" tecnologías emergentes en automatización "

" Tecnologías Emergentes en Automatización "

Profesores: Israel Benítez Pina

Luis Vázquez Seisdedos

Luisa Villafruela Loperena

Enrique Castro

Orlando Obregón Pacheco

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Oriente

-2002-

" Programación IEC1131 compatible "

Profesor: Luisa Villafruela Loperena

Centro de Estudios de Automatización

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Oriente

-2002-

Características de los PLCs y exigencias de su aplicación

Métodos de diseño y lenguajes de

programación propios

Rápido desarrollo de los PLCs Se expanden algunos

Objetivo Estandarizar los lenguajes de programación para PLCs

IEC 1131

TC 65 del IEC

IEC

1131

Parte 1 - “Informaciones generales”

Parte 2 - “Requerimientos de los equipos

y test”

Parte 3 - “Lenguajes de programación”

Parte 4 - “Recomendaciones al usuario”

Parte 5 - “Comunicaciones”

Parte 7 - “Control Fuzzy”

Director: O. Struger

Utilización de los

PLCs en redes de control

distribuido

Ampliado el uso de estos equipos

Diseño actual de los sistemas automatizados

depende de la experiencia del programador

Solución:

Empleo de BF como

bibliotecas estructuradas

Calidad masiva de las

automatizaciones resultantes

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001

No lo emplean

24%Emplean los PLCs

76%

Tendencias actuales

Convertir la PC en

PLC

Estandarizar el uso de los

PLCs

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001

Empleo de los PLCs según áreas de aplicación

87

58

40

2618

3

81

67

4032

18

30

102030405060708090

100C

ontr

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Con

trol

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Con

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trol

por

lote

Dia

gnos

tico

Otr

os

2001

2000

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001

Empleo de los módulos de E/S

9181

6244 43

0102030405060708090

100A

nal

ógic

as

Dig

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Com

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Con

tad

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alta

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PID

s

Importancia de la utilización de la IEC 1131 según encuesta realizada por la CE Marzo 2000

No es impor-tante para nada39%

No contesta

ron13%

Algo impor-tante41%

Es un deber7%

Otros datos:

• 1999 alcanza gran popularidad.

• 93% programan en LD.

•1 de cada 5 usan FB (incremento de 3 ptos).

• Extensibilidad de los programas de aplicaciones a otros PLCs IEC compatibles.

• Facilidades para elaborar BF, utilizar los propios del sistema o los suministrados como bibliotecas estructuradas.

• BF parametrizables como mejor opción para la reusabilidad y extensibilidad del lenguaje.

El uso de lenguaje de programación estandarizado permite:

IEC

1131-3

• LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram).

• IL: Lista de Instrucciones (Instruction List).

• FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram).

• ST: Texto Estructurado (Structured Text).

• SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Es una representación gráfica de expresiones booleanas, combinando contactos (condiciones) con bobinas (resultados) similar a un diagrama de contactos eléctricos.

IEC

1131-3

• LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram).

• IL: Lista de Instrucciones (Instruction List).

• FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram).

• ST: Texto Estructurado (Structured Text).

• SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Su estructura principal es una lista de instrucciones, donde cada instrucción debe ocupar una nueva línea. Cada línea contiene un operador, que es completado por modificadores opcionales y uno o más operandos, si la operación específica lo requiere.

IEC

1131-3

• LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram).

• IL: Lista de Instrucciones (Instruction List).

• FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram).

• ST: Texto Estructurado (Structured Text).

• SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Consiste en una representación gráfica de diferentes tipos de ecuaciones. Los operadores son representados por cajas rectangulares de funciones y los operandos se conectan a sus lados izquierdo (entradas) y derecho (salidas).

IEC

1131-3

• LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram).

• IL: Lista de Instrucciones (Instruction List).

• FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram).

• ST: Texto Estructurado (Structured Text).

• SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Un programa en ST es una lista de sentencias ST. Cada sentencia termina enun separador “;” y se incluye dentro de uno de los tipos básicos de: asignación, selección, iteración, control o especiales. Los nombres usados en el código fuente (identificadores de variables, constantes, palabras reservadas del lenguaje, ...) se desagrupan usando separadores inactivos o activos.

IEC

1131-3

• LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram).

• IL: Lista de Instrucciones (Instruction List).

• FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram).

• ST: Texto Estructurado (Structured Text).

• SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Es un conjunto gráfico de pasos y transiciones enlazados por conexiones orientadas. Cada transición es atada a una condición booleana. Las acciones de los pasos son detalladas usando otros lenguajes (ST, IL, LD, FBD).

La IEC 1131-3 recoge todos los tipos de operandos de uso común en PLCs. En su apartado 2.2 (Representación exterior de los datos) se establece que dicha representación deberá consistir en literales numéricos, literales de cadenas de caracteres y literales de tiempo. A partir de ello en el sistema ISaGRAF (IEC 1131-3 compatible) de CJ International se agrupan en cuatro tipos básicos: Booleano, Analógico, Temporizado y Mensaje.

Tipos de operandos de uso común en PLCs

Lenguaje LD

Barra de alimentación izquierda (con enlace horizontal acoplado)

Contactos

Bobinas

Bloques funcionales

Barra de alimentación izquierda(con enlace horizontal acoplado)

Símbolo de salto

Símbolo de retorno

Entrada “EN”

Salida “ENO”

Lenguaje LD

Contactos:

Contacto normalmente abierto

Contacto normalmente cerrado

Contacto detector de transición positiva (flanco ascendente)

Contacto detector de transición negativa (flanco descendente)

Lenguaje LD

Bobinas:

Bobina accionamiento directo

Bobina accionamiento inverso

Seteo de una salida (condicionado)

Reseteo de una salida (condicionado)

Accionamiento directo frente a detección de flanco ascendente

Accionamiento directo frente a detección de flanco descendente

Lenguaje LD

Enlaces:

Lenguaje IL

Una línea de programa esta formada por:

Operador modificadores operandos [; ó retorno] opcionales

Operadores de IL:Operador Modificadores Operando SemánticaLD N NOTA 1 Poner el resultado actual igual al operandoST N NOTA 1 Almacenar el resultado actual en el emplazamiento del operando

S NOTA 2 NOTA 1 Poner el resultado booleano en 1R NOTA 2 Poner el operando booleano a 0

Lenguaje IL

Operadores de IL:Operador Modificadores Operando SemánticaAND N,( BOOL AND Booleano

& N,( BOOL AND Booleano

OR N,( BOOL OR Booleano

XOR N,( BOOL OR exclusivo Booleano

ADD ( WORD Suma

SUB ( WORD Resta

MUL ( WORD Multiplicación

DIV ( WORD División

Lenguaje IL

Operadores de IL:Operador Modificadores Operando SemánticaGT ( WORD Comparación >

GE ( WORD Comparación >=

EQ ( WORD Comparación =

NE ( WORD Comparación <>

LE ( WORD Comparación <=

LT ( WORD Comparación <

JMP C, N LABEL Saltar a la etiqueta

CAL C, N NAME Llamar al bloque funcional

RET C, N Regresar de la función o

BF que ha sido llamado ) Evaluar la operación aplazada

Lenguaje IL

Detector de FlancoAscendente

BoolBoolR_TRIG

Clk QTIMETIME

BoolBool***

In Q

Pt EtIntInt

BoolBool

Bool***

Cu Q

R

Pv Cv

Contador (CTU,CTD) Temporizador(TP,TON,TOF)

VAR VAR VARR_TRIG1 : R_TRIG C10 : CTU T20 : TPEND_VAR END_VAR END_VARLD %IX10 LD 15 LD 150sST R-TRIG1.Clk ST C10.Pv ST T20.PtLD R-TRIG1.Q LD %MX10 LD %IX10ST %MX10 ST C10.Cu ST T20.In

CAL C10 CAL T20LD C10.Q LD T20.QST %MX11 ST %MX12LD C10.Cv LD T20.EtST %MW1 ST %MW2

Lenguaje FBD

Lenguaje ST

Expresiones: Una expresión es una construcción sintáctica que al ser evaluada suministra un valor correspondiente a uno de los tipos de datos definidos en la norma (BOOL, INT, REAL, TIME, BYTE, WORD, STRING).

Operadores del lenguaje STOperación Símbolo PrioridadPuesta entre paréntesis Expresión MáximoEvaluación de la función Identificador

(lista de argumentos)

Ejemplos LN(A), MAX(X,Y), etc.Elevación a exponentes **

Lenguaje ST

Operadores del lenguaje STOperación Símbolo PrioridadNegación -

Complemento NOT

Multiplicar *

Dividir /

Módulo MOD

Sumar, Restar +, -Comparación <, >, <=, >=Igualdad, Desigualdad =, <>

AND Booleano &, ANDOR exclusivo Booleano XOROR Booleano OR Mínimo

Lenguaje ST

Sentencias del lenguaje ST

Tipo de sentencia/referencia EjemplosAsignación A:=B; CV := CV+ 1;

Invocación de FB y CMD_TMR(IN := %IX5, PT:=T#300ms)

utilización de salida FB A := CMD_TMR.Q;

RETURN RETURN;

Lenguaje ST

Sentencias del lenguaje STTipo de sentencia/referencia EjemplosIF <expresión booleana> THEN D:= B*B - 4*A*C;

<instrucción>; IF D < 0.0 THEN NROOTS := 0;

<instrucción>; ELSIF D = 0.0 THEN

... NROOTS := 1 ;

ELSIF <expresión bool.> THEN X1 := -B/ (2.0*A)

<instrucción>; ELSE

... NROOTS := 2 ;

ELSE X1 := (-B+SQRT(D))/(2.0*A)

<instrucción>; X2 := (-B-SQRT(D))/(2.0*A)

END_IF; END_IF ;

Lenguaje ST

Sentencias del lenguaje STTipo de sentencia/referencia EjemplosCASE <expresión entera> OF TW := BCD_TO_INT (THUMBWHEEL) ;

<valor>: <instrucción>; TW_ERROR := 0 ;

<valor>, <valor>: <instrucción>; CASE TW OF

... 1,5 : DISPLAY := OVEN_TEMP ;

ELSE 2: DISPLAY := MOTOR_SPEED ;

<instrucción>; 3: DISPLAY := GROSS_TARE ;

END_CASE; 4,6..10: DISPLAY := STATUS (TW-4) ;

ELSE DISPLAY := 0 ;

TW_ERROR := 1 ;

END_CASE ;

QW100 := INT_TO_BCD (DISPLAY) ;

Lenguaje ST

Sentencias del lenguaje STTipo de sentencia/referencia EjemplosFOR<índice>:=<mini>TO<maxi> J := 101 ;

BY <paso> DO FOR I := 1 TO 100 BY 2 DO

<instrucción>; IF WORDS[I] = ‘’KEY’’ THEN

<instrucción>; J := I ;

END_FOR; EXIT ;

END_IF ;

END_FOR ;

WHILE <expresión bool.> DO J := 1 ;

<instrucción>; WHILE J <= 100 & WORDS [J] <>’’KEY’ DO

<instrucción>; J := J+2 ;

END_WHILE; END_WHILE ;

Lenguaje ST

Sentencias del lenguaje STTipo de sentencia/referencia EjemplosREPEAT J := -1 ;

<instrucción>; REPEAT

<instrucción>; J := J+2 ;

UNTIL <expresión booleana> UNTIL J = 101 OR WORDS[J] = “KEY”

END_REPEAT; END_REPEAT ;

EXIT EXIT ;

Sentencia vacío ;

Lenguaje SFC

El lenguaje SFC es usado para describir operaciones de procesos secuenciales. Utiliza una simple representación gráfica de diferentes pasos de un proceso, y de las condiciones que habilitan el cambio (transición) de los pasos activos. Sus principales elementos son:

Paso inicial

Paso

Transición

Salto a un paso

Macro paso

Inicio del macro paso

Fin del macro paso

Lenguaje SFC

Las representaciones de los pasos tienen dos niveles

Nivel 1: Nivel 2:

Lenguaje SFC(*Programa en SFC con simple divergencia y convergencia*)

Lenguaje SFC

(*Programa en SFC con doble divergencia y convergencia*)

Lenguaje SFC

Acciones asociadas a los pasos:

Acciones Booleanas: Directa (N), Inversa (/), Seteo (S), Reseteo (R).

Lenguaje SFC

Acciones asociadas a los pasos:

Para asociar funciones analógicas o de cualquier otro tipo a un paso pueden agruparse en un programa ST que se acopla al paso mediante las acciones P (PULSE) o N (Directa).

A continuación el resultado de una acción no guardada:

Lenguaje SFC

Se pueden utilizar las acciones booleanas N, S y R para activar programas SFC hijos.(* Programa SFC usando acciones SFC*)

Lenguaje SFC

A las transiciones se le pueden asociar operaciones en lenguaje:

LD

IL

ST

(* Programa SFC con un programa en IL para la transición*)

(* Programa SFC con un programa en ST para la transición*)

Trabajando con el ISaGRAF V3.3

ISaGRAF V3.3