Máster universitario en automatización de procesos industriales


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1 DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Máster universitario en automatización de procesos industriales Departamento de Electrónica Universidad de Alcalá DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA AUTÓMATAS DE OMRON

2 Estructura de sistema automatizado 3 OPERADOR PARTE OPERATIVA SENSORES ACTUADORES ÓRDENES INFORMACIÓN SEÑALES ACTUACIÓN ENTRADAS SALIDA ENTRADAS SALIDAS PLC (Controlador Lógico Programable) PLCs de OMRON Familia CS1 Familia CJ1 Familia CP1H COSTO Familia CP1E Familia CP1L ZEN FUNCIONALIDAD/CAPACIDAD 4

3 CJ1. Características 5 Criterios a la hora de seleccionar un autómata: Número de entradas y salidas a controlar. Capacidad de la memoria de programa. Potencia de las instrucciones. Periféricos disponibles. Módulos especiales. Posibilidad de comunicación. Software de programación y monitorización. CJ1. Características 6 Dentro de las diferentes familias de PLCs de OMRON en este curso se dispone de autómatas de la familia CJ1, concretamente el modelo CJ1M con CPU22. El CJ1M es un PLC con un procesador rápido, con funciones avanzadas, con E/S integradas (CPU22 y 23). Todas las CPUs del modelo CJ1M disponen de puerto de periféricos y RS232.

4 CJ1. Características 7 En todas las CPUs se puede insertar una tarjeta de memoria. Los módulos se unen con conectores (sin necesidad de un bastidor) sobre un carril DIN (sin tornillos). Esto simplifica configuración, ahorra costes y reduce tamaños (no hay restricciones de anchura y es rápido y sencillo de instalar). Posibilidad de conectar todas las tarjetas inteligentes de E/S del CJ (temperatura, contadora, analógica, ) en el CJ1M. Programas compatibles 100% con PLC s CJ1G/H y CS1. La CPU22 y la CPU23 del CJ1M disponen de funciones de posicionamiento básico. Módulo de posicionado avanzado CJ1M + CJ1W- NCxx3. CJ1. Características 8 Estructura típica de rack con la serie CJ (en este caso con CJ1G) CPU Unidades de red, de E/S (básicas o especiales). Máximo: 10 Fuente de alimentación Puerto RS232C Puerto de periféricos

5 CJ1. Características 9 Unidades que se le pueden añadir a la CPU CJ1. Características 10 Función de PC-Link Serie: se puede utilizar el puerto RS232 para intercambiar información (10 canales por CPU)) entre CPUs sin necesidad de programa. Si usamos RS232 podremos comunicar por el puerto serie 2 CPUs. Si utilizamos un conversor RS422 para comunicar en RS422A/485 podremos comunicar hasta 9 unidades, (1 maestro y 8 esclavos). CJ1W-CIF11 Conversor RS-232C RS-422A/485

6 CJ1M. Conectividad entre redes 11 Soporta Ethernet, Controller Link, DeviceNet, CompoBus/S, Profibus-DP CPU CJ1M Características de las CPUS de CJ1M 12 Instrucciones especiales: 300 ns mín. Capacidad de programa (UM, Memoria de usuario). Es el tamaño del área de programa del usuario en la CPU: el número máximo de pasos que puede tener el programa. El número de pasos por instrucción varía entre 1 y 7 pasos, en función de la instrucción y sus operandos. EM: Memoria extendida.

7 13 Pines de entrada y de salida integrados 14 Cableado de las entradas. Todas las entradas se pueden conectar a: Salidas colector abierto o de sensores a dos hilos para las que se utilizarán los pines 24V y 0V, es decir 1 y 5 para IN0, 2 y 6 para IN1, 7 y 11 para IN02, etc... Salidas linedriver donde se usarán los pines LD+ y LDcon alimentación a 5VDC, es decir 3 y 5 para IN0, 4 y 6 para IN1, 9 y 11 para IN02, etc...

8 15 Cableado de las salidas. Todas las salidas tienen una alimentación V+ única (5VDC a 24VDC) al igual que un único común (pines 39 y 40). 16 Entradas y/o salidas integradas: Entradas integradas: X con X= número de bit, entre 0 y 9. Salidas integradas: X con X entre 0 y 5. Están en la zona de memoria CIO (Core I/O). Pueden ser utilizadas como: Entradas/salidas de propósito general. Entradas de interrupción. Entradas de respuesta rápida. Entradas de contador de alta velocidad. Salidas de pulsos. Salidas PWM. Búsqueda de origen.

9 17 Áreas de asignación de las entradas integradas entradas de propósito general. 4 entradas de respuesta rápida: Las señales de menos de un tiempo de ciclo (30µs mín) se pueden tratar como señales de ON durante un ciclo. 4 entradas de interrupción. Pueden funcionar de 2 modos: Modo directo: cuando se detecte un flanco de subida o bajada de la señal de entrada, el ciclo de programa se interrumpirá para atender la interrupción (tarea 140 a 143), que tendrá prioridad sobre el resto del código. Tiempo de respuesta (tiempo desde que se cumple la condición de entrada hasta que se ejecuta la tarea de interrupción): 93µs mín. Modo contador (siguiente transparencia).

10 19 4 entradas de interrupción (continución). Pueden funcionar de 2 modos: Modo directo: (transparencia anterior). Modo contador: se cuenta o descuenta el número de flancos de subida o bajada que configuremos, y cuando el valor actual (PV) alcanza el valor asignado en la consigna (SV) o 0 cuando el contaje es descendente, se ejecuta la tarea de interrupción correspondiente (número de tarea 140 a 143). El flanco activo se configura con MSKS (690). Los SV se configuran en el A532 a A535. Los valores se almacenan en A356 a A359, se pueden leer con la instrucción PRV(881) y se pueden cambiar con INI(880). Con MSKS (690) se selecciona el modo de interrupción (directo o contador) entradas con función de contador de alta velocidad (1/2): Tipos: lineal/circular. Modos de entrada: entrada de fase diferencial (si la fase A está adelantada incrementa el contador, si la fase A está retrasada lo decrementa), entrada arriba/abajo, solo arriba, entrada pulso+dirección. 2 tipos de reset: Por software + señal Z: El contador se resetea cuando Z se activa, siempre que el bit de reset esté a ON. Por software: Poniendo a ON los bits de reset, (A y A para el contador 0 y 1 respectivamente). Función GATE (parada temporal de cuenta, con los bits A y A531.03).

11 21 2 entradas con función de contador de alta velocidad (2/2): Los canales asociados (son del área auxiliar) donde se almacena el valor de la cuenta son: Contador 0: A270 (LSB) A271 (MSB). Contador 1: A272 (LSB) A273 (MSB). El valor actual (PV) del contador se puede comparar (con la instrucción CTBL(882)) con una consigna. Si se cumple, se ejecuta una tarea de interrupción. Hay 2 posibles modos de comparación: Con un valor objetivo (hasta 48 valores distintos, cada uno con su tarea de interrupción). Con un rango (hasta 8 rangos distintos, con sus límites superior e inferior, y su número de tarea de interrupción). 22 Ejemplo de uso de los contadores de alta velocidad: Para máquinas de textil y posicionado en las que lo más importante es el control de velocidad de varios ejes. Inverter RS485

12 23 Áreas de asignación de las salidas integradas 24 Salidas integradas: 6 salidas de propósito general. 2 salidas de pulsos simultáneas de 2 bits cada una (p. ej., para controlar motores): Formatos: Pulso/dirección y Adelante/atrás (CW/CCW). Ciclo de trabajo D=50%. Frecuencia de salida: hasta 100kHz. Rango de aceleración/deceleración: de 1Hz a 2kHz cada 4ms.

13 25 Salidas integradas 2 salidas de pulsos simultáneas. Se controlan con las siguientes instrucciones: 26 Salidas integradas: 2 salidas de pulsos para posicionamiento con variación del ciclo de trabajo (PWM): Ciclo de trabajo variable del 0% al 100% de 1% en 1%. El rango de frecuencia es de 0.1Hz a 999.9Hz variable de 0.1Hz en 0.1Hz.

14 27 Entradas/salidas integradas: La búsqueda de origen es una operación para establecer el origen al cual poder referenciar todos los posicionados en coordenadas absolutas, por ejemplo, al controlar un servomotor. Este origen es un punto único y referencia de posicionados y se localiza gracias a señales externas de proximidad de origen y al pulso Z del servomotor (1 único pulso por revolución configurado por hardware). Hay varios métodos para buscarlo y se configura por software cual se utiliza. Áreas de memoria 28 Las áreas de memoria están estructuradas en palabras/words/canales de 16 bits cada uno MSB LSB Formato de las direcciones: XXXX.YY Nº BIT (PESO) número de canal (registro) número de bit (entre 00 y 15) Áreas de memoria: Área de programa: contiene el programa del PLC. Área de datos: usada para almacenar valores o para obtener información sobre el estado del PLC. Está dividida en varias subáreas (CIO, HR, AR, TR, ).

15 Áreas de memoria 29 Área CIO (Core In Out) Los canales más significativos de esta área serán los asociados a las entradas y salidas integradas en la CPU (2960 y 2961). Además dispone de canales para los módulos básicos de entradas y salidas digitales, para módulos especiales, para la comunicación por Device Net, Controller Link, etc. (Controller Link) Áreas de memoria 30 Asignación de E/S: Conexión de 5 unidades básicas de E/S sobre el rack de CPU.

16 Áreas de memoria 31 Asignación de E/S: Conexión con unidades especiales de entrada salida y unidades de bus. : : : : Áreas de memoria 32 Otras áreas de memoria. Además del área CIO (Core In Out), existen las siguientes áreas: Las áreas sombreadas pueden ser utilizadas como bits/canales de propósito general cuando no se utilicen.

17 Áreas de memoria 33 Internal I/O area: 2644 canales que corresponden al área CIO. Pueden ser usados para control de ejecución de programas. Área AR (Auxiliary area): 448 canales de sólo lectura de A a A canales de lectura/escritura de A a A Tienen asignadas funciones especiales: bits de control e información del PLC (Puerto serie, puerto periféricos, bits o canales relacionados con los contadores de alta velocidad, etc.) Áreas de memoria 34 Work area (W): 512 canales W a W Están destinados a propósitos generales de programación. Se propone que cuando se necesiten bits de control se utilice en primer lugar esta área. Área HR (Holding area): 512 canales (8192 bits) de H a H Mantiene su estado ante fallos de alimentación o cambio de modo de PLC. Es direccionable a nivel de bit o byte. Zona de propósito general: Se utiliza en programación, para datos que requieran mantener su estado incluso cuando se apaga el PLC o cuando se cambia de modo.

18 Áreas de memoria 35 Memoria de Datos (DM): 32Kwords de D00000 a D Acceso sólo a nivel de canal (byte). No pierden su estado cuando la CPU se apaga. Utilizables para gestión de valores numéricos. Destinados a la configuración de módulos de entrada y salida especiales y de los módulos CPU Bus. Index registers: 15 registros índice de IR0 a IR15. Almacenan direcciones para direccionamiento indirecto. Solo admiten acceso a nivel de byte (no de bit). Task flag area: 32 canales de TK0000 a TK0031, son de sólo lectura. Están a ON cuando su tarea se está ejecutando y a OFF cuando no se está ejecutando o está en standby. Áreas de memoria 36 Áreas de temporizadores (TIM) y contadores (CNT) Es el área de memoria que simula el funcionamiento de estos dispositivos. Son usados por el PLC para programar retardos y contajes. Timer area: 4096 temporizadores, de T0000 a T4095. Counter area: 4096 contadores, de C0000 a C4095. Elementos característicos: SV (Set Value): Valor de preselección. PV (Present Value): Valor actual. BIT: Valor de estado. Temporary area (TR): 16 bits de TR0 a TR15. Almacenan el estado ON/OFF temporalmente en las condiciones que controlan las bifurcaciones del programa.

19 Rack didáctico (1/2) 37 Rack didáctico (2/2) 38 Fuente Aliment. PA202 CPU CJ1M-22 MAD42 (4AI+2AO) DRM21 (DeviceNet) ETN21 (Ethernet) SCU41 (Serie)

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