UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Protocolo Académico Curso Programación de PLC (E-Learning)

Código: 2150512

PROTOCOLO ACADÉMICO 1. IDENTIFICACION DEL CURSO ACADÉMICO FICHA TECNICA Nombre del Curso

2150512 – Programación de PLC

Palabras clave

Controlador, Lógico, Programable, Entradas, Salidas, Contacto NO, Contacto NA

Institución

Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Ciudad

Bucaramanga – Colombia

Año

2012

Unidad Académica

Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería

Campo de formación

Profesional

Área del conocimiento

Ingeniería Dos (2), correspondiente a 96 horas de trabajo académico: 64 horas promedio de estudio

Créditos independiente colaborativo y presencial y 32 horas Promedio de acompañamiento tutorial. Tipo de curso

Teórico - Practico

Destinatarios

A estudiantes de la Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería en el pregrado de Ingeniería de Electrónica y afines

Competencia General

El estudiante será capaz de manejar el conocimiento adquirido en este curso, actualizarlo, seleccionar la información, conocer las fuentes de información y comprender lo aprendido para integrarlo a su base de conocimiento y adaptarlo a nuevas situaciones, de tal forma que pueda resolver problemas en su entorno laboral con

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suficiencia y responsabilidad Metodología de oferta

Educación a Distancia

Formato de circulación

Aula Virtual (E-LEARNING)

Denominación de las unidades

1. Familiarización con los Controladores Lógicos Programables

didácticas

2. Programación del PLC

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2. INTRODUCCIÓN

El curso de Programación de PLC, es un curso que forma parte del programa de Ingeniería Electrónica de la UNAD, consta de dos créditos académicos, cuyo campo de formación disciplinar es de carácter electivo y metodológico. Aporta al desarrollo de competencias, destrezas y habilidades para entender las actividades propias de un proceso industrial y generar soluciones automatizadas a través de los controladores lógicos programables. Por lo anterior, el principal propósito formativo de este curso está basado en darle a conocer los principios básicos de funcionamiento y programación de los PLC, para que de esta manera usted pueda llegar a comprender las acciones que se deben tomar frente a las necesidades arrojadas por las variables de proceso de tal forma que relacione estas operaciones en un código de programación que pueda garantizar la autonomía de los procesos industriales. El curso de Programación de PLC se compone de dos unidades, la primera denominada Familiarización con los Controladores Lógicos Programables, que hace una revisión de pre-saberes y además contiene un breve repaso en algunas temáticas fundamentales para importantes para la comprensión del contenido de este curso, para luego ir enfocando los contenidos hacia los entornos operativos donde se usan los PLC, también se muestran otros dispositivos sobre los cuales se apoya el PLC al momento de tomar una decisión, y por último el reconocimiento y la familiarización de sus partes físicas. Para la segunda etapa del curso, designada Programación del PLC se presentan los comandos de sistematización y simbolización con los cuales podremos tener acción sobre un proceso específico, además se presentan casos con aplicaciones reales con las cuales se busca desarrollar la capacidad de intuición y generar rutinas a través de la práctica, necesarias para un programador habilidoso. El curso de Programación de PLC sigue la metodología de educación a distancia en donde se destaca el trabajo personal e independiente y que se complementa con los trabajos desarrollados en pequeños grupos colaborativos de aprendizaje, en donde además se tiene la posibilidad de un acompañamiento tutorial para que el estudiante pueda potenciar el aprendizaje y la formación. En este curso de Programación de PLC, en la medida que se avance en las lecciones y los contenidos de cada unidad, los estudiantes por medio de actividades propuestas, podrán reflejar los conocimientos adquiridos. No obstante, el sistema de evaluación del curso, que se basa en las normativas del Reglamento

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General Estudiantil, también permite otra forma de comprobar los avances del auto aprendizaje alcanzado con respecto a las temáticas del curso. Por lo tanto, se emplearán como medios evaluativos la autoevaluación que es la que realiza el estudiante para valorar su propio proceso de aprendizaje, la coevaluación que se realiza a través de los grupos colaborativos, y pretende la socialización de los resultados del trabajo personal, y por medio de la heteroevaluación que es la evaluación que realiza el tutor. Como actividades principales del curso de Programación de PLC, se habilitara un foro de trabajo colaborativo en donde se debe desarrollar una aplicación práctica evidenciando en la misma los conocimientos adquiridos en el desarrollo del curso académico. A su vez hallarán en las lecciones lecturas complementarias que ayudarán a conceptualizar y profundizar en diversas nociones aplicables en el manejo de los PLC, también se adiciono apoyo didáctico mediante material en sitios web y herramientas virtuales como simuladores. Como control de lectura se ha dispuesto de dos quices uno por unidad, sobre los contenidos en línea. Todas estas actividades están programadas a través de la Agenda (cronograma de actividades), la cual debe consultar con periodicidad, para evitar inconvenientes en la entrega de productos o, presentación de actividades automáticas. Para la totalidad de las actividades enunciadas anteriormente, se ha asignado un puntaje de valoración, cuya suma en total es de 500 puntos como máximo puntaje, del cual se requieren 300 puntos como mínimo para aprobar el curso. Es importante que consultar otras fuentes en la medida que concluyan las temáticas desarrolladas en este curso académico, para que se pueda profundizar y asimilar los conceptos, lo que se refleja en un buen desempeño en la práctica. ¡Les extiendo una cordial bienvenida a su curso de Programación de PLC!

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3. JUSTIFICACION Los avances tecnológicos que se han venido forjando en las grandes industrias, donde existen procesos de producción masivos, desde hace unos años han empezado a reemplazar esos sistemas de control discreto que realizaban acciones a través de relés y se tenía una lógica de control fija, que en ocasiones se volvía complicado el tratar expandir u optimizar algún proceso, puesto que todo el cableado se dirigía hacia un panel central; Actualmente, mediante la implementación de los controladores lógicos programables, se puede obtener un modelo de control configurable por programa que es sencillo de modificar e incluso se da la posibilidad de ramificar o sectorizar los procesos asignando tareas específicas para cada controlador, lo que facilita la ampliación de las plantas en cuanto a cantidad de proceso productivo automatizado se refiere. Un proceso automatizado se podría especificar como el monitoreo, supervisión, comparación y acción sobre una variable determinada para que se mantenga dentro de los límites que deseamos y que en conjunto con otras labores de producción, puedan elevar los resultados a obtener en menores tiempos de proceso. La implementación de los primeros controladores programables se dio hacia el año de 1960, en las funciones de relé fueron reemplazadas por una lógica de estado sólido, conservando la notación lógica de diagrama de escalera, usada para especificar y documentar lógica de relés. El problema de los relés era que cuando los requerimientos de producción cambiaban también se debería efectuar el cambio en el sistema de control. Estos primeros controladores operaban en base a un programa fijo, definido por las conexiones entre dispositivos y la razón principal de efectuar estos cambios era la necesidad de eliminar ese gran costo que se generaba al reemplazar el complejo sistema de control basado en relés y contactores. Actualmente se han tratado de unificar los métodos de programación y conexión de estos equipos, a tal punto que se encontrado una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron, por lo cual ahora se dispone de PLC's que pueden ser programados en diagramas de bloques, lista de instrucciones, C y texto estructurado al mismo tiempo. Los profesionales que tienen conocimientos en esta área específica, tienen gran demanda en el sector industrial del país, por lo tanto puede acoplarse con facilidad

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a los retos que impone una economía globalizada. Desde este punto de vista, el curso de Programación de PLC en su componente teórico, guía al estudiante a centrar su atención en la misma conceptualización de la ciencia, ingeniería y tecnología desde un entorno didáctico, desde el entorno de los ejercicios prácticos que ayudan a afianzar los conocimientos adquiridos pero con modelos reales de las problemáticas diarias que se encuentran en las industrias que tienen sus procesos automatizados. De ahí la importancia de la formación en estas áreas, que es de índole nivel local y regional, pues al tener profesionales capacitados se podría ubicar a nuestras sociedades a la vanguardia de los grandes avances que gesta día a día la Ciencia y la tecnología para el campo de la automatización.

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4. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS

4.1

4.2

Competencias. El curso de Programación de PLC promueve las siguientes competencias en el estudiante:  Comprender los conceptos y fundamentos de la aplicabilidad de los PLC en entornos Industrializados.  Desarrolla la habilidad de presentar modelos simulados con soluciones versátiles frente a las problemáticas reales que se vive en la industria.  Fomentar la capacidad de identificación de problemas mediante análisis y síntesis de las situaciones.  Promueve la capacidad de innovación y cambio ante nuevos desarrollos y formas de pensamiento inductivo.  Aplica las buenas prácticas de trabajo en equipo, mediante la cooperación con otros para lograr un propósito común.  Impulsa la capacidad para la autocrítica, disposición al abordaje de procesos orientados hacia el aprendizaje autónomo relacionados con su desempeño laboral y profesional propios de la educación a distancia.  Desarrolla habilidades de motivación, persuasión y formas de expresión oral y escrita. Objetivo general del curso.

Instruir con la con suficiente habilidad a los alumnos en el manejo de los Controladores Lógicos Programables y sus diversas aplicaciones en la industria, mejorando las destrezas para presentar soluciones oportunas utilizando esta tecnología y fortaleciendo los criterios profesionales mediante la experiencia práctica y la simulación por software de estos proceso.

4.3

Objetivos Específicos del curso.  Adquirir los conceptos básicos referentes al manejo de los Controladores Lógicos Programables.  Estudiar las herramientas de software que permiten desarrollar el programa que ejecutara las labores dentro de un proceso específico y otras que permiten simularlo.  Identificar variables de proceso que pueden ser medidas y controladas, así como los elementos finales de control que constituyen las partes más

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importantes de los procesos industriales, fortaleciendo los conocimientos con otras áreas afines al campo de la Automatización industrial.  Desarrollar el criterio al momento de relacionar una variable medida en un sistema de control, y las habilidades adquiridas tomar decisiones de programación para el PLC enfocadas a la industria, adaptando las nuevas tendencias para optimizar los procesos. 4.4 Metas  El estudiante desarrollará las capacidades estipuladas para el curso al realizar las actividades didácticas propuestas, por lo tanto, al presentar la evaluación final nacional se manifestará la aprehensión, el conocimiento, comprensión y análisis de la conceptualización del mismo.  El estudiante presentará y sustentará en grupo dos trabajos en donde aplique los conocimientos adquiridos en el curso.

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5. UNIDADES DIDACTICAS A continuación se presenta el contenido del curso: UNIDAD 1 – Familiarización con los Controladores Lógicos Programables Capítulo 1. Introducción a los PLC  Lección 1

Revisión de pre saberes

 Lección 2

Introducción a los PLC

 Lección 3

Repasando los sistemas numéricos

 Lección 4

Operaciones Lógicas

 Lección 5

Designación de entradas y salidas

Capítulo 2. Variables de proceso.  Lección 6

Variables análogas

 Lección 7

Variables Digitales

 Lección 8

Sensor

 Lección 9

Actuador

 Lección 10

Entrada y salida Discreta

Capítulo 3. Entorno de operación y modos de trabajo  Lección 11

Familiarización del Hardware

 Lección 12

Conceptos básicos de PLC

 Lección 13

Entorno de trabajo

 Lección 14

Modos de operación

 Lección 15

Terminologías de operación

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UNIDAD 2 – Programación del PLC Capítulo 4. Configuración y mando de los PLC  Lección 16

Introducción a la programación

 Lección 17

Instalación y Familiarización del software

 Lección 18

Mirada general del Hardware Siemens modelos S7

 Lección 19

Modos de operación del Hardware Siemens modelos S7

 Lección 20

Simbologías

Capítulo 5. Manejo de equipos y programación de eventos  Lección 21

Preliminares de operación y manejo de instrucciones

 Lección 22

Operaciones lógicas y bloques de funciones

 Lección 23

Ejemplos prácticos de manejo operativo para entradas y salidas discretas

 Lección 24

Manejo de instrucciones y operaciones basadas en contadores

 Lección 25

Ejemplos prácticos agregando operaciones con contadores

Capítulo 6. Manejo de equipos y programación de eventos  Lección 26

Manejo de instrucciones y operaciones basadas en temporizadores

 Lección 27

Ejemplos prácticos agregando operaciones con temporizadores

 Lección 28

Manejo de instrucciones y operaciones con señales análogas

 Lección 29

Ejemplos prácticos incorporando operaciones con señales análogas

 Lección 30

Preámbulo a los métodos de comunicación para el PLC

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5.1 Mapa Conceptual Ingeniería Electrónica

Curso Programación de PLC

Parte de

Fundamentación Teórica

Metodológica Orientada a

Basada en Antecedentes Conocimientos

Análisis Síntesis Implementación

Practica Diseño

Programación

Procesos Físicos

Simulación

Entradas Análogas y Digitales Salidas Análogas y Digitales

Aplicaciones

Sensores y Actuadores

Actualidad

Control del Proceso

LADDER Software PLC

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6. CONTEXTO TEÓRICO La automatización de los procesos industriales tienen una mayor connotación al interior de las grandes factorías, debido a que se está pensando siempre en producción masiva en el menor tiempo posible y con el mínimo de pérdidas en materias primas, por lo cual los controladores lógicos programables (PLC) mantienen su papel principal como ejecutor de acciones de control y como integrador parámetros obtenidos por otros dispositivos. Gracias a los PLC podemos generar procesos productivos dinámicos con la posibilidad de reajustarse a las nuevas necesidades de la planta operativa solo con implementar una nueva serie de comandos, lo que hace un tiempo era más complejo. Se podría afirmar, que este tipo de tecnologías ya está al alcance de las viviendas puesto que con las nuevas tendencias de automatización para el hogar o Domótica se abrió la posibilidad que con un PLC tengamos el control de todo el confort que puede brindarnos nuestro lugar de descanso. La ingeniería electrónica ha ejercido un impacto contundente al interior de las industrias, sobre todo para las áreas de la instrumentación, la automatización y el control de procesos y por esta razón exige profesionales integrales capaces de comprender, asimilar, adaptar, incorporar, especificar, poner en funcionamiento, mantener y operar todas estas nuevas tecnologías, que no solo se basan en equipos físicos, sino en instrucciones y comandos de software que le podrían facilitar a un operario mantener la cadena productiva de su empresa. Un Ingeniero con conocimientos en Programación de PLC, deberá ser capaz, no solamente de comprender las técnicas existentes, sino también, de llegar a proponer nuevos modelos, rompiendo paradigmas existentes, que puedan brindar una solución local a un problema o determinar autónomamente mediante modelos simulados las probabilidades de éxito de un diseño previo.

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7. METODOLOGIA GENERAL Para responder coherentemente con los propósitos formativos del curso, es de vital importancia que se desarrollen diversos momentos que se trazan en el marco de las estrategias de la Educación a Distancia. El estudiante puede distribuir su tiempo en función de las diversas actividades teniendo en cuenta el siguiente formato: DISTRIBUCIÓN DE HORAS DE ACTIVIDADES

ESTUDIO PARA DOS DE CRÉDITOS ACADÉMICOS

Aprendizaje y estudio independiente

60

Trabajo en pequeños grupos colaborativos

12

Acompañamiento tutorial en grupo de curso

10

Acompañamiento y seguimiento tutorial

14

Total horas

96

Estudio independiente Se desarrolla a través del trabajo personal y del trabajo en pequeños grupos colaborativos de aprendizaje. Por cada crédito académico el estudiante debe dedicar en promedio 32 horas al trabajo académico en estudio independiente. Trabajo personal Implica la mirada del aprendizaje autónomo y se constituye en la fuente básica del aprendizaje y de la formación e implica responsabilidades específicas del estudiante con respecto al estudio en cada curso académico del plan analítico, guía didáctica, módulo, lecturas complementarias, consultas en biblioteca, consultas de sitios especializados a través de Internet, desarrollo de actividades programadas en la guía didáctica, elaboración de informes, realización de ejercicios de autoevaluación, presentación de evaluaciones. Trabajo en pequeños grupos colaborativos de aprendizaje Se considera al igual parte del estudio independiente y atiende el aprendizaje mediante el trabajo en equipo, la socialización de los resultados del trabajo personal, desarrollo de actividades en equipo, elaboración de informes según actividades programadas en la guía didáctica. La participación en un pequeño grupo colaborativo de aprendizaje tiene un carácter obligatorio en cada curso académico.

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Acompañamiento tutorial Se enmarca dentro del plan de acompañamiento en la construcción del conocimiento, ofertado por la institución, lo cual brinda al estudiante diversas motivaciones y estrategias para potenciar el aprendizaje y la formación. Por cada crédito académico el programa dedicará en promedio 16 horas al acompañamiento tutorial. El acompañamiento es de carácter obligatorio y se realiza a través de: Tutoría individual Proceso que el tutor otorga al estudiante con carácter de asesoría al aprendizaje de los contenidos temáticos, consejería sobre pertinencia de métodos, técnicas y herramientas para potenciar los procesos de aprendizaje, interlocución sobre criterios para la valoración de los conocimientos aprendidos, revisión de informes, evaluación de las actividades y seguimiento de su proceso formativo y de aprendizaje. Tutoría a pequeños grupos colaborativos Proceso que el tutor ejerce a las actividades desarrolladas en pequeños grupos, interlocución sobre criterios utilizados, revisión de informes, consejería sobre métodos, técnicas y herramientas para potenciamiento del aprendizaje colaborativo, sugerencia sobre escenarios productivos de aprendizaje, valoración de actividades y evaluación de informes. Tutoría en grupo de curso Proceso que el tutor realiza al conjunto de los estudiantes a su cargo, mediante estrategias de socialización de las actividades desarrolladas en el trabajo personal y en los pequeños grupos colaborativos de aprendizaje, valoración de informes, intercambio de criterios en el aprendizaje y tratamiento de las temáticas. El encuentro en grupo de curso puede ser presencial, virtual o mixto, según las posibilidades tecnológicas incorporadas por la institución. Los diversos productos del desarrollo del curso académico se consolidaran en una herramienta para la valoración del aprendizaje denominada PPD Portafolio Personal de Desempeño.

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8. SISTEMA DE EVALUACIÓN El sistema de evaluación para el curso tiene las siguientes características:    

Personal, procesos de actualización cognitiva y meta cognitiva Proceso de aprendizaje pequeños grupos colaborativos Métodos y técnicas de socialización de la información Aplicación de pruebas nacionales

30% 15% 15% 40%

La autoevaluación en los propios procesos aprendizaje: la valoración del trabajo personal por parte del propio estudiante, la determinación de sus alcances y limitaciones, cumple un papel fundamental en la búsqueda de estrategias cognitivas para potenciar la productividad del aprendizaje. La coevaluación es un procedimiento en el que el grupo colaborativo cumple aquí un papel fundamental, en tanto sus miembros se convierten en actores y pares de la calidad del aprendizaje y del proceso formativo; y la metaevaluación en los procesos de aprendizaje soportados en la sustentación de los diversos trabajos. La heteroevaluación la realiza el tutor, no por exclusividad de los resultados del aprendizaje, sino además de los procesos experimentados por el estudiante. El carácter de “acompañante” de los procesos de aprendizaje que cumple el tutor define al mismo tiempo el carácter de la heteroevaluación.

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9. FUENTES DOCUMENTALES  SIEMENS. SIMATIC Sistema de automatización S7-200, Manual del sistema. Tercera (3ª) Edición. Siemens AG, 2002.  SIEMENS. SIMATIC PLC S7-300, CPU Specifications CPU 312 IFM to CPU 318-2 DP, Reference Manual. Edition 10/2001. Siemens AG, 2001  URBACO S.A. Automatic Bollards User’s manual SIEMENS S7-224 PLC Reference: RCPU224. Version 2. URBACO S.A, Junio de 2006.  SIEMENS. SIMATIC Sistema de automatización S7-200. Número de referencia del manual: 6ES7298-8FA24-8DH0. Edición Agosto de 2008. Siemens AG, 2008.  Mateos, Felipe. Sistema automatizado con PLC’s. Estandarización con Autómatas Programables. Universidad de Oviedo, Noviembre de 2001.  Massieu, Wilfrido. Instalación y Operación de Controladores Programables, Plan 2008. Instituto Politécnico Nacional, 2008.

Lógicos

 Porras Criado, Alejandro. Autómatas programables: fundamento, manejo, instalación y prácticas. Alejandro Porras Criado, Antonio Plácido Montanero Molina. Primera (1ª) edición. España, 2003. ISBN 84-7615-493-3  Balcells, Josep. Autómatas programables. Josep Balcells, José Luis Romeral. 1997. ISBN 84-267-1089-1  Michel, Gilles. Autómatas programables industriales: aplicaciones. Gilles Michel. 1990. ISBN 84-267-0789-0

arquitectura

y