a la(s) 8 mar. 2014 16:05 por Firstname LastName [ actualizado el 22 sept. 2014 11:13 ]

Introducción Contenidos

1.

1 Introducción

2.

2 Que son los PLC???

3.

3 Que son los sistemas SCADA???

4.

4 Construccion PLC y SCADA

5.

5 Tutorial Xscada

6.

6 Tutorial LDmicro y Programacion Ladder

Muchas veces, nos encontramos en la encrucijada en que a nuestros proyectos microcontrolados u con PLC (controladores lógicos programables) de control, le falta su software de control y monitoreo y por carencia de conocimientos en programacion, dejamos esta parte a un lado. También podemos sumar la cuota de que quizás un PLC comercial no esta dentro del rango monetario que manejamos; Es por ello que como no hay creí que quizás a varios les puede llegar a interesar saber como crear sus propios automatismos e incluirles sus propias plataformas SCADA para mon variables en un proceso.... En otras palabras, decidí crear este mini tutorial para entrarlos en el tema... Aclaro: 1_"No importa si no tienes conocimientos de programacion de software, en este caso, vamos a dejar de lado VB u otros lenguajes de programacio tratar el tema con un sencillo editor y generador de SCADA open source". 2_"No importa si no sabes programar en lenguaje escalera... en pocos pasos, vamos a ver el tema y aprenderemos a programar en este lenguaje s En paralelo a todo esto, conoceremos otro software libre para programar una sencilla placa con un microcontrolador (PIC - AVR), en lenguaje de esca el lenguaje por lo general empleado, en la gran mayoría de los PLC... Un dato relevante sobre estos dos software, es que XSACADA emplea varios protocolos de comunicación, lo cual nos permite hacer aplicaciones en nuestras aplicaciones tanto como para controlar cosas desde el puerto serial de nuestra PC (Ethernet esta dentro de las posibilidades), también podem microcontrolador u bien, emplear modbus y establecer comunicación con PLC comerciales.... Por otro lado, el editor y compilador LDmicro, que emplearemos para programar nuestras placas microcontroladas; Tiene todas las funciones que pod PLC comercial, mas un par de funciones mas que lo complementan y hacen una herramienta eficaz. Bueno, arranco subiendo dos sencillos videos. En el primero, a modo de ejemplo, intentare mostrarles básicamente como emplear el protocolo de com por el software editor gratuito XSCADA para generar sus propias aplicaciones de control. El mismo puede ser empleado para lo que quieran (Control por puertos de la PC - Microcontroladores - Internet - PLC - Etc.) El segundo video, ya es un ejemplo un poco mas comlpeto, y les muestro las distintas funcionalidades que le podemos dar. En el ejemplo, pueden ver placa entrenadora (ver en la seccion descarga) y un scada armado para controlar y monitorear esta.

Arranquemos de lleno con el tema, viendo primero, un poco de informacion al respecto...

Que son los PLC??? Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en la automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control del proceso de una maquinaria en una fábrica ensambla vehiculos por ejemplo. Los PLCs son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiple de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto, ahorrando asi costos en mantenimi confiabilidad de los equipos. Además, programar un PLC resulta bastante sencillo. Como ya mencione en reiteradas ocasiones, el campo de la automatización y control, es un campo muy abarcativo al igual que el campo de la instrum de control de procesos, no tuvo su origen cuando aparecieron en el mercado los PLC. En si, no voy a emplazarme hasta aquellas épocas para contarle evolución, pero tratare de esforzarme y ser breve para crearles una noción básica. Origen de la Automatizacion: Esta es una ciencia que hace su aparición mucho antes de que el hombre descubriera la electricidad; si bien era bastante precaria, el ingenio del homb estudiar otras ciencias para aprender a emplearlas en sus automatismos (leyes de la física tales como palancas, poleas, niveles y hasta presión y cauda La automatización, hasta hoy en día fue evolucionando con las nuevas innovaciones tecnológicas hasta tener lo que llamamos controladores lógicos p análoga-digital; pero hasta hace tan solo unas décadas atrás, el hombre implementa su ingenio nuevamente, y descubre que controlando el paso de la automatismos con lógicas cableadas. Los 1eros PLC, eran sencillamente eso, inmensos tableros llenos de relay y cables que estaban armados de tal manera que daban una secuencia de pe para funcionar. Si bien eran muy lentos en el diseño y armado, también tenia la contra de que si se quería reformar su lógica de funcionamiento, habí prácticamente desde cero. A este tipo de sistemas, se los denomina: “Automatización con lógicas de contactos”. Con la aparición de nuevos instrumentos electrónicos, esas inmensas estructuras de relay, se fueron achicando y simplificando, hasta llegar a lo que h como: “Automatización con lógicas cableadas”… Si bien, la Automatizacion con logicas cableadas es un tecnica que hoy en dia seguimos imlementando; Las grandes empresas de tecnologia en autom microprocesadores y microcontroladores para poder ahorrar aun mas el espacio de trabajo y el tiempo demandado en la creacion de un tablero de con el nacimiento de los PLC (Controladores Logicos Programables). Que en si, son circuitos con una electronica programable, gobernado por una unida se encarga de procesar una logica de control, segun las directivas que se le dieron (temporixzadores - comparadores - logicas booleanas - etc) en base

datos de campo (señales de entrada); Las cuales generan una respuesta en los puertos de salida del PLC.

Que son los sistemas SCADA??? SCADA viene de las siglas de "Supervisory Control And Data Adquisition", es decir: adquisición de datos y control de supervisión. Basicamente se trata de una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionand dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables, etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del o provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro d calidad, supervisión, mantenimiento, etc. En este tipo de sistemas usualmente existe un ordenador, que efectúa tareas de supervisión y gestión de alar tratamiento de datos y control de procesos. La comunicación se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en diseñados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos. Los programas necesarios, y en su caso el hardware necesite, se denomina en general sistema SCADA. Este gráfico es un ejemplo de la aplicación del sistema SCADA en áreas industriales. Éstas áreas p * Monitorizar procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas de suministro de agua, para controlar la generación y distribución de energía elé oleoductos y otros procesos de distribución. * Gestión de la producción (facilita la programación de la fabricación); * Mantenimiento (proporciona magnitudes de interés tales para evaluar y determinar modos de fallo, MTBF, índices de Fiabilidad, entre otros); * Control de Calidad (proporciona de manera automatizada los datos necesarios para calcular índices de estabilidad de la producción CP y CPk, toler NOK/OK, etc; * Administración (actualmente pueden enlazarse estos datos del SCADA con un servidor ERP (Enterprise Resource Planning o sistema de planificaci empresariales), e integrarse como un módulo más); * Tratamiento histórico de información (mediante su incorporación en bases de datos). Prestaciones.

Un paquete SCADA debe estar en disposición de ofrecer las siguientes prestaciones:

- Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incide - Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo. - Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso anular o modificar las tareas asociadas al autómata, bajo ciertas condiciones. - Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador. Con ellas, se pueden desarrollar aplicaciones para ordenadores (tipo PC, por ejemplo), con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pa resultados a disco e impresora, etc. Además, todas estas acciones se llevan a cabo mediante un paquete de funciones que incluye zonas de programac uso general (como C, Pascal, o Basic), lo cual confiere una potencia muy elevada y una gran versatilidad. Algunos SCADA ofrecen librerías de funci uso general que permiten personalizar de manera muy amplia la aplicación que desee realizarse con dicho SCADA. Requisitos. Un SCADA debe cumplir varios objetivos para que su instalación sea perfectamente aprovechada: - Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de la empresa. - Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa (redes locales y de ge - Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables con el usuario. Módulos de un SCADA. Los módulos o bloques software que permiten las actividades de adquisición, supervisión y control son los siguientes: - Configuración: permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar. - Interfaz gráfico del operador: proporciona al operador las funciones de control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante sinópticos gráficos almacenados en el ordenador de proceso y generados desde el editor incorporado en el SCADA aplicación durante la configuración del paquete. - Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir de los valores actuales de variables leídas. - Gestión y archivo de datos: se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda ten - Comunicaciones: se encarga de la transferencia de información entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el re informáticos de gestión.

Construccion PLC y SCADA Como desarrollar nuestro PLC y Scada Made in Home (en casa / casero) Hace un par de días, en el grupo del facebook ( https://www.facebook.com/groups/EducTecInformal/ ) , preguntaban si era viable y o posible crear un microcontrolador... La respuesta es rotundamente AFIRMATIVA ya que el hardware de un microcontrolador nos proporciona casi todo lo que requier (procesador, entradas digitales, entradas analogicas, salidas, pwm, comunicacion serial, entre otros); Lo que varia y le da utilidad / confiabilidad / flex el diseño de los perifericos a este microcontrolador ( hardware para las entradas, salidas, etc) en nuestra placa experimental... A continuacion, les comparto un diseño sencillo y experimental, de un Controlador Logico Programable (PLC), que corre en base a un PIC 16F877A de la placa - PCBWizard)

Se preguntaran en que lenguaje puede ser programado nuestro pequeño PLC casero... Sencillamente, para este caso en particular, vamos a implement adjuntos que inclui el software, o bien puedes visitr la pagina oficial www.cq.cx/index.pl ); Un sencillo software de programacion en lenguaje LADDER ( escalera ), que nos permite al igual que en un PLC profesional y luego compilarlo para subir al microcontrolador...

Muchas veces queremos desarrollar proyectos para automatizar un proyectos necesitamos incorporar un software que desde nuestra PC, pueda no sol si no que tambien pueda guardar estadisticas y datos relevantes adquiridos de nuestro controlador lofgico programable... Es ahí donde entra en accion XScada 4.56 ( ver archivos adjuntos que inclui el software, o bien puedes visitr la pagina oficial http://micset.net ) , o sea, un software libre para realizar SC La caracteristica mas relevante, es que se puede establecer comunicacion serial con los microcontroladores (PIC-AVR-ETC) y PLC del mercado grac de protocolos de comunicacion....

Tutorial Xscada Empleo y programacion de Xscada (primeros pasos)

Tutorial LDmicro y Programacion Ladder Empleo y programacion de LDmicro (primeros pasos) (En construccion)

Bueno, en esta seccion del topico, voy a introducirlos practicamente en el manejo de LDmicro, y en paralelo, para los que desconocen el lenguaje esc intentar enseñarles las reglas basicas de programacion para que se puedan insertar comodamente en este mundo apacionante de la automatizacion... Como sabran, los lenguajes de programación son necesarios para la comunicación entre el usuario (sea programador u operario de la máquina o proc el PLC) y el PLC. La interacción que tiene el usuario con el PLC la puede realizar por medio de la utilización de un cargador de programa (loader Pro reconocida como consola de programación o por medio de un PC (computador Personal).

Clasificación de los Lenguajes de Programación Los lenguajes de programación para PLC pueden ser de dos tipos… visuales y escritos. Los visuales admiten estructurar el programa por medio de símbolos gráficos, similares a los utilizados para describir los sistemas de automatización diagramas de bloques. Los escritos son listados de sentencias que describen las funciones a ejecutar. Estos dos tipos de lenguajes mencionados anteriormente, son clasificados en dos niveles claramente marcados y o definidos; Al procesador le corresp y al usuario el nivel más alto. Los programadores de PLC poseen formación en múltiples disciplinas y esto determina que exista una diversidad de lenguajes con los cuales podamo programadores de aplicaciones familiarizados con el área industrial, por lo general prefieren lenguajes visuales, y por su parte quienes tienen formaci informática optan, inicialmente por los lenguajes escritos (ASM,C, Basic, etc.). Veamos con más detenimiento los Niveles de los lenguajes y cuál es la diferencia más notable entre ambos…

Lenguajes de Alto Nivel Lenguaje de Maquina: Código binario encargado de la ejecución del programa directamente en el microprocesador. Lenguaje Ensamblador: Lenguaje sintético de sentencias que representa cada una de las instrucciones que puede ejecutar el microprocesador. Una v en lenguaje ensamblador, es necesario para cargarlo en el sistema, convertirlo o compilarlo a lenguaje de máquina.

Lenguajes de Alto Nivel: Se basan en la construcción de sentencias orientadas a la estructura lógica de lo deseado; una sentencia de lenguaje de alto nivel representa varias de que las sentencias de un lenguaje de alto nivel no cubran todas las instrucciones del lenguaje de bajo nivel, lo que limita el control sobre la máquina. alto nivel sea legible por el sistema, debe traducirse a lenguaje ensamblador y posteriormente a lenguaje de máquina. Como LDmicro trabaja en un lenguaje de AltoNivel, y para ser mas especifico, en lenguaje de contactos (lenguaje escalera o ladder); Vamos a ver y r

este tippo de programacion para poder manejar este software.

Regla del Lenguaje de Plano de Contacto El esquema se realiza entre dos líneas o barras de alimentación dispuestas verticalmente a ambos lados del diagrama, entre ellas se dibujan los eleme

A la derecha del esquema se ubican los elementos de salida y a la izquierda los de entrada

El diagrama puede tener varias ramas o escalones.

Cada rama permite ubicar varios elementos de entrada pero sólo uno de salida.

La programación en cada bloque de contactos se realiza en el orden de izquierda a derecha y el sentido de programación de los bloques de contactos ejecuta en el sentido de arriba para abajo.

No se puede conectar una salida directamente a la línea principal, en estos casos se intercala un contacto cerrado de una marca o bit o relé interno cua

Con relación a los contactos, tenga presente lo siguiente:

CONTACTOS DE ENTRADA El número de contactos abiertos o cerrados que se pueden utilizar en un programa, por cada una de las entradas, es ilimitado; Es decir, que se puede r de contacto cuantas veces quiera.

CONTACTOS DE SALIDA El número de salidas o bobinas de salida o relay de salida (OUT) es fijo, por lo que no se puede repetir un mismo número de salida. Sin embargo, el n asociados a ellas es ilimitado.

Elementos del Lenguaje Se clasifican en elementos de entrada y salida. Su estado es evaluado por el PLC para determinar un valor lógico, que recibe distintas denominacione contexto de trabajo. A continuación, se presenta una tabla donde se relacionan las denominaciones de los contextos con las usadas en este curso (activo e inactivo).

Elementos de Entrada Los contactos, únicos elemento que se colocan a la entrada, son de tipo: Normal Abierto (NO – Normal Open) --] [-Normal Cerrado (NC- Normal Closed) --]/[--

Encima del contacto e escribe la variable a la cual hace referencia. El valor lógico del contacto depende directamente del valor lógico de su variable. abierto, si la variable es V, el contacto era V y, si la variable es F, el contacto será F. Lo contacto normal cerrado toman el valor inverso de su variable, si la variable e V, el contacto será evaluado como F y viceversa Las variables a los cuales pueden referirse los contactos son:

Veámoslo de una manera más práctica… Al energizar el contacto XI1 momentáneamente, automáticamente cerramos el circuito serie formado con XI2 y llegamos a la bobina interna RQ1. Es implementaremos para cerrar el 1er contacto del segundo escalón, el cual, en la serie con el contacto XI3 alimentaran la salida YQ2. El estado de YQ2, o sea, el bit de su estado (V-F/I-O/H-L/Encendido-Apagado), lo implementaremos en el contacto YQ2 del 1er escalón para genera memoria de retención. Con esto logramos que al soltar el pulsador que alimenta la entrada XI1, la salida YQ2 permanezca encendida.

Al abrir o des-energizar el contacto XI2, ya sea momentáneamente o permanentemente, automáticamente abrimos el circuito serie y noten como el bi RQ1 cambia su estado (valor) en el contacto RQ1 del segundo escalón, el cual afecta inmediatamente la salida YQ2. Esta salida, al estar en estado bajo (apagado), el contacto YQ2 que conmutaba según el valor del bit o estado de esta salida, ya no está en estado alto ( ya no tenemos la re-alimentación que mantenía cerrado el circuito (enclavamiento)

OPERACIONES LOGICAS

Las operaciones lógicas más utilizadas son: AND, OR, NOT, EXOR. A continuación, conoceremos las cuatro tablas de la verdad que las definen y en paralelo, iremos conociendo las funciones que tenemos disponibles e

AND (Conjunción) La operación lógica AND se aplica en situaciones en las que se requiere realizar una acción si y sólo sí se cumplen un determinado número de condic

En lenguaje de contactos se realiza disponiendo los contactos en serie…Veamos un Ejemplo: En el circuito se activa YQ1cuandoXI0, XI1e XI2 son verdaderas. De hecho el PLC evalúa la rama ejecutando la operación lógica YQ1 = XI0 AND XI1 AND XI2

OR (Disyunción)

La operación lógica OR, entrega como resultado V (VERDADERO) siempre que alguna de las entradas sea V (verdadera-presente-estado lógico uno

En el lenguaje de contactos, se logra poniendo los contactos en paralelo… Veamos un ejemplo: En el circuito se activa YQ1 si alguna de las entradas XI0 ...