Curso relés programables, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica Básica

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CURSO RELÉS PROGRAMABLES

NIVEL BÁSICO

ÍNDICE

• PRESENTACIÓN………...…………………………………………………………………… (Pagina)
• INTRODUCCIÓN……………………………………………………………...…….……......
• EQUIVALENCIAS CIRCUITOS LÓGICOS………………………………………………. Equivalencias y comparativas
• RELÉ DE MANIOBRA…………………………………………………………………….....
• RELÉ AUTO ENCLAVADO……………………………………………………………...….
• RELÉ DE IMPULSOS……………………………………………………………….…..……
• RETARDO A LA CONEXIÓN………………………………………………………….……
• RETARDO A LA CONEXIÓN MEMORIZADO……………………………….………….
• RETARDO A LA DESCONEXIÓN………………………………………………….……..
• TEMPORIZACIÓN CÍCLICA……………………………………………………………...
• CONTADOR DE PULSOS………………………………………………………………......
• RELÉ DE UMBRAL ANALÓGICO………………………………………………………..
• RIEGO AUTOMÁTICO…………………….….………………………….………………... Ejemplos de aplicaciones digitales
• CONTROL DE ACCESO.………………………………………..…………………………..
• ALTERNANCIA DE EQUIPOS…………………………………………………………….
• REGULACIÓN CLIMÁTICA.……………………………………………………...…….... Ejemplos de aplicaciones analógicas
• REGULACIÓN LUMÍNICA…………………………………………………………...…....
• RIEGO AUTOMÁTICO…………………….….………………………….………………... Ejemplos mejorados
• CONTROL DE ACCESO.………………………………………..…………………………..
• ALTERNANCIA DE EQUIPOS…………………………………………………………….
• REGULACIÓN CLIMÁTICA.……………………………………………………...……....
• REGULACIÓN LUMÍNICA…………………………………………………………...…....

Introducción.

El relé programable se compone de una serie de entradas de control digital y analógico y

unas salidas que pueden ser libres de potencial o activas, algunos modelos tienen la

posibilidad de expansión agregando módulos de entradas y salidas. Las entradas de control

gobiernan las salidas por medio del programa que se puede desarrollar sin necesidad de PC

ni consola de programación externa, toda la programación se realiza desde la propia

consola integrada en el mismo equipo. El lenguaje de programación suele ser en la mayoría

de los casos el de diagrama de relés o bloques de función, en todo caso es siempre muy

intuitivo y de fácil ejecución. En cuanto las funciones disponibles pueden variar

considerablemente según los modelos, pero todos poseen los elementos básicos necesarios

para la automatización de procesos, estos son, relés internos, relés biestables,

temporizadores, contadores, comparadores, etc.

La posibilidad de guardar el programa en una memoria no solo es un elemento de

seguridad importante, también supone una gran ventaja ha la hora de realizar nuevas

aplicaciones pudiendo volcar directamente dicha memoria en otros equipos destinados a

controlar las mismas funciones, sin necesidad de repetir toda la programación.

Los relés programables son unos dispositivos capaces de responder a la necesidad de

modificaciones o ampliaciones de las instalaciones eléctricas sin necesidad de agregar

nuevos elementos de control en las mismas ya que incorporan numerosas funciones que a

menudo no todas son utilizadas, aparte de la posibilidad de agregar módulos de expansión.

Queda por tanto justificada su instalación en aquellas aplicaciones en las que se suponen

futuras variaciones. Por otra parte las modernas tecnologías de fabricación han permitido

un abaratamiento de costos considerable en este tipo de productos, eso unido al hecho que

su utilización entraña siempre un considerable ahorro de tiempo en cableado y espacio,

hace de los relés programables en muchos casos la mejor opción.

Fig. 1. Aspecto de un relé programable

Alimentación Entradas de control

- + I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I

Pantalla Consola de programación

Memoria extraíble

Q1 Q2 Q3 Q

Salidas

Generalmente todos los reles programables suelen presentar el mismo aspecto que el de la

(Figura.1), en todo caso siempre son modulares con medidas estandarizadas y anclaje guía

DIN para facilitar su instalación en armarios y cuadros de control, el numero de entradas y

salidas así como las funciones disponibles varían de un modelo a otro pero, en principio

todos suelen tener un mínimo de ocho entradas y cuatro salidas.

En la parte superior aparecen los bornes de alimentación y las entradas de control. La

alimentación corresponde a los bornes marcados, - + o N L, (figuras 2 y 3) y puede ser a

12V / 24V. DC o 125 / 220V. AC, según modelo. Las entradas de control son los bornes

marcados, I1...I8, (figuras 2 y 3), la activación de dichas entradas también puede ser a 12V

/ 24V. DC o 125 / 220V. AC, según modelo y aplicación.

En la parte central hay la pantalla, la consola de programación, y la memoria extraíble,

algunos modelos disponen de conector para tarjetas de expansión (entradas o salidas) y

también suele estar alojado en la parte frontal. La pantalla muestra el estado del equipo y

las líneas de programa. La consola de programación integrada permite el desarrollo y

modificación del programa sin necesidad de ningún elemento externo. La memoria

extraíble conserva el programa y puede volcarse fácilmente en caso de pérdida del mismo

en el propio equipo u otro de las mismas características.

En la parte inferior están los bornes de salida marcados, Q1…Q4, (figuras 2 y 3), tal como

hemos comentado estas salidas pueden ser, libres de potencial o activas, en tal caso la

tensión de salida de estas és la misma que la tensión de alimentación.

- + I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I

Fig. 2. Conexionado DC con

salidas libres de potencial

Q1 Q2 Q3 Q

L

N

L

L

L

N

N L I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I

Fig. 3. Conexionado AC con

salidas activas

Q1 Q2 Q3 Q

Relé de maniobra.

Cuando la entrada de activación esta en 1, la salida se conecta y continua así mientras dicha

entrada no pase a 0. Ante una caída de red aun cuando la entrada sigua activada la salida se

desconectara. Tras el reestablecimiento de la red, si el estado de la entrada de activación

permanece en 1, se conectará de nuevo. El comportamiento se parece al de un interruptor,

pero la ventaja que ofrece la utilización de relés es la separación de señales, gracias a su

disponibilidad de contactos independientes en múltiples estados. (Abiertos, cerrados,

conmutados), todos ellos gobernados por medio de un sólo contacto de control.

Comparativa de un circuito con relés:

Fig. 4. Esquema eléctrico convencional, con relé.

S1. Entrada de activación S1 K1 K

K1 L1 L

Relé Lámpara Lámpara

Fig. 5. Diagrama de relés KOP.

I1. Activación I1 ( M1) Relé interno __ M1 ( Q1) Relé salida

M1 ( Q2 ) Relé salida

Fig. 6. Bloques de función FUP.

I1. Activación

I1 Q1 1 Q

Relé salida Inversor Relé salida

Fig. 7. Cronograma de estado del relé.

Estado red

Estado activación

Estado salida 1

Estado salida 2

Relé autoenclavado.

Si la entrada de activación pasa a 1, (independientemente de la duración del pulso) y la

entrada de reset permanece en 0, la salida se activa. Cuando la entrada de reset pasa a 1, la

salida se desconecta independientemente del estado de la entrada de activación. Ante una

caída de red transitoria la salida se desconectará como en el caso anterior y continuará así

tras el reestablecimiento de la red, hasta que la entrada de activación no reciba un nuevo

pulso, de esta forma se protegen los equipos de reconexiones intempestivas.

Comparativa de un circuito relé auto enclavado:

Fig. 8. Esquema eléctrico convencional, auto enclavamiento.

S1. Activación S2 Reset S2 K

K1 S

K

Relé Lámpara

Fig. 9. Diagrama de relés KOP, auto enclavamiento.

__

I1. Activación I1 I2 ( Q1) Relé salida I2. Reset

Q

Fig. 10. Bloques de función FUP, auto enclavamiento.

I1. Activación I2. Reset I R S Q I

Auto enclavamiento Relé salida

Fig. 11. Cronograma de estado relé auto enclavamiento.

Estado red

Estado activación

Estado reset

Estado salida

Retardo a la conexión.

Cuando la entrada de activación pasa de 0 a 1, comienza a transcurrir el tiempo programado

en el temporizador. Si el estado de la entrada permanece en 1 por lo menos mientras dure el

tiempo programado la salida conmutara a 1 después de transcurrido dicho tiempo. Pero si el

estado de la entrada pasa a 0 antes de transcurrir el tiempo programado la salida no se

activará. En caso de una caída de red se perderá el contage acumulado en el temporizador y

cuando sea de nuevo reestablecida la red (si la entrada permanece en 1) se reiniciará la

temporización programada tras la cual se activará la salida.

Comparativa de un circuito con retardo a la conexión:

Fig. 16. Esquema eléctrico convencional, retardo a la conexión.

S1. Activación S1 K

T

T1 K

Temporizador Relé Lámpara

Fig. 17. Diagrama de relés KOP, retardo a la conexión.

I1 ( T1 ) Temporizador

I1. Activación T1 (Q1 ) Relé de salida

Fig. 18. Bloques de función FUP, retardo a la conexión.

I1. Activación I1 Q

Temporizador Relé de salida

Fig. 19. Diagrama de temporización retardo a la conexión.

Estado red

Estado entrada

Estado salida

T T Temporización T

Retardo a la conexión memorizado.

Si la entrada de activación pasa de 0 a 1, al margen de la duración del pulso comienza a

transcurrir el tiempo programado en el temporizador, tras el cual la salida conmutara a 1 y

permanecerá en este estado aun cuando la entrada de activación haya pasado antes a 0. Para

desactivar la salida será necesario cambiar el estado de la entrada de reset de 0 a 1, (esta

entrada prevalece a la de activación). En caso de una caída de red se perderá el contage

acumulado en el temporizador y cuando sea de nuevo reestablecida si la entrada de

activación permanece en 1 y la de reset a 0, se reiniciara la temporización programada tras la

cual se activara la salida.

Comparativa de un circuito con retardo a la conexión memorizado:

Fig. 20. Esquema eléctrico convencional, retardo a la conexión memorizada.

S1. Activación S2. Reset K1 S1 K

S

T

K1 T1 K

Relé Temporizador Relé Lámpara

Fig. 21. Diagrama de relés KOP, retardo a la conexión memorizada.

__

I1. Activación I1 I2 ( T1 ) Temporizador I2. Reset M1 ( M1) Relé interno

T1 (Q1 ) Relé de salida

Fig. 22. Bloques de función FUP, retardo a la conexión memorizada.

I1. Activación I I2. Reset Q I

Temporizador Relé de salida

Fig. 23. Diagrama de temporización retardo a la conexión memorizada.

Estado red

Estado entrada

Estado reset

Estado salida

T T Temporización

Temporización cíclica.

El temporizador cíclico dispone de dos temporizaciones, una para el tiempo en ON, y otra

para el tiempo en OFF. Cuando la entrada de activación pasa de 0 a 1, la salida se conecta

durante el tiempo programado en ON, una vez transcurrido se desconecta, permaneciendo

así durante el tiempo que dure la temporización en OFF, luego se volverá a conectar

reanudando así un nuevo ciclo, que se irá repitiendo mientras la entrada de activación

permanezca en 1. Algunos de estos temporizadores disponen de una entrada de inversión de

estado de salida, si se activa, la salida invierte su estado independientemente del punto del

ciclo en que se encuentre. (En los ejemplos descritos no se contempla esta variante). En caso

de una caída de red se perderá el contage acumulado en ambos parámetros y cuando sea de

nuevo reestablecida si la entrada de activación sigue en 1, la salida se activará y se reiniciará

el ciclo de temporización programada desde el inicio.

Comparativa de un circuito con temporización cíclica:

Fig. 28. Esquema eléctrico convencional, temporización cíclica.

S1. Activación S1 T1 K

T1 K

Temporizador Relé Lámpara

Fig. 29. Diagrama de relés KOP, temporización cíclica.

I1. Activación I1 ( T1 ) Temporizador

T1 ( Q1) Relé de salida

Fig. 30. Bloques de función FUP, temporización cíclica.

I1. Activación I1 Q

Temporizador Relé de salida

Fig. 31. Diagrama de temporización cíclica.

Estado red

Estado entrada activación

Estado salida

on off on on on off on Temporización

Contador de pulsos.

El contador de pulsos es otro dispositivo muy utilizado en la automatización industrial, su

funcionamiento consiste en sumar los pulsos que la entrada de contage recibe, una vez

alcanzado el punto de consigna la salida se activa permaneciendo así mientras la entrada de

borrado (reset) no pase de 0 a 1, y pone a cero el contador. Algunos modelos incorporan una

entrada de descuento esto permite tanto sumar como restar. El ejemplo que se muestra seria

un contador de aforo, en el supuesto que la entrada de contage reciba un pulso por cada

persona que accede dentro de un recinto y otro en la entrada de descuento por las que salen

del mismo, cuando se alcance el valor consignado (aforo máximo), se activará la salida.

Ante una caída de red se perderá el contage si el contador no dispone de remanencia.

Comparativa de un circuito con contador de pulsos:

Fig. 32. Esquema eléctrico convencional, contador de pulsos.

S1. Cuenta S2. Descuenta S1 S2 S3 C S3. Reset

C D R

C

Contador de pulsos Lámpara

Fig. 33. Diagrama de relés KOP, contador de pulsos.

I1. Cuenta I1 ( C C1 ) Cuenta I2. Descuenta I3. Reset I2 ( D C1 ) Descuenta

I3 ( R C1 ) Reset

C1 ( Q1 ) Relé de salida

Fig. 34. Bloques de función FUP, contador de pulsos.

I1. Cuenta I1 C I2. Descuenta I2 D Q I3. Reset I3 R

Contador de pulsos Relé de salida

Fig. 35. Diagrama actuación contador de pulsos con activación programada a tres pulsos.

Estado red

Estado entrada cuenteo

Estado entrada descuento

Estado entrada reset

Estado salida

Riego automático.

La automatización del riego de jardines es una aplicación donde los relés programables son

muy apropiados, pueden sustituir los típicos programadores horarios, PH, (figura 41) y

temporizadores, T1…T4, (figura 41), más cuando se trata de instalaciones de poca

envergadura también es posible prescindir de los relés externos, R1…R4, (figura 41) ya que

los del propio equipo son de una potencia suficiente para el control de los pequeños

solenoides que gobiernan las electroválvulas, como es el caso del siguiente ejemplo. Se trata

de automatizar el riego con aspersores de un pequeño jardín, pero debido a la poca presión

del agua de entrada, nos vemos obligados a dividirlo en cuatro zonas haciendo que se

activen de una en una a las horas programadas durante el tiempo necesario dependiendo de

las dimensiones y características del terreno. Las electroválvulas, VE1…VE4, (figura 40)

son las encargadas de controlar el paso de agua a sus respectivas zonas, el interruptor

principal, IP, (figura 40) pone en marcha y para todo el sistema.

Comparativa de un circuito para riego automático:

Fig. 40. Ejemplo de instalación de un riego automático.

Zona 2 Zona 3

Zona 4 Zona 1

EV1. Electrovàlvula zona 1 EV2. Electrovàlvula zona 2 EV3. Electrovàlvula zona 3 EV4. Electrovàlvula zona 4 IP. Interruptor principal EV1 EV2 EV3 EV4 IP

Entrada de agua

Fig. 41. Esquema eléctrico convencional para el control de un riego automático.

L

T1 T2 T3 PH IP

T1 T2 T

R1 R2 R3 R4 T1 T2 T3 PH

N

Conjunto relés control electroválvulas Conjunto temporizadores y programador horario

Fig. 42. Programa en diagrama de relés KOP para el control de un riego automático.

I1 1 ( T3 )

( T2 ) Temporización horaria y secuencial ( T1) __ 1 T3 ( Q4 ) __ T3 T2 ( Q3 ) __ Activación electroválvulas T2 T1 ( Q2 ) de zona

T1 ( Q1 )

I1. Interruptor principal Q1. Electrovàlvula zona 1 Q2. Electrovàlvula zona 2 Q3. Electrovàlvula zona 3 Q4. Electrovàlvula zona 4

Fig. 43. Programa en bloques de función FUP para el control de un riego automático.

I1 &

Q

Activación zona 4 Temporizador secuencia 1 T= 60m T= = 15m Q Programador Activación horario zona 3 Temporizador secuencia 2

T= =

30m Q Activación zona 2 Temporizador secuencia 3

T= Q

45m Activación zona 1 I1. Interruptor principal Q1. Electrovàlvula zona 1 Q2. Electrovàlvula zona 2 Q3. Electrovàlvula zona 3 Q4. Electrovàlvula zona 4

Fig. 46. Programa en diagrama de relés KOP para el control automático de una puerta corredera.

__ __ __

I1 M1 I2 I3 I4 ( T1 ) Temporización de cierre

I2 ( M1 ) Relé de maniobra

I

__

M1 T

__

M1 I4 Q2 ( Q1 )

__ __ Activación contactores M1 I5 Q1 ( Q2 ) de potencia, K1, K

I1. Interruptor principal I2. Sensor de movimiento exterior I3. Sensor de movimiento interior I4. Final de carrera de apertura I5. Final de carrera de cierre Q1. Activación apertura Q2. Activación cierre

Fig. 47. Programa en bloques de función FUP para el control automático de una puerta corredera.

I

Q

Relé de maniobra I2 >=1 & RS Q I

Activación 1 contactor de potencia, K

I4 1

T= 8s

I1 Temporización de cierre & I5 Q

1 Activación Q1 contactor de potencia, K

I1. Interruptor principal I2. Sensor de movimiento exterior I3. Sensor de movimiento interior I4. Final de carrera de apertura I5. Final de carrera de cierre Q1. Activación apertura Q2. Activación cierre

Alternancia de equipos.

Cuando la continuidad del servicio es un factor crítico, como en el caso del suministro de

agua potable, es preciso instalar equipos de emergencia para garantizar el servicio en caso de

avería, estos equipos no es conveniente tenerlos inactivos demasiado tiempo pues se corre

el riesgo del entumecimiento de su mecánica, es por ello que se deben de poner en marcha

de forma alternativa tanto los equipos de servicio como los de emergencia. La instalación

que se propone a continuación consta de ocho ramales alimentados por tres bombas,

B1…B3, (figura 48) con sus correspondientes interruptores, IB1…IB3, (figura 48). La

presión del circuito es controlada por el presostato, P, (figura 48) manteniéndola dentro de

los limites establecidos activando y desactivando las bombas de forma alternativa por medio

de los contadores de pulsos, C1…C3, (figura 49) y los relés de maniobra, R1…R3, (Figura

49). El circuito deberá responder a una eventual desconexión de uno o dos de los

interruptores, IB1…IB3, (figura 49) conectando automáticamente las bombas disponibles en

ese momento siempre que el presostato, P, (figura 49) se active por falta de presión. La etapa

de potencia esta constituida por los contactores, K1… K3, (figura 49) y son imprescindibles

como en el caso anteriormente expuesto. Los relés de maniobra, R1…R3, (figura 49) más

los contadores de pulsos, C1…C3, (figura 49) si que pueden reemplazarse todos ellos por un

relé programable.

Comparativa de un circuito para alternancia de equipos:

Fig. 48. Ejemplo de instalación de un equipo de bombeo de agua potable.

Ramal 1 Ramal 2 Ramal 3 Ramal 4 Ramal 5 Ramal 6 Ramal 7 Ramal 8

P

B1 B2 B

IB1 IB2 IB

Entrada de agua

B1. Bomba 1 B2. Bomba 2 B3. Bomba 3 IB1. Interruptor bomba 1 IB2. Interruptor bomba 2 IB3. Interruptor bomba 3 P. Presostato