CONTROL ELÉCTRICO

3 CONTROL ELÉCTRICO Contenido LA SEGURIDAD EN EL TRABAJO......................................................................... 6 TÉCNICAS DE SEGURIDAD.................................................................................. 7 SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS................................................ 8 TRABAJOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS PRINCIPIOS BÁSICOS............ 9 MANIOBRAS Y VERIFICACIONES ...................................................................... 11 FUNCIÓN DEL CONTROL ELÉCTRICO. ............................................................. 14 TEORÍA DE CIRCUITOS. ..................................................................................... 16 POSTULADO GENERAL DE LA LEY DE OHM.................................................... 17 FÓRMULAS ELÉCTRICAS................................................................................... 21 EL RELÉ................................................................................................................ 23 CIRCUITO DE ENGANCHE o ENCLAVE ............................................................. 26 CIRCUITO DE CONTROL PARA PUERTA DE GARAJE ..................................... 28 MÁQUINAS ELÉCTRICAS. (MOTORES, AC, DC Y GENERADORES) ............... 30 SENSORES .......................................................................................................... 40 SENSORES DE CONTACTO ............................................................................ 40 SENSORES ÓPTICOS...................................................................................... 41 SENSORES DE TEMPERATURA ..................................................................... 42 SENSORES DE HUMEDAD .............................................................................. 43 SENSORES MAGNÉTICOS.............................................................................. 43 SENSORES INFRARROJOS ............................................................................ 44 CONCEPTOS BÁSICOS PLC............................................................................... 45 ESTRUCTURA DE UN PLC.................................................................................. 47 ENTRADAS Y SALIDAS (E/S) - INPUTS AND OUTPUTS (IO) ............................ 48 FUNCIONAMIENTO DEL PLC.............................................................................. 49 PROGRAMAR LA MEMORIA DE UN PLC ........................................................... 50 PROGRAMACIÓN LADDER PLC BÁSICA DESCRIPCIÓN DEL LENGUAJE LADDER................................................................................................................ 51 LÓGICA LADDER Y SU CABLEADO ................................................................... 53 CONFIGURACIONES DESTACADAS DEL PLC.................................................. 53

4 CONTROL ELÉCTRICO DESCRIPCIÓN FÍSICA DE UN PLC..................................................................... 55 PROGRAMACIÓN EN SIMULADOR LOGIXPRO................................................. 58 VERIFICACIÓN DEL PROGRAMA....................................................................... 63 EJERCICIO DE CONEXIÓN CON RSLINX .......................................................... 73 CONFIGURACIÓN DEL CABLE DE CONEXIÓN PARA LOS PLC MICRO LOGIX SERIE 1000 DE AB............................................................................................... 76 EDICIÓN DE UN PROGRAMA LADDER.............................................................. 82 DESCARGA DEL PROGRAMA ............................................................................ 88 BUENA Y MALA CONEXIÓN A ETHERNET Menú Ayuda................................ 94 REQUISITOS MÍNIMOS DEL SISTEMA............................................................... 95 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 96 TABLA DE CONTENIDO....................................................................................... 97

5 CONTROL ELÉCTRICO OBJETIVO GENERAL Lograr que el alumno conozca y domine los elementos necesarios, básicos del control eléctrico, utilizados en la industria local nacional e internacional, para que con la práctica llegue a dominar uno de los campos de la automatización.

6 CONTROL ELÉCTRICO LA SEGURIDAD EN EL TRABAJO. Vamos a tratar de recoger las medidas necesarias, clasificadas según el ámbito de aplicación de las mismas, para que el empresario, pueda garantizar la seguridad del trabajo en su actividad. En el trabajo, se puede ver afectada la salud de muchas formas y todas ellas son importantes. Se pueden generar daños como consecuencia de la carga de trabajo, ya sea física o mental, y en general, de los factores psicosociales y organizativos capaces de generar fatiga, estrés, insatisfacción laboral, etc. Para actuar sobre ellos contamos como herramientas con la Ergonomía y la Psicosociología aplicada a la prevención de riesgos laborales. Las enfermedades contraídas como consecuencia del trabajo y que no estén contempladas en dicho cuadro serán consideradas, a efectos legales, como accidentes de trabajo. Desde el punto de vista técnico preventivo, se habla de enfermedad derivada del trabajo, no de enfermedad profesional, entendiéndose como tal, aquel deterioro lento y paulatino de la salud del trabajador, producido por una exposición crónica a situaciones adversas, sean producidas por el ambiente en que se desarrolla el trabajo o por la forma en que éste está organizado. La Higiene Industrial es la técnica que nos ayudará a prevenir la aparición de enfermedades profesionales, estudiando, valorando y modificando convenientemente el medio ambiente físico, químico o biológico del trabajo. El último tipo de daño como consecuencia de la materialización de los riesgos es el accidente de trabajo. Es el indicador más inmediato y evidente de unas malas condiciones de trabajo y dada su frecuencia y su gravedad, la lucha contra los accidentes es el primer paso de toda actividad preventiva. Una diferencia básica frente a la enfermedad profesional estaría en la velocidad de producción del daño. Se define accidente de trabajo como "toda lesión corporal que el trabajador sufra con ocasión o a consecuencia del trabajo que ejecuta por cuenta ajena". En esta

7 CONTROL ELÉCTRICO definición se incluyen tanto las lesiones que se producen en el centro de trabajo como aquellas producidas en el trayecto habitual entre éste y el domicilio del trabajador. Estos últimos serían los accidentes llamados "in itinere". Desde el punto de vista técnico-preventivo, entenderemos por accidente de trabajo todo suceso anormal, no querido ni deseado, que se presenta de forma brusca e inesperada y normalmente es evitable, que interrumpe la continuidad del trabajo y puede causar lesiones a las personas. La Seguridad en el trabajo es el conjunto de técnicas y procedimientos que tienen por objeto eliminar o disminuir el riesgo de que se produzcan los accidentes de trabajo. TÉCNICAS DE SEGURIDAD Se pueden clasificar atendiendo a diferentes aspectos, pero si tomamos como punto de referencia el momento en que se produce el accidente, podemos establecer dos grupos. Las técnicas activas son aquellas que planifican la prevención antes de que se produzca el accidente. Para ello se identifican, en principio, los peligros existentes en los puestos de trabajo y posteriormente se evalúan los riesgos e intentan controlarse mediante ajustes técnicos y organizativos. Entre estas técnicas podemos encontrar, por ejemplo, la evaluación de riesgos y las inspecciones de seguridad, entre otras. La evaluación de riesgos, es un proceso mediante el cual se obtiene la información necesaria para que la organización esté en condiciones de tomar una decisión apropiada sobre la oportunidad de adoptar acciones preventivas y, en tal caso, sobre el tipo de acciones que deben adoptarse. Esta evaluación se realizará llevando a cabo, en primer lugar, un análisis cualitativo de riesgos, encaminado a identificar y descubrir los riesgos existentes en un

8 CONTROL ELÉCTRICO determinado trabajo y posteriormente un análisis cuantitativo cuyo objetivo final es asignar un valor a la peligrosidad de estos riesgos de forma que se puedan comparar y ordenar entre sí por su importancia. La inspección de seguridad es básicamente un análisis que se realiza observando directamente y de forma ordenada, las instalaciones y procesos productivos para evaluar los riesgos de accidente presentes. Las técnicas reactivas son aquellas técnicas que actúan una vez que se ha producido el accidente e intentarán determinar las causas de éste para posteriormente proponiendo e implantando unas medidas de control, evitar que se pueda volver a producir. Entre ellas destacan la investigación de accidentes y el control estadístico de la accidentalidad. La investigación de accidentes tiene como punto de arranque el propio accidente, y se puede definir como la técnica utilizada para el análisis en profundidad de un accidente laboral acaecido, a fin de conocer el desarrollo de los acontecimientos y determinar por qué han sucedido. La recopilación detallada de los accidentes es una valiosa fuente de información que es conveniente aprovechar al máximo, para lo cual es importante que una serie de datos referentes a ellos mismos y a su entorno queden registrados para su posterior análisis estadístico que servirá para conocer la accidentalidad y sus circunstancias comparativamente entre secciones, empresas o sectores productivos SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS Hay que establecer las condiciones y garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas, conectadas a una tensión definida como baja, en relación entre otros aspectos a la seguridad de las personas y de las cosas. Su aplicación será obligatoria para: a. Nuevas instalaciones, a sus modificaciones y a sus ampliaciones.

9 CONTROL ELÉCTRICO b. Instalaciones existentes antes de su entrada en vigor que sean objeto de modificaciones de importancia, reparaciones de importancia y a sus ampliaciones. c. Instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, en lo referente al régimen de inspecciones, si bien los criterios técnicos aplicables en dichas inspecciones serán los correspondientes a la reglamentación con la que se aprobaron. Se entenderá por modificaciones o reparaciones de importancia las que afectan a más del 50 por 100 de la potencia instalada. Igualmente se considerará modificación de importancia la que afecte a líneas completas de procesos productivos con nuevos circuitos y cuadros, aun con reducción de potencia. Asimismo, se aplicará a las instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, cuando su estado, situación o características impliquen un riesgo grave para las personas o los bienes, o se produzcan perturbaciones importantes en el normal funcionamiento de otras instalaciones, a juicio del órgano competente de la Comunidad Autónoma. TRABAJOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS PRINCIPIOS BÁSICOS a. Seguridad Antes de llevar a cabo cualquier actividad relacionada con la instalación eléctrica o cualquier trabajo con, o en proximidad de una instalación eléctrica, se debe hacer una evaluación de los riesgos eléctricos que puedan presentarse. b. Personal Todos los trabajadores que intervengan en trabajos de una instalación eléctrica o en su proximidad, recibirán una formación referente a las prescripciones de seguridad y las normas de la empresa. La persona encargada de los trabajos deberá asegurarse el cumplimiento de dichas prescripciones y normas de seguridad.

10 CONTROL ELÉCTRICO c. Organización Cada instalación eléctrica estará bajo la responsabilidad de una persona y el acceso a los trabajadores a los lugares con riesgo eléctrico debe ser regulado. Cuando los trabajos sean complejos, la preparación debe ser objeto de un documento escrito, incluso se debe asegurar que un número suficiente de trabajadores son capaces de aplicar los primeros auxilios. d. Comunicaciones Antes de comenzar cualquier trabajo, la persona designada como encargada de la instalación será informada del trabajo a realizar. Nunca se debe autorizar el inicio de los trabajos, ni la reconexión de la instalación eléctrica por medio de señales o por preacuerdos en base a un intervalo de tiempo determinado. e. Zona de trabajo La zona de trabajo debe estar claramente definida y delimitada. No se deben colocar objetos que puedan dificultar el acceso, ni materiales inflamables cerca de los equipos eléctricos. f. Herramientas, equipos, y dispositivos Deberán cumplir con las Normas Europeas, nacionales o internacionales apropiadas; se utilizarán de acuerdo con las instrucciones y/o consejos dados por el fabricante. g. Planos y expedientes Los planos y expedientes se mantendrán disponibles y actualizados h. Señalización Si es necesario, se colocará una señalización para indicar los peligros más significados.

11 CONTROL ELÉCTRICO MANIOBRAS Y VERIFICACIONES Maniobras Son operaciones efectuadas para modificar el estado eléctrico de la instalación o para la desconexión / reconexión de las instalaciones. Deben realizarse por personal suficientemente formado. Verificaciones Comprende: Medidas: actividades destinadas a "medir" magnitudes físicas en una instalación eléctrica. Se realizarán por trabajadores suficientemente formados o bajo la vigilancia de uno de estos. Ensayos: actividades concebidas para verificar el funcionamiento o el estado eléctrico de una instalación. Se realizarán por trabajadores suficientemente formados o bajo la vigilancia de uno de estos. Inspecciones: actividades que aseguran que una instalación eléctrica está de acuerdo con las reglamentaciones técnicas. Los resultados de las inspecciones se deben documentar. Se realizarán por trabajadores suficientemente formados y con experiencia de haberlas realizado en instalaciones semejantes. PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO Trabajos sin tensión Para realizar trabajos sin tensión se deberán seguir las siguientes prescripciones esenciales que aseguren que la instalación eléctrica en la zona de trabajo, está sin tensión y así se mantendrá durante la realización del trabajo. Estas prescripciones de denominan coloquialmente como "LAS CINCO REGLAS DE ORO" Después de haber sido identificadas las correspondientes instalaciones eléctricas, se aplicarán los siguientes cinco requisitos esenciales, en el orden especificado:

12 CONTROL ELÉCTRICO 1. Desconectar completamente. La parte de la instalación en la que se va a realizar el trabajo debe desconectarse de todas las fuentes de alimentación. Los elementos de la instalación eléctrica que mantengan tensión después de la desconexión deberán ser descargados con dispositivos adecuados. 2. Asegurar contra la posible reconexión. Todos los dispositivos de maniobra que se han utilizado para desconectar la instalación eléctrica deberán asegurarse contra cualquier posible reconexión, preferentemente por bloqueo del mecanismo de maniobra. 3. Verificar que la instalación está sin tensión. La ausencia de tensión debe ser verificada en todos los conductores activos de la instalación eléctrica en, o lo más cerca posible, de la zona de trabajo. En el caso de instalaciones conectadas por cables, cuando éstos no pueden ser identificados con exactitud en la zona de trabajo, se deben adoptar otros medios para garantizar la seguridad, por ejemplo, con la utilización de dispositivos corta-cables o picacables adecuado. 4. Poner a tierra y en cortocircuito. En la zona de trabajo, de todas las instalaciones de alta tensión y en algunas de baja tensión (cuando existe peligro de que la instalación se ponga en tensión), todas aquellas partes de la instalación en las que se deba realizar un trabajo deben ponerse a tierra y en cortocircuito. Los equipos o dispositivos de puesta a tierra y en cortocircuito deben conectarse en primer lugar a la toma de tierra y a continuación a los elementos a poner a tierra. 5. Protegerse frente a elementos próximos en tensión y establecer una señalización de seguridad para delimitar la zona de trabajo. Si hay elementos de una instalación eléctrica próximos a la zona de trabajo que no puedan dejarse sin tensión será necesaria la adopción de especiales medidas de protección adicionales que se aplicarán antes de iniciar el trabajo (trabajos en proximidad). Igualmente, se debe establecer una señalización para delimitar la zona de trabajo.

13 CONTROL ELÉCTRICO Trabajos en tensión Durante la ejecución de trabajos en tensión, los trabajadores pueden entrar en contacto con elementos en tensión o penetrar en la zona de trabajos en tensión bien con una parte de su cuerpo o bien con herramientas, equipos o dispositivos que manipulen. Solo se llevarán a cabo trabajos en tensión una vez suprimidos los riesgos de incendio y explosión. Los trabajadores utilizarán equipos de protección individual apropiados y no llevarán objetos metálicos, tales como anillos, reloj, cadena, pulseras, etc., si ello implica riesgos. Se distinguen tres métodos de trabajos en tensión: 1. Trabajo a distancia. El trabajador permanece a una distancia mínima establecida de los elementos en tensión. 2. Trabajo en contacto. El trabajador ejecuta su trabajo con equipos de protección individual y herramientas aislantes, en contacto directo con los elementos en tensión. 3. Trabajo a potencial. El trabajador realiza su trabajo después de haberse puesto a potencial. Para la ejecución del trabajo se deberán tener en cuenta diversos factores tales como la aptitud de los trabajadores para la realización de trabajos en tensión, las herramientas, equipos y dispositivos, las distancias de trabajo, las condiciones ambientales, la organización del trabajo. Trabajos en proximidad Trabajo durante el cual un trabajador penetra en un espacio delimitado alrededor de la zona de trabajo en tensión.

14 CONTROL ELÉCTRICO Los trabajos en proximidad de elementos en tensión no se deben realizar a menos que las medidas de seguridad garanticen que no se pueden tocar los elementos en tensión o que la zona de trabajos en tensión no puede ser invadida. Para controlar los riesgos eléctricos se pueden colocar como protección pantallas, barreras, etc. Para otros trabajos no eléctricos, tales como trabajos en andamios, pintura, trabajos con equipos de elevación, etc., se debe mantener permanentemente una distancia que garantice la seguridad de los trabajadores. FUNCIÓN DEL CONTROL ELÉCTRICO. Automatización es el uso de sistemas de control y de tecnología informática para reducir la necesidad de la intervención humana en un proceso. En el enfoque de la industria, automatización es el paso más allá de la mecanización en donde los procesos industriales son asistidos por maquinas o sistemas mecánicos que reemplazan las funciones que antes eran realizada por animales. Mientras en la mecanización los operadores son asistidos con maquinaria a través de su propia fuerza y de su intervención directa, en la automatización se reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador. Las principales ventajas de aplicar automatización a un proceso son: • Reemplazo de operadores humanos en tareas repetitivas o de alto riesgo. • Reemplazo de operador humano en tareas que están fuera del alcance de sus capacidades como levantar cargas pesadas, trabajos en ambientes extremos o tareas que necesiten manejo de una alta precisión • Incremento de la producción. Al mantener la línea de producción automatizada, las demoras del proceso son mínimas, no hay agotamiento o desconcentración en las tareas repetitivas, el tiempo de ejecución se disminuye considerablemente según el proceso.

15 CONTROL ELÉCTRICO La automatización de un nuevo producto requiere de una inversión inicial grande en comparación con el costo unitario del producto, sin embargo, mientras la producción se mantenga constante esta inversión se recuperará, dándole a la empresa una línea de producción con altos índice de ingresos. HERRAMIENTAS DE AUTOMATIZACION. Con la implementación de métodos numéricos en dispositivos de automatización el resultado es una gama de aplicaciones de rápida expansión y de enfoque especializado en la industria. La Tecnología asistida por computadora (CAx) ahora sirve de base para las herramientas matemáticas y de organización utilizada para crear sistemas complejos. Ejemplos notables de CAx incluyen el diseño asistido por computadora (CAD) y fabricación asistida por ordenador (CAM). La mejora en el diseño, análisis, y la fabricación de productos basados en CAx ha sido beneficiosa para la industria. La tecnología informática, junto con los mecanismos y procesos industriales, pueden ayudar en el diseño, implementación y monitoreo de sistemas de control. Un ejemplo de un sistema de control industrial es un controlador lógico programable (PLC). Los PLC's están especializados sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. La Interfaz hombremáquina (HMI) o interfaces hombre computadora, se suelen utilizar para comunicarse con los PLC's y otros equipos. El personal de servicio se encarga del seguimiento y control del proceso a través de los HMI, en donde no solo puede visualizar el estado actual proceso sino también hacer modificaciones a variables críticas del proceso.

16 CONTROL ELÉCTRICO TEORÍA DE CIRCUITOS. La ley de OHM La Ley de Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: 1. Tensión o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente "I", en ampere (A). 3. Resistencia "R" en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito. Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la. Circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila. Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado, y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje

17 CONTROL ELÉCTRICO aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante. POSTULADO GENERAL DE LA LEY DE OHM El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada. Fórmula matemática general de representación de la ley de OHM Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm: Variante práctica: Aquellas personas menos relacionadas con el despeje de fórmulas matemáticas pueden realizar también los cálculos de tensión, corriente y resistencia correspondientes a la Ley de Ohm, de una forma más fácil utilizando el siguiente recurso práctico: Con esta variante sólo será necesario tapar con un dedo la letra que representa el valor de la incógnita que queremos conocer y de inmediato quedará indicada con las otras dos letras cuál es la operación matemática que será necesario realizar.

18 CONTROL ELÉCTRICO Hallar el valor en ohm de una resistencia Para calcular, por ejemplo, el valor de la resistencia "R" en ohm de una carga conectada a un circuito eléctrico cerrado que tiene aplicada una tensión o voltaje "V" de 1,5 volt y por el cual circula el flujo de una corriente eléctrica de 500 miliampere (mA) de intensidad, procedemos de la siguiente forma: Tapamos la letra “R” (que representa el valor de la incógnita que queremos despejar, en este caso la resistencia "R" en ohm) y nos queda representada la operación matemática que debemos realizar: Como se puede observar, la operación matemática que queda indicada será: dividir el valor de la tensión o voltaje "V", por el valor de la intensidad de la corriente "I", en ampere (A). Una vez realizada la operación, el resultado será el valor en ohm de la resistencia "R". En este ejemplo específico tenemos que el valor de la tensión que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) (el de una batería en este caso), es de 1,5 volt, mientras que la intensidad de la corriente que fluye por el circuito eléctrico cerrado es de 500 miliampere (mA). Como ya conocemos, para trabajar con la fórmula es necesario que el valor de la intensidad esté dado en ampere, sin embargo, en este caso la intensidad de la corriente que circula por ese circuito no llega a 1 ampere. Por tanto, para realizar correctamente esta simple operación matemática de división, será necesario convertir primero los 500 miliampere en ampere, pues de lo contrario el resultado sería erróneo. Para efectuar dicha conversión dividimos 500 mA entre 1000:

19 CONTROL ELÉCTRICO Como vemos, el resultado obtenido es que 500 miliampere equivalen a 0,5 ampere, por lo que procedemos a sustituir, seguidamente, los valores numéricos para poder hallar cuántos ohm tienen la resistencia del circuito eléctrico con el que estamos trabajando, tal como se muestra a continuación: Como se puede observar, el resultado de la operación matemática arroja que el valor de la resistencia "R" conectada al circuito es de 3 ohm. Hallar el valor de intensidad de la corriente Veamos ahora qué ocurre con la intensidad de la corriente eléctrica en el caso que la resistencia "R", en lugar de tener 3 ohm, como en el ejemplo anterior, tiene ahora 6 ohm. En esta oportunidad la incógnita a despejar sería el valor de la corriente " I ", por tanto, tapamos esa letra: A continuación, sustituimos “V” por el valor de la tensión de la batería (1,5 V) y la “R” por el valor de la resistencia, o sea, 6 . A continuación, efectuamos la operación matemática dividiendo el valor de la tensión o voltaje entre el valor de la resistencia.

20 CONTROL ELÉCTRICO En este resultado podemos comprobar que la resistencia es inversamente proporcional al valor de la corriente, porque cuando el valor de "R" aumenta de 3 a 6 ohm, la intensidad " I " de la corriente también, varía, pero disminuyendo su valor de 0, 5 a 0,25 ampere. Hallar el valor de la tensión o voltaje Ahora, para hallar el valor de la tensión o voltaje "V" aplicado a un circuito, siempre que se conozca el valor de la intensidad de la corriente " I " en ampere que lo recorre y el valor en ohm de la resistencia "R" del consumidor o carga que tiene conectada, podemos seguir el mismo procedimiento tapando en esta ocasión la "V”, que es la incógnita que queremos despejar. A continuación, sustituyendo los valores de la intensidad de corriente " I " y de la resistencia "R" del ejemplo anterior y tendremos: El resultado que obtenemos de esta operación de multiplicar será 1,5 V, correspondiente a la diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM), que proporciona la batería conectada al circuito. Los más entendidos en matemáticas pueden utilizar directamente la Fórmula General de la Ley de Ohm realizando los correspondientes despejes para hallar las incógnitas. Para hallar el valor de la intensidad "I" se emplea la representación matemática de la fórmula general de esta Ley:

21 CONTROL ELÉCTRICO De donde: I-Intensidad de la corriente que recorre el circuito en ampere (A) E-Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V) R-Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en ohm ( ) Si, por el contrario, lo que deseamos es hallar el valor de la resistencia conectada al circuito, despejamos la “R” en la fórmula de la forma siguiente: Y por último, para hallar la tensión despejamos la fórmula así y como en los casos anteriores, sustituimos las letras por los correspondientes valores conocidos: FÓRMULAS ELÉCTRICAS. Suma de resistencias en serie Donde RT: es la resistencia total del circuito; Rn: es el número total de ellas. Suma de resistencias en paralelo

22 CONTROL ELÉCTRICO Donde RT: es la resistencia total del circuito; Rn: es el número total de ellas. Suma de capacidades o condensadores en serie Donde CT: es la capacidad total del circuito; Cn: es el número total de condensadores. Suma de capacidades o condensadores en paralelo Donde CT: es la capacidad total del circuito; Cn: es el número total de condensadores.

23 CONTROL ELÉCTRICO EL RELÉ Principio de funcionamiento Un relé es un interruptor accionado por un electroimán. Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre. Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina. Al abrir de nuevo el interruptor y dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo deja de ser un imán. Tipos de relés El relé que hemos visto hasta ahora funciona como un interruptor. Está formado por un contacto móvil o polo y un contacto fijo. Pero también hay relés que funcionan como un conmutador, porque disponen de un polo (contacto móvil) y dos contactos fijos.

24 CONTROL ELÉCTRICO Cuando no pasa corriente por la bobina el contacto móvil está tocando a uno de los contactos fijos. En el momento que pasa corriente por la bobina, el núcleo atrae al inducido, el cual empuja al contacto móvil hasta que toca al otro contacto fijo (el de la derecha). Por tanto, funciona como un conmutador. También existen relés con más de un polo (contacto móvil) siendo muy interesantes para los proyectos de Tecnología los relés conmutadores de dos polos y los de cuatro polos. Control de un motor mediante relé En muchos proyectos de Tecnología es necesario controlar el giro, en ambos sentidos, de un pequeño motor eléctrico de corriente continua. Dicho control puede hacerse con una llave de cruce o con un conmutador doble, pero también podemos hacerlo con un relé, como veremos a continuación. Observa la Fig. La bobina del relé se ha conectado a la pila a través de un pulsador NA (normalmente abierto) que designamos con la letra P. El motor se ha conectado a los contactos fijos del relé del mismo modo que si se tratase de un conmutador doble. Los dos polos del relé se conectan a los bornes de la pila.

25 CONTROL ELÉCTRICO En esta situación al motor le llega la corriente por el borne derecho y le sale por el izquierdo, girando en sentido anti horario. Al accionar el pulsador P suministramos corriente a la bobina del relé, haciendo ésta que los contactos móviles cambien de posición, con lo cual la corriente le llega al motor por su borne izquierdo y le sale por el derecho, girando en sentido horario. El tipo de control descrito tiene dos inconvenientes: a. el motor no se para nunca b. hay que mantener accionado el pulsador para que el motor gire en uno de los dos sentidos. El problema de parar el motor automáticamente se soluciona mediante interruptores finales de carrera, accionados por el elemento móvil (por ejemplo, una puerta corredera). Dichos interruptores deben colocarse en los cables que conectan el motor con el relé, de manera que corten la corriente del motor en el momento adecuado. Para no tener que estar accionando de forma contínua el pulsador hay dos posibilidades: a. Utilizar un interruptor en lugar de un pulsador. Esta solución nos obliga a controlar el motor desde un solo lugar (donde esté el interruptor). b. Modificar el circuito que conecta la bobina con la pila, mediante lo que se llama circuito de enganche del relé. Como veremos, esta solución nos permite

26 CONTROL ELÉCTRICO controlar el motor desde dos puntos diferentes, lo cual es necesario en algunos casos, como por ejemplo si queremos poder abrir y cerrar una puerta de garaje tanto desde dentro como desde fuera del mismo. CIRCUITO DE ENGANCHE o ENCLAVE El circuito de enganche consiste en establecer un camino alternativo para que le siga llegando corriente a la bobina cuando dejemos de accionar el pulsador. Para ello, necesitamos que el relé tenga, al menos, un polo más de los que necesitemos para controlar el el dispositivo que sea (motor, bombilla, etc), ya que es a través de uno de los polos del relé como la bobina seguirá recibiendo corriente cuando dejemos de accionar el pulsador. Para comprender mejor en qué consiste el circuito de enganche, supongamos que queremos controlar el encendido de una bombilla mediante un relé de dos polos y cuatro contactos. Utilizaremos una pila para suministrar corriente a la bobina y otra para hacerlo a la bombilla, para que el esquema del circuito sea más claro. También hemos señalado con línea más gruesa los cables del circuito de enganche. Podemos observar que la corriente procedente del borne positivo de la pila puede llegarle a la bobina a través del cable que tiene el pulsador P1 (de tipo NA) y a través del cable que conecta el borne positivo de la pila con uno de los polos del relé, así como del cable que conecta el contacto abierto correspondiente a ese polo con el terminal de entrada de la bobina. Este segundo camino es el circuito de enganche que, como podemos observar, incluye un pulsador P2, de tipo NC (normalmente cerrado) cuya función veremos a continuación. Al accionar el pulsador P1 la bobina se activará y los contactos móviles del relé cambiarán de posición, cerrándose, por una parte, el circuito de la bombilla y, por otra, el circuito de enganche.

27 CONTROL ELÉCTRICO Para mantener encendida la bombilla no es necesario que permanezca accionado el pulsador P1, ya que si dejamos de actuar sobre él la bobina seguirá recibiendo corriente a través del circuito de enganche. Cuando queramos apagar la bombilla (Fig. 14) tendremos que accionar un instante el pulsador P2, con objeto de abrir el circuito de enganche y, por tanto, cortar la corriente de la bobina. De esta forma, una vez soltado el pulsador P2 nos encontraremos de nuevo en la situación representada en la Fig. De esta manera hemos controlado el encendido y apagado de una bombilla, accionando un instante el pulsador P1 para encenderla y accionando otro instante el pulsador P2 para apagarla.

28 CONTROL ELÉCTRICO CIRCUITO DE CONTROL PARA PUERTA DE GARAJE Como aplicación de todo lo visto vamos a diseñar un circuito que nos controle la apertura y el cierre de una puerta de garaje. La puerta podrá abrirse tanto desde dentro, como desde fuera del garaje, mediante el accionamiento de un pulsador determinado. El motor de accionamiento del mecanismo de apertura/cierre de la puerta deberá pararse automáticamente cuando la puerta esté completamente abierta o cerrada. Para controlar un motor en los dos sentidos de giro mediante un relé con circuito de enganche necesitamos que éste tenga, al menos, tres polos y seis contactos. Pero si sólo disponemos de relés conmutadores de dos polos, tendremos que utilizar dos relés, como se muestra en la Figura.

29 CONTROL ELÉCTRICO El relé R1 tiene la función de cerrar el circuito que alimenta la bobina del relé R2. A su vez, el circuito que alimenta la bobina del relé R1 puede cerrarse mediante el pulsador P1e (exterior) o mediante el pulsador P1i (interior) ya que están conectados en paralelo, así como por el circuito de enganche, que también dispone de dos pulsadores, P2e (exterior) y P2i (interior), aunque en este caso de tipo NC. El relé R2 tiene la función de controlar el sentido de giro del motor M, cuya parada automática se producirá gracias a los finales de carrera FA (final de apertura) y FC (final de cierre). Hay que tener cuidado de colocar el final de carrera FC (final de cierre) en el cable que alimenta al motor cuando el relé está desactivado, ya que la puerta estará la mayor parte del tiempo cerrada. De esta manera los relés R1 y R2 sólo estarán activados durante el tiempo de apertura. El funcionamiento del circuito es el siguiente: 1º. Partimos de la situación representada en la Fig. 15, es decir, con la puerta cerrada y, por tanto, FC pulsado. 2º. Para abrir la puerta, accionaremos P1e si estamos fuera del garage, o P1i si estamos en el interior. Al accionar cualquiera de los dos pulsadores, activaremos el relé R1, que permanecerá activado incluso después de soltar el pulsador, gracias al circuito de enganche, que ahora estará cerrado (Fig. 16). También se habrá cerrado el circuito que alimenta a la bobina del relé R2, que se activará y hará que el motor gire en el sentido en que abre la puerta, hasta que esté completamente abierta, momento en el que pulsará el final de carrera FA y el motor se detendrá. 3º. Para cerrar la puerta, accionaremos el pulsador P2i o P2e, según que estemos dentro o fuera del garaje, con lo que se abrirá el circuito de enganche, se desactivará el relé R1 y, por tanto, también se desactivará el relé R2, haciendo que el motor gire en el sentido en que cierra la puerta, hasta que ésta se encuentre

30 CONTROL ELÉCTRICO cerrada del todo, momento en el pulsará el final de carrera FC y el motor se detendrá, volviéndonos a encontrar en el estado de la Fig MÁQUINAS ELÉCTRICAS. (MOTORES, AC, DC Y GENERADORES) Tipos de arranques de motor. Hay varios tipos de arranques de motor, cada uno con sus peculiaridades y su motivo, en esta ocasión vamos a ver los más empleados en la industria.

31 CONTROL ELÉCTRICO Arranque estrella y triángulo Las conexiones de un motor son muy sencillas de realizar, para ello el fabricante dispone en la carcasa del motor de una caja de conexiones con 6 bornes, en donde nosotros haremos las conexiones pertinentes, dependiendo de si deseamos una conexión tipo estrella o una conexión tipo triángulo. Veámoslo con unos gráficos ¿Pero cómo se hacen estas conexiones en la caja de bornes? Fácil, mirar estos dos gráficos: Ahora bien, puede ser que nos interese hacer, mediante contactores, un cambio de conexión estrella-triángulo, en ese caso solo tenemos que conectar la salida de los contactores a la caja de bornes.

32 CONTROL ELÉCTRICO Diagrama de Potencia. Diagrama de control. NOTA: cambia le tipo de diagrama a tipo escalera americano.

33 CONTROL ELÉCTRICO El esquema nos explica, empezando desde arriba, que el circuito tiene tres fusibles F3, un relé térmico F2,que se utiliza para proteger el motor, y que tiene 3 contactores KM1, KM2 y KM3. Además, si comparamos los dos esquemas, veremos que el esquema de maniobra incorpora un temporizador KA1 y dos interruptores S1 y S2. Además, en el esquema de maniobra, entre KM2 y KM3, está representado el enclavamiento mecánico, es el triángulo que une las dos bobinas de los contactores con líneas discontinuas, no es obligatorio dibujarlo, porque un poco más arriba está representado el enclavamiento eléctrico, son los dos contactos que están inmediatamente después de KA1. Explicación de la maniobra: 1. S1 Si pulsamos sobre S1 tenemos la conexión en estrella, porque entran en funcionamiento KM1, KM2 y KA1. Transcurrido un tiempo, pasamos a la conexión en triángulo por medio del temporizador KA1, se activa KM3 y se desactiva KM2. Recordar, el temporizador debe activarse cuando se alcance el 80% de la velocidad nominal del motor. 2. S2 Es el interruptor de paro. Desconecta a KM1, KM3 y KA1. Se inicia el paro del motor, lleva una inercia. Este tipo de arranque se utiliza para limitar la intensidad absorbida en Es el interruptor de paro. Desconecta a KM1, KM3 y KA1. Se inicia el paro del motor, lleva un inercial momento de arranque del motor. Si disponemos de un motor de 220 V y lo conectamos, en primer lugar, en estrella, tendremos una tensión de 127 V, con la cual, obtendríamos una intensidad 2 veces la nominal. En cambio, si lo hacemos directamente, tendríamos una intensidad de 5 veces la nominal. Al conectar primero en estrella y después en triángulo, mediante un temporizador, reducimos el sufrimiento del bobinado al rebajar la intensidad de absorción. En la actualidad existen unos equipos llamados arrancadores estrella-triángulo que realizan este cometido de forma mucho más exacta, pues, lo ideal es que se realice

34 CONTROL ELÉCTRICO el cambio de estrella a triángulo cuando el motor haya alcanzado el 80% de su velocidad nominal. Arranque con resistencias estatóricas. Este tipo de arranque se utiliza para reducir la intensidad de arranque. El funcionamiento es similar al anterior expuesto. Es decir, en una primera instancia, entran en funcionamiento las resistencias y en una segunda instancia, el motor es alimentado directamente. Para este proceso se utiliza dos contactores y un temporizador. Las particularidades más interesantes son que las resistencias tienen un número limitado de arranques cada X tiempo, que debe ser señalado por el propio fabricante. La ventaja que tiene este tipo de arranque, es que no hay una caída de tensión, algo que si sucede con el arranque estrella-triángulo. Se utiliza en motores que deben accionar máquinas con un par bajo en su arranque. Diagrama de Potencia.

35 CONTROL ELÉCTRICO Diagrama de control. NOTA: Analizar y cambiar a diagrama de escalera tipo americano. En el esquema de maniobra, está representado tres fusibles F3, un relé térmico F2, dos interruptores S1 y S2, un temporizador KA1, y dos contactores KM1 y KM2. En el esquema de potencia se puede ver la representación de las resistencias estatóricas. No se pueden representar en el esquema de maniobra, porque no son un elemento de control, además, todo el circuito de maniobra es precisamente para controlar dichas resistencias. Explicación de la maniobra: S1: Al pulsar sobre S1, entran en funcionamiento KM1 y KA1. Transcurrido un tiempo KA1, temporiza y cambia KM1 por KM2, dejando desconectadas las resistencias estatóricas y conectando el relé térmico de seguridad F2. S2: Desconecta a KM2 y F2. Inicio del paro del motor, tiene una inercia.

36 CONTROL ELÉCTRICO Arranque en Kusa. En este tipo de arranque se coloca una sola resistencia en una de las fases, es indiferente la fase que se elija. El valor de la resistencia debe de suministrarlo el propio fabricante del motor. Como todos los tipos de arranques que estamos viendo, tiene la finalidad de reducir la intensidad de arranque. Se utiliza en motores de pequeña y mediana potencia que necesitan un reducido par de arranque. Diagrama de Potencia.

37 CONTROL ELÉCTRICO Diagrama de control. NOTA: Analizar y cambiar a diagrama de escalera tipo americano. En el esquema de maniobra, está representado tres fusibles F3, un relé térmico F2, dos interruptores S1 y S2, un temporizador KA1, y dos contactores KM1 y KM2. En el esquema de potencia se puede ver la representación de una resistencia. No se representa dicha resistencia en el esquema de maniobra porque no es un elemento de control, precisamente el esquema de maniobra es para poder controlar dicho elemento eléctrico. Recordar, la resistencia la tiene que suministrar el propio fabricante del motor. Explicación de la maniobra: S1: Al pulsar sobre S1, entran en funcionamiento KM1 y KA1. Transcurrido un tiempo KA1, temporiza y activa KM2, dejando desconectada la resistencia. En esta ocasión, el relé térmico F2 o Rt, se encuentra conectado en todo momento por que solo hay una resistencia en una sola fase, las otras dos fases no están protegidas. S2: Desconecta todo el circuito. Inicio del paro del motor, tiene una inercia.

38 CONTROL ELÉCTRICO Arranque con autotransformador. Este tipo de arranque mejora al arranque con resistencias estatóricas, al tener un mejor par y no existir pérdidas por la disipación de calor en las resistencias. Sin embargo, presenta un inconveniente, el precio, pues resulta más económico el arranque por resistencias estatóricas. Se emplea el arranque por autotransformador en motores de gran potencia, y como siempre, con la intención de reducir la intensidad absorbida en el momento de arranque. Diagrama de Potencia.

39 CONTROL ELÉCTRICO Diagrama de control. NOTA: Analizar y cambiar a diagrama de escalera tipo americano. El esquema presentado aquí, trata sobre el arranque de un motor sobre dos puntos. La utilidad de este tipo de arranque es poder reducir la intensidad durante el arranque, se usa en máquinas donde el par resistente sea bajo. Se emplea con motores trifásicos con el rotor en cortocircuito. Como el esquema indica, si accionamos sobre el pulsador S1 entrarán en juego KA1,KM1 y KM2. Con el temporizador KA1 regularemos el tiempo necesario para que cuando el motor se encuentre en los valores nominales, se desconecten KM1 y KM2, conectándose a su vez KM3, entonces el motor estará en régimen de trabajo habitual. En cambio, si deseamos detener el motor, solo tenemos que accionar el pulsador S2.

40 CONTROL ELÉCTRICO SENSORES Los datos de entrada y de realimentación de los sistemas de control se introducen mediante unos dispositivos, normalmente electrónicos, que se denominan sensores. El sensor traduce la información que le llega del exterior en un impulso eléctrico, normalmente digital (pasa o no pasa corriente), que puede ser analizado y procesado por la unidad de control del sistema. Tipos de Sensores Existen diferentes tipos de sensores, en función del tipo de variable que tengan que medir o detectar: • De contacto. • Ópticos. • Térmicos. • De humedad. • Magnéticos. • De infrarrojos. SENSORES DE CONTACTO Se emplean para detectar el final del recorrido o la posición límite de componentes mecánicos. Por ejemplo: saber cuándo una puerta o una ventana que se abren automáticamente están ya completamente abiertas y por lo tanto el motor que las acciona debe pararse. Los principales son los llamados fines de carrera (o finales de carrera). Se trata de un interruptor que consta de una pequeña pieza móvil y de una pieza fija que se llama NA, normalmente abierto, o NC, normalmente cerrado.

41 CONTROL ELÉCTRICO Final de carrera Símbolo de un final de carrera La pieza NA está separada de la móvil y sólo hace contacto cuando el componente mecánico llega al final de su recorrido y acciona la pieza móvil haciendo que pase la corriente por el circuito de control. La pieza NC hace contacto con la móvil y sólo se separa cuando el componente mecánico llega al final de su recorrido y acciona la pieza móvil impidiendo el paso de la corriente por el circuito de control. Según el tipo de fin de carrera, puede haber una pieza NA, una NC o ambas. SENSORES ÓPTICOS Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de luz que le llega al sensor. Los principales sensores ópticos son las fotorresistencias, las LDR. Recordemos que se trataba de resistencias cuyo valor disminuía con la luz, de forma que cuando reciben un haz de luz permiten el paso de la corriente eléctrica por el circuito de control. Cuando una persona o un obstáculo interrumpen el paso de la luz, la LDR aumenta su resistencia e interrumpe el paso de corriente por el circuito de control. Las LDR son muy útiles en robótica para regular el movimiento de los robots y detener su movimiento cuando van a tropezar con un obstáculo o bien disparar

42 CONTROL ELÉCTRICO alguna alarma. También sirven para regular la iluminación artificial en función de la luz natural. El circuito que aparece en la imagen superior derecha nos permitiría controlar la puesta en marcha de una alarma al disminuir la intensidad luminosa que incide sobre un LDR. SENSORES DE TEMPERATURA Los termistores son los principales sensores de temperatura. Se trata de resistencias cuyo valor asciende con la temperatura (termistor PTC) o bien disminuye con la temperatura (termistor NTC). Por lo tanto, depende de la temperatura que el termistor permita o no el paso de la corriente por el circuito de control del sistema. El símbolo y la apariencia de un termistor es: La principal aplicación de los sensores térmicos es, como es lógico, la regulación de sistemas de calefacción y aire acondicionado, además de las alarmas de protección contra incendios.

43 CONTROL ELÉCTRICO SENSORES DE HUMEDAD Se basan en que el agua no es un material aislante como el aire sino que tiene una conductividad eléctrica; por esa razón el Reglamento de Baja Tensión prohíbe la presencia de tomas de corriente próximas a la bañera, como veíamos en el tema anterior. Por lo tanto, un par de cables eléctricos desnudos (sin cinta aislante recubriéndolos) van a conducir una pequeña cantidad de corriente si el ambiente es húmedo; si colocamos un transistor en zona activa que amplifique esta corriente tenemos un detector de humedad. Imagen de un sensor de humedad de fabricación casera Los sensores de humedad se aplican para detectar el nivel de líquido en un depósito, o en sistemas de riego de jardines para detectar cuándo las plantas necesitan riego y cuándo no. El esquema eléctrico muestra una sonda que detectaría la humedad y gracias a los transistores se amplifica la señal para poner en marcha la bomba de riego. SENSORES MAGNÉTICOS Detecta los campos magnéticos que provocan los imanes o las corrientes eléctricas. El principal es el llamado interruptor Reed; consiste en un par de láminas metálicas de materiales ferromagnéticos metidas en el interior de una cápsula que se atraen

44 CONTROL ELÉCTRICO en presencia de un campo magnético, cerrando el circuito. Su símbolo recuerda vagamente al del interruptor convencional: El interruptor Reed puede sustituir a los finales de carrera para detectar la posición de un elemento móvil, con la ventaja de que no necesita ser empujado físicamente por dicho elemento, sino que puede detectar la proximidad sin contacto directo. Esto es muy útil cuando interesa evitar el contacto físico, por ejemplo, para detectar el nivel de agua de un depósito sin riesgo de cortocircuitos. SENSORES INFRARROJOS Si recordamos el espectro electromagnético estudiado en un tema anterior, existía una franja de ondas electromagnéticas cuya frecuencia es muy baja para que nuestros ojos la detecten; son los infrarrojos. Existen diodos capaces de emitir luz infrarroja y transistores sensibles a este tipo de ondas y que por lo tanto detectan las emisiones de los diodos. Esta es la base del funcionamiento de los mandos a distancia; el mando contiene diodos que emiten infrarrojos que son recibidos por los fototransistores del aparato. Los diodos de infrarrojos son a simple vista idénticos a los LED, como se puede apreciar en la imagen, y se representan de la misma manera, mientras que el

45 CONTROL ELÉCTRICO símbolo de los fototransistores es semejante al de los transistores normales pero añadiendo las flechas que representan la luz que reciben. Recordemos que las flechas salen del elemento cuando éste emite luz o radiación infrarroja y entran en él cuando el elemento recibe dicha radiación. CONCEPTOS BÁSICOS PLC Los Controladores Lógicos Programables (PLC) continúan evolucionando a medida que las nuevas tecnologías se añaden a sus capacidades. El PLC se inició como un reemplazo para los bancos de relevos. Poco a poco, las matemáticas y la manipulación de funciones lógicas se añadieron. Hoy en día son los cerebros de la inmensa mayoría de la automatización, procesos y máquinas especiales en la industria. Los PLCs incorporan ahora más pequeños tamaños, más velocidad de las

46 CONTROL ELÉCTRICO CPU y redes y tecnologías de comunicación diferentes. Se puede pensar en un PLC como un pequeño computador industrial que ha sido altamente especializado para prestar la máxima confianza y máximo rendimiento en un ambiente industrial. En su esencia, un PLC mira sensores digitales y analógicos y switches (entradas), lee su programa de control, hace cálculos matemáticos y como resultado controla diferentes tipos de hardware (salidas) tales como válvulas, luces, relés, servomotores, etc. en un marco de tiempo de milisegundos. Mientras los PLCs son muy buenos con el control rápido de información, no comparten los datos y las señales con facilidad. Comúnmente los PLCs intercambian información con paquetes de software en el nivel de planta como interfaces maquina operador (HMI) o Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA). Todo intercambio de datos con el nivel de negocios de la empresa (servicios de información, programación, sistemas de contabilidad y análisis) tiene que ser recogido, convertido y transmitido a través de un paquete SCADA. Típicamente en la mayoría de PLCs, las redes de comunicación son exclusivas de la marca y con velocidad limitada. Con la aceptación de Ethernet, las velocidades de comunicación de la red han aumentado, pero todavía a veces usan se usan protocolos de propiedad de cada marca.

47 CONTROL ELÉCTRICO Nuevas tendencias En general, los PLC son cada vez más rápidos y más pequeños y como resultado de esto, están ganando capacidades que solían ser dominio exclusivo de la computadora personal (PC) y de las estaciones de trabajo. Esto se traduce en manejo datos críticos de manera rápida que se comparte entre el PLC en el piso de la fábrica y el nivel de negocios de la empresa. Ya no se trata de los PLCs antiguos que únicamente controlaban salidas a partir de una lógica y de unas entradas. Algunas de las características que un PLC puede aportar a sus proyectos de automatización son los servidores web, servidores FTP, envío de e-mail y Bases de Datos Relacionales Internas. ESTRUCTURA DE UN PLC Un PLC se puede definir como un sistema basado en un microprocesador. Sus partes fundamentales son la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y Salidas (E/S). La CPU se encarga de todo el control interno y externo del PLC y de la interpretación de las instrucciones del programa. En base a las instrucciones almacenadas en la memoria y en los datos que lee de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos, la memoria de solo lectura o ROM y la memoria de lectura y escritura o RAM.

48 CONTROL ELÉCTRICO La memoria ROM almacena programas para el buen funcionamiento del sistema. La memoria RAM está conformada por la memoria de datos, en la que se almacena la información de las entradas y salidas y de variables internas y por la memoria de usuario, en la que se almacena el programa que maneja la lógica del PLC. El sistema de Entradas y Salidas recopila la información del proceso (Entradas) y genera las acciones de control del mismo (salidas). Los dispositivos conectados a las entradas pueden ser Pulsadores, interruptores, finales de carrera, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de proximidad, contactos auxiliares, etc. Al igual, los dispositivos de salida son también muy variados: Pilotos, relés, contactores, Drives o variadores de frecuencia, válvulas, etc. ENTRADAS Y SALIDAS (E/S) - INPUTS AND OUTPUTS (IO)

49 CONTROL ELÉCTRICO Las entradas y salidas (E/S) de un PLC son digitales, analógicas o especiales. Las E/S digitales se identifican por presentar dos estados diferentes: on u off, presencia o ausencia de tensión, contacto abierto o cerrado, etc. Los niveles de tensión de las entradas más comunes son 5 VDC, 24 VDC, 48 VDC y 220 VAC. Los dispositivos de salida más frecuentes son los relés. Las E/S análogas se encargan de convertir una magnitud analógica (tensión o corriente) equivalente a una magnitud física (temperatura, flujo, presión, etc.) en una expresión binaria. Esto se realiza mediante conversores analógico-digitales (ADC's). Por último, las E/S especiales se utilizan en procesos en los que con las anteriores E/S vistas son poco efectivas, bien porque es necesario un gran número de elementos adicionales, bien porque el programa necesita de muchas instrucciones o por protocolos especiales de comunicación que se necesitan para poder obtener el dato requerido por el PLC (HART, Salidas de trenes de impulso, motores paso a paso). FUNCIONAMIENTO DEL PLC Cuando se pone en marcha el PLC lo primero que este realiza es una lista de chequeos internos para dar permitir que todo desde el inicio este en buenas condiciones y todo esté debidamente conectado (Power Supply, conexiones de entradas y salidas). Una vez efectuadas estas comprobaciones y son aprobadas, la CPU inicia la exploración del programa y reinicializa.

50 CONTROL ELÉCTRICO Esto último si el autómata se encuentra en modo RUN (marcha), ya que de estar en modo STOP (paro) aguardaría, sin explorar el programa, hasta la puesta en RUN. Al producirse el paso al modo STOP o si se interrumpe la tensión de alimentación durante un tiempo lo suficientemente largo, la CPU detiene la exploración del programa y luego pone a cero, es decir, desactiva todas las salidas. Mientras se está ejecutando el programa, la CPU realiza en intervalos continuos de tiempo distintas funciones de diagnóstico (watch-dog). Cualquier singularidad que se detecte se mostrará en los indicadores de diagnóstico del procesador y dependiendo de su importancia se generará un código de error o se parará totalmente el sistema. El tiempo total del ciclo de ejecución viene determinado por los tiempos empleados en las distintas operaciones. El tiempo de exploración del programa es variable en función de la cantidad y tipo de las instrucciones, así como de la ejecución de subrutinas. El tiempo de exploración es uno de los parámetros que caracteriza a un PLC y generalmente se suele expresar en milisegundos por cada mil instrucciones. Para reducir los tiempos de ejecución, algunas CPU's constan de dos o más procesadores que operan simultáneamente y están dedicados a funciones específicas. PROGRAMAR LA MEMORIA DE UN PLC Al programar un PLC se necesita una interfaz entre el operador y el PLC para introducir en la memoria de usuario el programa con las instrucciones que definen las secuencias de control. Normalmente esta interfaz se lleva a cabo a través de software instalados en Computadores personales (PC). Dependiendo del tipo de PLC el equipo de programación produce unos códigos de instrucción directamente ejecutables por el procesador o bien un código intermedio, que es interpretado por un programa residente en el procesador (firmware).