Diseño e Implementacion de Un Modulo de Entrenamiento de Automatizacion y Control Utilizando PLC Controllino.
Diseño e Implementacion de Un Modulo de Entrenamiento de Automatizacion y Control Utilizando PLC Controllino.
Diseño e Implementacion de Un Modulo de Entrenamiento de Automatizacion y Control Utilizando PLC Controllino.
Pág.
INTRODUCCION…………………………………………………………………….…...1
JUSTIFICACION………………………………………………………………….............2
1.1.1. Definición……………………………………………..……………………..3
4.1.1. Componentes…………..…………………………………………………….42
4.1.2. Materiales…………..…………………………………………………...…...49
5.4. Entradas y salidas directas del módulo de entrenamiento con PLC controllino……...62
entrenamiento……………………………………………………………………………....62
5.5. Conexión interna y uso de la LCD (display de cristal líquido) 2X16 del módulo de
entrenamiento………………………………………………………………………………67
5.6. Conexión interna y encendido del led piloto del módulo entrenamiento……………...70
GLOSARIO…………………………………………………………………….….……….91
CONCLUSIONES…………………………………………………………….…………...93
REFERENCIAS…………………………………………………………………..………..95
ANEXOS……..……………………………………………………………..……...……....97
Lista de tablas
Pág.
4.1. Materiales…………………..…………………………………………………...……..43
Pág.
6.1. Semáforo…..……………………………………………..……….......................……75
Automatización industrial y sistemas de Control; debido al desinterés actual que tienen los
estudiantes en el programa.
El alcance del presente proyecto, es lograr realizar una serie de pruebas sobre el
mercado. Y así tener la información necesaria, para iniciar con el desarrollo del diseño y
1
JUSTIFICACIÓN
dinámicas del mundo. Los campos tecnológicos se vuelven una necesidad principal del
mostrado durante los últimos años, un crecimiento en las condiciones favorables para
inferiores. Actualmente, se cuenta con espacios en óptimas condiciones físicas, para llevar
digitales, electricidad y circuitos. No obstante, se podrían fortalecer estas áreas con nuevos
prototipos, para la simulación de sistemas que proponen al estudiante una ventaja frente a la
lenguaje c. El cual permitirá a los estudiantes próximos a cursas estas áreas, disponer de
recursos propios para el desarrollo de sus laboratorios; además dejando un legado al aporte
2
CAPITULO I (Definición y funcionamiento del PLC Controllino con entorno de
desarrollo Arduino)
1.1.1. Definición
industria General Motors Hydramatic División (Fábrica de transmisores para los vehículos
con una computadora para tomar el control de la producción y dejar a un lado los sistemas
Gracias al uso de los relés en los procesos de control, empieza a crearse una lógica
correspondiente a las operaciones que debían cumplir las maquinas autómatas. Permitiendo
a los empleadores, reducir la carga de trabajo en sus empleados por el resurgimiento de una
nueva fuente de trabajo, más eficaz, que le permitía además tener el control sobre la
cantidad que podría elaborar las maquinas a diario. (Prieto, Paloma, 2007)
Fig. 1.0 Esquema básico funcionamiento del PLC. Fuente: (Prieto, Paloma, 2007)
3
Fue fundamental la existencia de las computadoras en ese siglo. Debido a la necesidad de
desarrollo de los PLC y su teoría que inspiró a crear un artefacto que pudiera tomar el
Son denominados Nano, por su tamaño reducido o compacto. Este tipo de dispositivos son
inteligentes. Su diseño es reducido a 100 entradas y/o salidas que ayudan a la fácil
4
Algunos de sus usos son:
Arrancadores de motores
Mando de bombas
Máquinas de embolsado
Mando de compuertas
Centros de formación
Embotelladoras
Transporte
PLC nano con alrededor de 500 entradas y salidas. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)
5
Este diseño le permite contar con las siguientes características:
Estos PLC son muy especiales, ya que pueden ser configurados según la necesidad del
2012)
6
Estos se refieren así:
El Rack
La fuente de poder
La Memoria
Este tipo de configuración, existe desde los PLC de familia Micro que pueden
Los lenguajes de programación nos indican las técnicas que debemos emplear para poder
necesario prestablecer el software con el cual vamos a traducir el programa del lenguaje
7
Este tipo de lenguajes, enmarcan diferentes formas graficas en el programa como se verán
simbólica, estos identifican una instrucción propia del programa que se está ejecutando.
diferentes códigos y una nomenclatura diferente para darle valor a las variables que
paralelo a través de una línea de corriente directa (cd) o de corriente alterna (ac). (Martinez
P. A., 2002)
8
Además, se identifica a través de símbolos que representan los elementos de entrada
(sensores).
aspecto gráfico donde las características funcionales del programa, se representan mediante
Otra característica de los (FBD), es su identidad frente a las funciones que posee
entre otros. Es capaz de ejecutar varias copias como se desee en un mismo bloque
9
1.1.3.1.3. Grafcet (SFC)
código con la nueva concepción algorítmica de que todo proceso lleva a cabo en una
secuencia. Actualmente, este tipo de lenguaje es el más usado por su mayor atención a la
realizar un modelo del proceso a automatizar, teniendo como pieza clave las entradas,
acciones a realizar y los procesos que actúan sobre las acciones. (Omron, 2011)
simbólicamente por cajas rectangulares conectadas entre ella, a través de líneas verticales.
Cada transición es una condición de valor que se encuentra diferenciada por (true/false), lo
10
1.1.3.2. Lenguajes literales
cada fabricante; lo cual representa una nomenclatura diferente. Este tipo de lenguaje es casi
idéntico al que se usa para ensamblar microprocesadores de gama media. (Quintal, 2008)
Las características son importantes en base a las instrucciones contenidas como: dirección y
Fig. 1.8 Ejemplo para una lista de instrucción. Fuente: (Quintal, 2008)
estructurado (ST), el cual permite escribir códigos de alto nivel y es muy común a
11
Dentro de sus beneficios, el texto estructurado se basa en la formulación de tareas
instrucciones concisas que permiten realizar secuencias de ciclos como: If, while,
estructurado.
Fig. 1.9 Ejemplo para texto estructurado (ST). Fuente: (Ieec, 2011)
Voltaje de alimentación
tipo de PLC. Este dispositivo puede operar con una tensión nominal en el rango de 12V o
24V y GND. También, es posible suministrar al dispositivo tensiones fijas que no afecten
por mal uso; entre estas, 10.8V a 13.2V y 21.6V a 26.4V. (Conelcom Gmbh, 2016)
12
En cuanto a la corriente suministrada en estos dispositivos, es importante volver a valorar el
tipo de PLC que se está implementando. Por ejemplo, un PLC Mini tiene un control de 8A,
Conexión USB
USB a UART que entrega un puerto COM virtual en el PC. (Conelcom Gmbh, 2016)
El Controllino, está equipado con funciones importantes como el botón de RST. Este, tiene
El interruptor del PLC Mini, es una herramienta valiosa que se utiliza para conmutar el
(Real Time Clock) necesario en ajustes del reloj. Es importante conocer la posición actual
del mismo, pues si está referido como (1) permitirá la conmutación; de lo contrario, no
ETH, es un conector propio de los PLCs Maxi y Mega que permite la conexión a través de
cable Ethernet con referencia Rj-45 a una red donde se empareje con un computador,
13
usando un cable de red 1:1. Por medio de la aplicación WIZnet Chip Ethernet W5100, se
podrá conectar a LAN o internet sin ningún inconveniente. (Conelcom Gmbh, 2016)
Este chip Ethernet, se empareja al bus SPI necesario en una tarea con Arduino Ethernet
Shield. Para no presentar problemas de funcionamiento, se debe contar con una biblioteca
funcionalidad del puerto, podremos validar observando el LED verde como conexión activa
y LED amarillo como indicador en la transferencia de datos real. (Conelcom Gmbh, 2016)
Los PLCs Controllino, son dispositivos que traen múltiples entradas analógicas, incluso, en
Gmbh, 2016)
Entradas analógicas:
14
Cuando la tensión nominal es de 12V, el valor medido puede oscilar entre 0
15,0Mv.
30,0Mv.
Entradas digitales:
conmutación.
0 – 12V 0 .. 3,6V
1 – 12V 9 .. 13,2V
0 – 24V 0 .. 7,2V
1 – 24V 18 .. 26,4V
Es importante aclarar que para las entradas digitales, la corriente no debe superar los 3Ma.
Este tipo de entradas, son solo de uso digital. Si se detecta un 1 lógico, el actuador o LED
Ax indicará que está activo el servicio por ese puerto. En caso contrario, el LED se apagará.
15
Este tipo de información es interactiva para el operario, ya que le permite identificar de
Lógica.
0 – 12V 0 .. 3,6V
1 – 12V 9 .. 13,2V
0 – 24V 0 .. 7,2V
1 – 24V .. 26,4V
de la programación. Con estas entradas, el programador podrá medir las operaciones que
eléctrico el valor entregado; pero no solo basta el valor de la entrada, también se puede
Salidas
salidas Half-Bridge para solo PLCs de referencia Mega. Adicional se podrá compartir
salidas de relés sin inconveniente para la potencia. Al igual que los microprocesadores
Arduino; estos PLCs manejan salidas para motores en especial en PWM (Pulse Width
16
Modulation). A continuación, se explicarán los tipos de salidas y su característica
MEGA) se tiene unas marcaciones con la simbología “D0 .. Dx” en la parte superior
en las salidas y se puede cargar con 2A – 12V ó 24V. (Conelcom Gmbh, 2016)
Una de las grandes ventajas de este tipo de PLCs respecto a sus salidas. Es que
MINI:
o 2do grupo: D2
MAXI:
17
o 2do grupo: D2
MEGA:
o 2do grupo: D2
o 5to grupo: D12, D13, D14, D15, D16, D17, D18, D19
Salidas PWM
Las salidas PWM, se encuentran referenciadas con un color oscuro y están referenciadas
MAXI: D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11
Salidas de relé
Las salidas de relé, manejan un emparejamiento ideal para conectar circuitos externos sobre
18
LED OVL
El LED OVL, está diseñado para anunciar sobrecargas térmicas en los PLCs. A
(Arduino Pin 9). Esto le permitirá al usuario tomar la señal como referencia en el
el control térmico. Cuando el controlador (Half-Bridge) tiene una señal FAULT que
protección interna para subtensión en fallos del dispositivo (Conelcom Gmbh, 2016)
relés. Importante el nivel de alimentación con que operará que no debe superar los 5V. Para
Mayor seguridad, estos pines estarán protegidos contra ESD. (Conelcom Gmbh, 2016)
19
Interfaz RS485
hasta 32 receptores a una distancia de hasta 1200m. Adicionalmente, RS485 está conectado
Cada uno de los PLCs Controllino maneja un reloj interno en tiempo real que permite
referenciar (hora, minuto, segundo, día, mes y año). Este tipo de reloj son de referencia RV-
2123-C2-TA-QC-020. Una de las grandes ventajas, es que este RTC puede operar
ARDUINO IDE
20
Fig. 1.10 Interfaz de programación Arduino. Fuente: (Arduino, 2017)
LOGI.CAD 3
con los PLCs Controllino. Este lenguaje se basa en el estándar industrial IEC
2017)
21
Fig. 1.11 Interfaz de programación Logicad3. Fuente: (logi.cals Gmbh, 2017)
VISUINO
22
Su fácil entorno, permite una navegación sencilla sobre los diseños robustos.
Funciones Matemáticas
Comparadores Lógicos
Funciones de color
Lógica O – Y – XOR – NO
Interruptores
rectángulo, aleatorio
inteligentes
23
Comunicación Serie, RS 485, Wifi, cable e inalámbrico, Ethernet o
EMBRIO
UVA O GRAPE
24
compilar y ejecutar en el controlador dentro del entorno de
ATMEL STUDIO
25
Fig. 1.15 Interfaz de programación Atmel. Fuente: (Atmel Corporation, 2016)
LabVIEW
26
software embebida con programación grafica sin la dependencia del
PROGRAMINO
(PROGRAMINO, 2017)
27
texto, gracias a esto. Permite unas grandes ventajas como:
(PROGRAMINO, 2017)
Autocompletado de código
Visor de Hardware
28
1.2. Contexto de los Micro controladores Arduino
Arduino es una herramienta que permite el uso de Hardware libre al público. Su diseño se
resume una placa con una memoria que hace posible el microcontrolador; además de su
Duarte, 2016)
entrada/salida, los cuales realizan las tareas de recepción y envío de datos. Entre los
Atmega 1280 y Atmega 8. Cada uno de estas placas se basa en un entorno de desarrollo que
bajo la sentencia (boot loader) que permite ejecutar las tareas. (Andres Duarte, 2016)
Este tipo de controladores son Standard y poseen 14 pines con entradas y salidas digitales
(6 puertos destinados para ser usados como PWM), 6 entradas analógicas, un cristal
oscilador a 16Mhz, conexión USB, entrada de alimentación, una cabecera ISCP, y un botón
de reset. Los proyectos ejecutados por Arduino, se distinguen en tres secciones: estructuras,
29
Arduino Nano
Arduino Mini
Arduino BT
Arduino LilyPad
Arduino Fio
Arduino Pro
Arduino UNO
Arduino Mega
Arduino Leonardo
Arduino, es una tendencia mundial que a través de su entorno abierto facilita el uso de
múltiples placas con diferentes características. Posterior, la diferencia de las placas aun
permite enfrentar al usuario con el mismo código de programación. (Andres Duarte, 2016)
Entradas y Salidas
La placa Arduino, ofrece un numero de 14 pines digitales, los cuales pueden ser usados
programado se puede diferenciar cada instrucción necesaria para conocer el estado del
Duarte, 2016)
30
Estos pines manejan una tensión nominal de operación de 5V y pueden captar un máximo
de 40mA. Además, proporcionan resistencia interna conocida como “pull-up” que viene
Pines serie Rx y Tx
Estos puertos, son muy importantes en la placa de las diferentes presentaciones de Arduino,
representativo en el chip FTDI que permite la conversión de los datos de USB a serie TTL.
Interruptores externos:
PWM
Los pines 3, 5, 6, 9, 10, y 11. Están disponibles para las salidas PWM de un tamaño a 8 bits
I2C
Los pines 4 (SDA) y 5 (SCL) incluyen en su configuración una librería denominada Wire,
la cual permite simplificar el dominio del bus de datos I2C. Este canal de comunicación es
importante; pues permite la comunicación con otros dispositivos. (Andres Duarte, 2016)
31
SPI
Los pines 10 (SS), 11(MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), llevan a cabo la tarea de integrar
LED
Para esto se apoya de un LED que emite la luz según el estado. (Andres Duarte, 2016)
Entradas analógicas
La placa Arduino Standar, ofrece también 6 entradas analógicas que permiten 10 bits de
resolución, es decir, 1024 valores diferentes. Para comprobar su medida, respecto a la tierra
se puede medir 5 voltios; aunque el pin AREF permite cambiar el valor más alto dentro de
Duarte, 2016)
AREF
entradas analógicas. Tener en cuenta, que solo es usado en entradas analógicas. Con esta
32
RESET
Como todo sistema auto controlado, se presenta un pulsador o línea para mandar a resetear
Comunicación
SERIAL
e incluso con otros microcontroladores de la misma marca Arduino. Para los ATmega se
planea comunicaciones en serie con protocolo UART TTL (5V), donde los pines digitales 0
(Rx) y 1 (Tx) son los que permiten la gestión. (Andres Duarte, 2016)
Este tipo de puertos permite la recepción a través del protocolo Rx y la transmisión por el
protocolo Tx con un manejo de datos en formato TTL. Finalmente, es de fijarse que estos
pines hacen parte del chip FTDI del conector USB a TTL serie.
Alimentación
La placa de Arduino tiene la utilidad sencilla de alimentarse a través del cable USB o en su
Dentro de los pines de alimentación se encuentran el VIN, el cual permite una entrada de
tensión a la placa usando una fuente externa. Los -5V, son la fuente de voltaje de corriente
continua que permite de otra manera alimentar la placa. Se puede ayudar de un regulador
33
Finalmente, -3.3v es una fuente de tensión generada directamente por el chip FTDI
amperios. Importante reconocer como todo sistema referente a tierra con el pin GND.
Para Arduino, es importante conocer los 3 procesos esenciales para llevar a cabo la
1. Declaración de Variables
Duarte, 2016)
2. Declaración de funciones
34
De esta manera, las funciones son definidas por el tipo de resultado que
3. Función de inicialización
Void seput()
Este tipo de función, es importante por ser la primera en ser llamada por
temporizadores como: delay (), millis (), entre otras. (Andres Duarte,
2016)
35
CAPITULO II (Ventajas y desventajas del dispositivo PLC Controllino y Arduino con
Los PLCs en general, manejan múltiples ventajas y desventajas respeto a sus usos en el
Ventajas
contactos.
En grandes proyectos y usos, no hace falta reducir las ecuaciones lógicas; esto
reservada.
que añadir más elementos finales para la implementación; esto gracias a sus
36
Es capaz de gestionar maquinas al fallo y brindar un segundo reemplazo.
Desventajas
conmutadores con relés; aunque difiera del proceso que se desea controlar
Ventajas
Arduino es un entorno que ayuda a reducir los procesos necesarios para con
otros microcontroladores.
37
Es una aplicación de simple y directo uso. Este nuevo entorno de
Desventajas
sus librerías son de renta privada y deben ser pagas para adquirirlas.
periféricos.
Silvi, 2016)
38
CAPITULO III (Funcionamiento del PLC Controllino en condiciones industriales y
su operación)
lenguaje abierto y compatible con otros dispositivos de control como Arduino. Es ideal para
En la industria son muy apetecidos, para soluciones de robustez y donde se necesite ganar
espacio para otras estructuras. Dentro de las necesidades de las empresas, Controllino
Debido a la necesidad creciente del mercado, fue ideal una solución flexible para la
Klotz, 2017)
39
3.2. Procesos que abarca en la operación
Controllino es una solución diseñada para aplicaciones, donde se requiere adaptar entornos
encontrar los tipos de implementación que permite estos grandiosos PLCs. (Cameron Klotz,
2017)
Automatización de edificios
Automatización Industrial
vigilancia)
Industria petroquímica
40
Industria automotriz (registro de datos) (Cameron Klotz, 2017)
Automatización de infraestructura
Control de trafico
41
CAPITULO IV (Diseño de módulo de entrenamiento a través de la plataforma 3D
Sketchup)
Con el conocimiento de los componentes que hacen parte del proyecto, se puede generar la
abordar el tamaño, color, textura, chasis y conexiones físicas. En este diseño, se expondrá
4.1.1. Componentes
El diseño del módulo PLC Controllino, puede variar teniendo en consideración el diseño de
cada uno de los componentes. Para este caso, el sistema va a contar con un molde único
indicadores pilotos de arranque, conexiones para entradas o salidas, inserción del PLC
La gestión en el diseño del módulo completo puede verse alterado dependiendo de las
pulsadores con diferentes marcas o dimensiones; pero con la misma funcionalidad, puede
Cada parte del diseño físico será expuesto en imágenes a través de tablas ilustrativas con las
42
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIAS
SEDE SANTA MARTA
INSTRUCCIONES DE ENSABLE
Diseñar en el Software 3D Sketchup, una caja robusta con los orificios y
espacios necesarios para los componentes
Conectar de manera correcta las muletillas, verificando que no queden sueltas
o con movimientos innecesarios.
Conectar y anclar los Pulsadores N/C, siendo estos diferenciados en color
ROJO
Conectar y anclar los Pulsadores N/A, siendo estos diferenciados en color
VERDE
Conectar las Muletillas de salidas, verificando que no queden sueltas y tengan
suficiente espacio para ser operadas
Anclar bornera plástica de color verde, para las entradas del módulo. Esta
debe poseer el mismo número de conexiones físicas como en los contactos
Anclar bornera plástica de color verde, para las salidas del módulo.
Anclar bornera para alimentación del circuito
Tab. 4.2 Instrucciones de ensamble
43
DETALLES DE LOS COMPONENTES NECESARIOS
44
Diagrama esquematico pulsadores N/A
45
Diagrama esquematico entradas (A0, A1, A2, A3, A4, A5,, In0, In1)
46
Diagrama esquematico de relays y puertos de alimentación
Diagrama esquematico salidas (D0, D1, D2, D3, D4, D5, D7., PWM)
47
Dispositivo de control y regulación de tensión
48
4.1.2. Materiales
Para lograr que las partes y componentes del módulo perduren a diferentes ambientes
hostiles. Es necesario idear un sistema con bastante protección a los cambios externos. El
órgano principal, aunque sea el Controllino, en cierta medida lo es la cubierta. Dado caso
la seguridad de toda la parte interna de la circuitería, del mismo modo, la parte posterior
En el caso de la caja o cubierta que comprende todo el circuito. Se presenta la tabla con los
materiales utilizados.
INSTRUCCIONES DE ENSABLE
Cortar y pulir las láminas de acrílico para el modulo propuesto
Realizar perforaciones con taladro y brocas, teniendo como referencia el
tamaño de la circunferencia de los elementos
49
Anclar bisagras de apertura tapa posterior de conexiones principales
Atornillar cada una de las esquinas o superficies de mayor rigidez
Tab. 4.6 Instrucciones de ensamble
50
Vista Laterial derecho
Tab. 4.7 Medidas y vistas del chasis del modulo
51
CAPITULO V (Elaboración del manual de instrucción y construcción del módulo de
dispositivo central llamado controllino MINI el cual permite ejecutar las instrucciones
indicadas por el usuario según la programación que este conlleve dentro. Su programación
industrial los cuales entregan a la entrada del dispositivo controllino con pulsos de nivel
En la parte superior del módulo se encuentra una LCD 2X16 (display de cristal líquido) en
la cual podemos visualizar cualquier tipo de mensaje ingresado por el usuario a través de la
programación, y un led piloto de color rojo el cual funciona con voltaje alterno de 110 (red
doméstica).
52
5.1. Encendido del módulo de entrenamiento.
(AC) esta alimentación llega a dos breaker de 1 polo electromagnéticos de 16 amperios uno
para fase y el otro para neutro, estos para proteger de sobrecarga o corto circuito el modulo,
la puesta a tierra del se encuentra conectada al riel interno, de los breaker se pasa a una
conexión sobre la fuente reguladora de voltaje la cual recibe en sus entrada 110 voltios
alternos (AC) y permiten obtener en sus salidas 12 voltios directos (DC) los cuales se
conectan al dispositivo controllino, en los que el led de 12V encendido de color verde y el
de 24V encendido de color naranja representa la alimentación de voltaje que a él llega tal
como lo muestra la imagen 5.2.2, permitiendo de este modo llevar el módulo de estado de
con, los breaker en estado ON, el led de la fuente de color azul encendido y los led de 12V
y 24V encendidos.
53
Fig. 5.1 Interconexión de breakers, fuente y controllino
El módulo de entrenamiento con plc controllino maneja en sus entradas y salidas dos
estados de niveles, niveles altos y niveles bajos, tener un nivel alto en una entrada o en una
salida representa un valor de voltaje directo que oscila entre 0 y 3.6 voltios, igualmente, un
nivel bajo representa un valor de voltaje directo que oscila entre 9.0 y 13.2 voltios, estos
54
5.3 Entradas de muletillas y pulsadores del módulo de entrenamiento
pulsadores No, donde cada una de ellas cumplen con una función, todas conectadas
5.3.1 Muletillas S
Estas son muletillas de 3 posiciones en las que se encuentran giro a la derecha, central y
giro a la izquierda, esto permite seleccionar una opción en cada giro. Si el giro es hacia la
a S7, cada una de ellas indicando la posición de entrada al módulo de entrenamiento que se
desea utilizar.
55
Fig. 5.3. Muletillas S
5.3.2 pulsadores NO
Los pulsadores No son pulsadores normalmente abiertos que tiene la característica de abrir
circuito abierto.
56
Los pulsadores normalmente abiertos se encuentran marcados de No0 a No7, cada una de
5.3.3. Pulsadores NC
57
Los pulsadores normalmente cerrados se encuentran marcados en el tablero del módulo de
entrenamiento, de Nc0 a Nc7, cada una de ellos indicando la posición de entrada al módulo
5.3.4. Muletillas M
las entradas del controllino un pulso en alto constante, Para hacer uso de este pulso se debe
accionar primero, la muletilla de tres posicione S0 (si desea él puso en una entrada
cerrado (giro a la derecha del módulo), luego accione la muletilla M0 dándole un giro hacia
58
Las muletillas S se encuentran marcadas de S0 a S7, cada una de ellas indicando la
figura 5.4.5.1 se visualiza el esquema que enseña cómo se encuentra el diseño del cableado.
superior del módulo, estos llegan a los pulsadores normalmente abiertos, pulsadores
normalmente cerrados y a las muletillas M. Las salidas de los pulsadores y las muletilla M
llegan a las muletillas S conectados de la siguiente manera, del lado derecho los pulsadores
normalmente abiertos y las muletillas M de forma paralela, del lado izquierdo los
59
Figura 5.9 Conexión interna al módulo de entrenamiento de pulsadores y muletillas
de los elementos mencionados anteriormente, este tipo de diagrama es gran utilidad para
60
Figura 5.10 Diagrama de contacto
controllino.
El módulo de entrenamiento cuenta con entradas y salidas en su parte inferior las cuales
se encuentran a disposición del usuario, se identifican por las marcas indicadas como
entradas y salidas. Se les denomina directa debido a su conexión directa a los puertos de
61
Figura 5.11 Entradas y salidas directas del módulo.
Las entradas directas son de gran utilidad para conectar dispositivos como sensores,
información de salida, el usuario debe tener presente los valore de voltaje de los niveles
valores de voltaje en las entradas y salidas del módulo (sección 5.5). las entrada de A0 a
A5 son entradas análogas/digitales, esto indica que se pueden conectar a ellas dispositivos
que entreguen señales continuas como por ejemplo sensores de temperatura entre otros,
mientras , en las entradas de A0 a A5 e In0 a In1 recibe datos de elementos que funcionen
62
Fig. 5.12 Conexión de entrada al módulo a controllino
Las salidas directas del módulo permiten ser conectadas a cualquier dispositivo electrónico
en el que se pueda ver reflejado la información de nivel lógico que es entregado por estas
como por ejemplo motores de 12 voltios directos, bocinas, entre otras. Se cuenta con 8
salidas digitales, de D0 a D7, esto quiere decir que sus niveles altos y bajos se encontraran
dentro de los niveles estudiados. A continuación se muestra cómo las salidas del módulo se
63
Fig. 5.14 Conexión de salidas al módulo a controllino
Las salidas del módulo de entrenamiento D1, D2 y D5 pueden ser utilizadas como
modulación por ancho de pulso (pulse width modulation PWM) que sirve para variar el
Fig. 5.13 Modulación por ancho de pulso. Fuente (García, Eduardo. 2008)
64
1.4.4. Conexión y uso de relay y 12 voltios dc del módulo de entrenamiento.
Las salidas del módulo de entrenamiento de D0 a D5 puede ser utilizadas como salidas de
consiste en conmutar una señal, es decir, permitir el paso de la señal cuando la salida se
bajo. Los ejemplos más peculiares se dan en el control de una señal alterna de 110
lámpara con una señal de nivel alto entregada por la salida D0.
El módulo de entrenamiento agrega entre las conexiones de sus salidas de relay, una salida
de 12 voltios directos para poder ser utilizadas por el usuario que provienen de la fuente de
65
Fig. 5.16 Salidas de relay del módulo.
Fig. 5.17 Conexiones internas de las salidas relay del módulo de entrenamiento
66
1.5. Conexión interna y uso de la lcd (display de cristal líquido) 2X16 del módulo de
entrenamiento.
El módulo de entrenamiento cuenta en la parte superior con una lcd (display de cristal
líquido) de 2X16(2 filas y 16 posiciones), la cual trabaja bajo el protocolo I2C, esta lcd
lleva conectada un módulo que permite la comunicación I2C entre ella y el dispositivo
controllino el maestro.
La conexión interna de estos dos dispositivos se realiza entre los pines del módulo de la lcd
y los pines de encabezado de corriente limitada del controllino (Pinheader). El pin de sda de
la lcd llega al pin 27 del controllino, el pin del scl de la lcd llega al pin 28 del controllino,
el pin de 5 voltios de la lcd llega al pin 1 del controllino y el pin de gnd del módulo de la
67
Fig. 5.19 Pines de corriente limitada del controllino (Pinheader) tomado de (Controllino
biz, 2017)
68
Figura 5.21 Configuración interna lcd y controllino
liquid cristal i2c, la cual debe ser invocada en el momento de la estructura del programa,
que se desea ejecutar. La librería de la lcd que se debe incluirse puede descargar en link
http://dinastiatecnologica.com/producto/interfaz-lcd-i2c/.
1.6. Conexión interna y encendido del led piloto del módulo entrenamiento.
El piloto está disponible en el módulo para realizar prácticas con voltajes 110 o220
voltios alternos, simulando de este modo una carga comúnmente usada en la industria.
El piloto del módulo esta deshabilitado para modo que el usuario tenga la disponibilidad
de hacer uso de él, en el momento que se desee, La conexión de fase y neutro son
69
tomadas directamente de la entrada de corriente alterna del módulo de entrenamiento,
sin embargo estas conexiones llegan a unas borneras que permiten al usuario poder
realizarlas de manera cómoda y practica tomando las precauciones necesarias para evitar
incidentes.
70
CAPITULO VI (Ejercicios base, para configuración y operación del módulo)
En este ejercicio se propone encender y apagar una salida del módulo en este caso con un
A continuación se incluyen las respectivas librerías para proceder con la programación del
modulo
#include <SPI.h>
#include <Controllino.h>
71
void setup(){
72
6.2 Ejemplo Nº2:
ENTRADA”
Lo que se busca con este ejercicio es hacer uso de la entrada digital A0 del módulo de
entrenamiento con PLC controllino, para encender la salida D0, cuando la entrada A0
este en estado alto y apagar la salida D0 cuando la entrada A0 este en estado bajo.
Entrada A0 Salida D0
0 0
1 1
73
6.2.1. Código del ejemplo
#include <SPI.h>
void setup(){
apagar
void loop(){
la salida D0
74
delay(1000); // retardo para mantener encendida la salida cuando se haya desactivado la
entrada
else{ //condición donde se evalúa el estado BAJO de la variable para apagar la salida D0
En este ejercicio se presenta un semáforo vehicular, el cual será activado por un botón de
75
6.3.1. Código del ejemplo
#include <SPI.h>
#include <Controllino.h>
void setup(){
int x; // se declara una variable de tipo entero para almacenar el valor leído en el botón
de inicio
almacena en la variable X.
76
digitalWrite(CONTROLLINO_D0,HIGH ); // se enciende la salida D0 colocándola en
estado alto
delay(1);
estado alto
delay(1);
estado alto
delay(1);
77
digitalWrite(CONTROLLINO_D1,HIGH); // se enciende la salida D1 colocándola en
estado alto
delay(1);
estado BAJO
estado BAJO
estado BAJO
78
} //fin del ciclo repetitivo.
Advertencia: Para realizar esta práctica se debe contar con el conocimiento suficiente, para
manipular voltajes de 120V AC y 220V AC. Es necesario tener en cuenta las precauciones
refiere.
encender y apagar el piloto del módulo utilizando una salida a relé en este caso D0
79
A continuación se incluyen las respectivas librerías para proceder con la programación del
modulo
#include <SPI.h>
#include <Controllino.h>
void setup(){
80
En este ejercicio se realizara una conversión análoga digital, utilizando una entrada análoga
del módulo, el cual cuenta con 5 de estas entradas de tipo análogo. Se pretende digitalizar
un rango de voltaje análogo de 0 a 12V DC, variando este con un potenciómetro, véase el
analógica A0
#include <Controllino.h>
void setup() {
81
void loop() { // se inicializa el ciclo infinito
int resultadodemediciondevoltaje;
entrada A0
//La función analogRead devuelve un número entre 0 (para 0 V = conectado a tierra) a 1023
Serial.println(resultadodemedicion);
Serial.print(resultadodemediciondevoltaje);
Serial.print(" V or ");
Serial.print(resultadodemediciondevoltaje);
Serial.println(" mV"); }
82
Fig. 6.5e Datos visualizados en el monitor serial
83
6.5.1. Código del ejemplo
#include <SPI.h>
#include <Controllino.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
void setup(){
delay(600);
84
lcd.setCursor(1,0); // se fija el cursor en la posición donde se va imprimir el mensaje
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" bienvenidos");
delay(5000);
lcd.init();
delay(600);
lcd.backlight();
lcd.setCursor(1,0);
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" ENTRENAMIENTO");
delay(5000);
lcd.init();
delay(600);
lcd.backlight();
lcd.setCursor(1,0);
85
lcd.print(" CON PLC ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" CONTROLLINO");
delay(5000);
lcd.init();
delay(600);
lcd.backlight();
lcd.setCursor(1,0);
lcd.print("PROGRAMADO EN ");
lcd.setCursor(1,1);
delay(5000);
86
6.7. Ejemplo Nº7:
esto gracias a la conversión análoga digital del módulo, haciendo uso de la entrada A0 que
se configurara como entrada análoga, para luego visualizar los valores continuos de la señal
Diagrama de conexión
#include <Wire.h> //Librerías para trabajar con la LCD 2X16 con comunicación I2C
comunicación I2C
análogo
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print("ANALOGA DIGITAL");
float resultadodemedicion;
float resultadodemediciondevoltaje;
void loop(){
88
float resultadodemediciondevoltaje; //variable de tipo entero para guardar el valor
en la entrada A0
lcd.setCursor(0,1);
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("V");
89
CAPITULO VII (Capacitaciones)
santa marta, se encuentra capacitado para el uso, manejo y mantenimiento del módulo
didáctico, con el cual se cuenta con cualquier tipo de inconveniente que surja al momento
Del mismo modo, los estudiantes de ingeniería a electrónica cuenta con capacitaciones de
uso y manejo, a los cuales se les brindo todo la información suministrada en el manual de
Imagen 7.1 capacitación de estudiantes Imagen 7.2 capacitación a estudiantes de ingeniería electrónica
90
GLOSARIO
en proyectos multidisciplinares.
eléctricos.
CONTROLLLINO Controlador PLC de software libre. Con micro ATmega 2560, salidas
digitales y análogas, interfaces SPI, I2C, RS232, RS485 y conector Ethernet. Compatible
LUZ PILOTO tiene como propósito darnos un aviso visual de que tenemos encendido un
equipo electrónico. Mientras el equipo electrónico esté funcionando la luz piloto está
acuerdo a una posición seleccionada de manera manual. En cuanto al estado que guardan
los contactos es necesario contar o elaborar una tabla de cada posición ya que pueden
PLC Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC por
91
automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el
PULSADOR es un dispositivo utilizado para realizar cierta función. Los botones son de
RELÉ Dispositivo electromagnético que, estimulado por una corriente eléctrica muy débil,
abre o cierra un circuito en el cual se disipa una potencia mayor que en el circuito
estimulador.
92
CONCLUSIONES
Con la implementación del módulo PLC Controllino con Arduino, se comprobó que los
el control; por lo que las brechas al desarrollo de mecanismos sin restricciones, permiten el
menos robustos en tareas programadas. Nos ayudan a generar soluciones con la mayor
investigación por medio de los PLCs modernos como Controllinos o hardware libres como
necesitan fomentar una creatividad frente a los retos del diario vivir; o ante la resolución de
Un entrenamiento con PLC Controllino Mini, nos enseña la importancia del control sobre
las plataformas físicas y virtuales que disponen de usos adversos. Teniendo gran
como: diagramas de flujo, Códigos fuente en C++, o textos estructurados que no son fáciles
93
de entender o asociar; además de poder descartar el uso ambiguo de PLCs que no tiene otra
empresarial; además de aportar a los semilleros con nuevos módulos orientados a prestar el
Finalmente se expresa que los sistemas de control, juegan un papel de suma importancia
educativo e industrial, aprender de las nuevas tecnologías que enseñan a crear soluciones
94
REFERENCIAS
Atmel Corporation. (09 de Enero de 2016). Home > Products > Programmable Logic.
Obtenido de http://www.atmel.com/products/programmable-logic/default.aspx
95
Mateos, F. (2001). Estandarización con automatas programables. Asturias; España:
Universidad de Oviedo.
Quintal, C. E. (2008). CAPITULO V Programación del PLC. San Luis Postosí, España.
Obtenido de http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/APUNTES_CURSO/
96
97
Instruction
Manual
"CONTROLLINO" MINI, MAXI
and MEGA
Article number
MINI: 100-000-00
MAXI: 100-100-00
MEGA: 100-200-00 Version 01/17
98
Inputs (A0 to A…)
The connection "12V / 24V" of the upper terminal block and the adjacent "GND"
connection is used for the voltage / current supply of the CONTROLLINO controls. The
CONTROLLINO controls can alternatively be operated with a 12V or 24V voltage
supply. The permissible supply voltage is 12V (between 10.8V-13.2V) or 24V (between
21.6V-26.4V) (DC, direct current).
The maximal supply current differs according to the type of CONTROLLINO you are
using. You can find it in the following table.
Exceeding the maximum current would lead to a fusing of the internal fuse of the
CONTROLLINO.
The correct voltage supply is indicated by two LEDs with the description "12V" and
"24V" on the front panel of the unit. The LEDs light up differently, depending on the
supply voltage of "12V" or "24V". The following table shows the states.
INFO: After connecting the supply voltage or pressing the Reset-button CONTROLLINO performs
all necessary initializations and then immediately starts the loaded user program.
99
Inputs as Digital Input
Each of the digital inputs labelled "A0" to "A.." can also be used as a digital input to
measure a switching status. If a logic "1" is measured the corresponding LED "A.." will
be active. At a logic "0" the corresponding LED "A.." will be off. This optical
information can be used to get a quick overview about the status of the inputs. This
can be very helpful when carrying out error diagnos- tics at a programming stage.
These inputs are only digital inputs. If a logic "1" is measured the corresponding LED
"A.. " will be active. At a logic "0" the corresponding LED "A.. " will be off. This optical
information can be used to get a quick overview about the status of the inputs. This
can be very helpful when carrying out error diagnostics at a programming stage.
100
PWM Outputs
The CONTROLLINO PLCs have PWM outputs (Pulse Width Modulation). These outputs
are marked with a dark background and the designation "D0" to "D..". The outputs
which are marked with a bright background cannot be used as a PWM output.
These outputs can be used to control lamps, DC motors or for the output of audio
frequencies. Pulse Width Modulation means that a digital output signal is generated,
whose duty cycle is mod- ulated. The duty ratio indicates the ratio of the duration of
the switched-on state to the period duration. The frequency and the level of the
signal always remain the same. It only changes the length from HIGH to LOW.
Relay Outputs
The relay outputs "R0" to "R.." can be used to connect and switch external circuits.
The contact type as well as the contact connections are marked on the PLCs. The
maximum permissible switching current per relay is 6A (at 250V / AC) or 6A (at a
maximum of 30V / DC). The relay outputs are potential free!
The CONTROLLINO MAXI and MEGA are equipped with LEDs to display the switching
status of the relays with the labelling "R0" to "R..". The corresponding LED lights up
when the relay is energized.
In case of the CONTROLLINO MINI, the relays are connected parallelly to the digital
outputs D0- D5 and thus are named D0-D5.
101
Software and Initial Startup
Install Arduino
Before using CONTROLLINO and start programming it, you have to do various
preparations. These include installing the drivers for the virtual Com port (Serial
interface) on your PC and the instal- lation of the programming / development
environment for Arduino. Therefore first download the current Arduino IDE from the
Internet.
http://www.arduino.cc
102
Figure 5: Download Arduino ID.
Step by step guide for CONTROLLINO software installation
CONTROLLINO library
After starting Arduino IDE navigate to Sketch Include Library Manage Libraries
(figure 6).
Figure 6: Navigating to Library Manager
In the window that opens called Library Manager type “Controllino” into the search
box. Out of the items shown, select CONTROLLINO Library by CONTROLLINO and click
103
"Install" (figure 7).
An automated process will install the CONTROLLINO Library on your PC. Successful
installation is shown with an "INSTALLED" label next to the item name (figure 8).
104
Navigate to File Preferences (Figure 9)
https://raw.githubusercontent.com/CONTROLLINO-
PLC/CONTROLLINO_Library/mas-
ter/Boards/package_ControllinoHardware_index.json
105
Figure 10: Arduino IDE preferences updated
106
(figure 11).
107
shown. Click the "Install" button (figure 12).
After the automated installer finished its work the item will be labelled "INSTALLED"
(figure 13).
Figure 13: Boards Manager after Installation
108
Installation successful
Successful installation can easily be seen. The CONTROLLINO library package will install
CONTROL- LINO specific examples (figure 14).
109
The CONTROLLINO Hardware package will allow you to see and select CONTROLLINO
boards now (figure 15).
110
111
112
113
114
115
Hoja de características
Descripción:
Esta es una pantalla LCD de 16x2 con interfaz I2C. Es capaz de mostrar 16 caracteres en
2 líneas sobre fondo azul. Esta pantalla LCD I2C 16x2 utiliza una interfaz de
comunicación I2C. Significa que solo necesita 4 pines para la pantalla LCD: VCC, GND,
SDA, SCL, estos dos últimos permitirán recibir la información que se desea visualizar.
Todos los conectores son estándar XH2.54 (Tipo de tablero). Puede conectar con el
cable de puente directamente.
116
Dimensiones del módulo de entrenamiento
117
Firmas de estudiantes asistentes a la capacitación del módulo de entrenamiento en los
laboratorios de electrónica de la universidad cooperativa de Colombia sede santa
marta
118