automatizacion

INTRODUCCIN ALA

AUTOMATIZACINDR. ALVARO AGUINAGA BARRAGN

AUTOMATAS PROGRAMABLES

lvaro Aguinaga Barragn Ph.D. Msc. Ing. 1

1. INTRODUCCIN A LA AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL:

1.1 Sistema.Es un conjunto de elementos que interactan para cumplir unos objetivosdeterminados.

Fig. No. 1.1 Sistema Fsico

1.2 Control de un sistema.Consiste en actuar sobre un sistema para que este cumpla con sus objetivos.

1.3 Componentes de un sistema de control.El control en si mismo es un sistema fsico y por lo tanto se define como unconjunto de elementos que interactan con el fin de posibilitar que un sistemacumpla con sus objetivos. Para evitar confusiones con los sistemas quecontrola, simplemente se lo llama Control.Los componentes principales del control son: SENSORES: Son dispositivos que establecen, detectan o sensan

parmetros de los sistemas fsicos y envan esta informacin a uncontrolador.

CONTROLADOR: Es el cerebro que adems de almacenar informacin,recibe informacin de los sensores, procesa informacin y enva rdenes alos actuadores para que accionen sobre el sistema en vista a lograr queeste logre sus objetivos.

ACTUADORES: Son dispositivos que reciben las rdenes por parte delcontrolador y accionan o actan sobre un sistema para controlarlo.

LQUIDOENTRANDO MEZCLADOR LQUIDOSALIENDO

VAPOR

VALVULA



Estos componentes de un sistema de control pueden tener tecnologas muydiversas: mecnica, electromecnica, electrnica, etc.Dependiendo del tipo de sujeto, el control se clasifica en: CONTROL MANUAL: Cuando un operador humano es el que efecta el

control sobre el sistema. CONTROL AUTOMTICO: Cuando no interviene un operador humano,

sino son elementos artificiales los que efectan el control. CONTROL SEMIAUTOMTICO: Cuando parte del proceso de control es

automtico y otra parte es manual.

1.4 Planteamiento de un sistema fsico para el control.La condicin necesaria para que el control de un sistema fsico cumpla con sufinalidad es que este sistema funcione correctamente. Para el control loscomponentes del sistema fsico se consideran dentro de una caja negra yms bien se considera al sistema en forma paramtrica, siendo los parmetrosfuncionales del sistema, desde el punto de vista de control los siguientes:

Fig. No. 1.2 Planteamiento de un Sistema Fsico para Control

SALIDAS: Son parmetros cuantificables que representan los objetivos deun sistema.

ENTRADAS: Son parmetros cuantificables sobre los que se puede actuardirectamente.

PERTURBACIONES: Son parmetros generalmente del medio ambienteen que funciona el sistema y que son muy difciles o imposible de evitarlos.Estos parmetros se consideran perturbaciones solamente cuando estosafectan significativamente en el funcionamiento de un sistema.

SISTEMAFSICO

SALIDASENTRADASPERTURBACIONES



Para cuantificar estos parmetros se pueden usar valores discretos (entre losms importantes estn: ON/OFF; ENCENDIDO/APAGADO; 0/1, etc.) o tambinrangos de valores sean discretos o continuos.

1.5 Control de lazo abierto.Este tipo de control se da para aquellos sistemas simples, que no tienenperturbaciones y en los que, por tanto, no es necesario comprobar siefectivamente se cumplen los valores de las salidas.Este tipo de control se define en el siguiente esquema:

Las seales de referencia son la informacin inicial que se enva al controladory que indican cuales son los valores de salida del sistema que se requieren.

1.6 Control de lazo cerrado o retroalimentado.Este tipo de control se define en el siguiente esquema:

ACTUADORESSENSORES

DEREFERENCIA

SEALES DEREFERENCIA

CONTROL

ORDENES

SISTEMA

ENTRADAS SALIDAS

SENSORESDE RETRO-ALIMENTAC.

ACTUADORESSENSORES

DEREFERENCIA

SEALES DEREFERENCIA

CONTROL

ORDENES

SISTEMA

ENTRADAS SALIDAS

PERTURBACIONES

Fig. 1.6: Sistema de control abierto

Fig. 1.7: Sistema de control retroalimentado



Este tipo de control se utiliza para aquellos sistemas que tienen perturbacionesy en los que es necesario comprobar (prueba error) si se estn cumpliendolos valores de las salidas deseadas.Los sensores de retroalimentacin detectan los valores de las salidas delsistema y envan esta informacin al controlador en que se comparan estosvalores con los de referencia y se corrigen de forma secuencial los erroreshasta que convergan a los valores buscados.1.7 Control secuencial.Este tipo de control establece una secuencia de ejecucin de procesos oeventos. Esta secuencia puede ser cclica o no. Por ejemplo: un semforo, elarranque de un quemador de fuel oil, un dosificador de lquidos, el arranque deun motor elctrico trifsico, etc.1.8 Control de variables.Este tipo de control tiene como finalidad de que los parmetros de salida de unsistema fsico convergan a los valores deseados y de referencia. Por ejemplo:la temperatura de un horno, la presin de un cilindro neumtico, la presin deuna unidad de generacin de vapor, etc. En el control de variables se puedenreconocer las siguientes definiciones:

PARAMETRO

TIEMPO DE RESPUESTA

ERROR

REFERENCIA

Fig. 1.8: Control de variables

TIEMPO



Cuando el sistema converge con el tiempo al valor de referencia y se mantienecercano a este valor, se define el sistema como estable.Hay casos en que el sistema no converge o luego de haberse acercado,nuevamente se aleja ( a veces cclicamente), en cuyo caso se dice que elsistema es inestable y por tanto el control falla.Cuando la referencia es una funcin del tiempo (curva), el control debe seguirpermanentemente el proceso de convergencia a la curva de referencia.

1.9 Seales digitales y analgicas.Las seales de informacin transmitidas entre los diferentes componentes yelementos de un sistema de control se dividen en dos tipos que son: SEALES ANALGICAS: Son seales continuas fsicas de la naturaleza. SEALES DIGITALES: Son seales discretas o discontinuas que se

encuentran codificadas.Dependiendo de cual de estas seales o informacin es la predominante en unelemento, equipo o sistema de control a este se lo define como analgico odigital.



PLC

Programa decontrol

Salidas haciadispositivos

Entradas desdedispositivos

Fig. No. 2.1: Controlador Lgico Programable

2 CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES PLCS:2.1 Introduccin.Un controlador lgico programable (PLC, por sus siglas en ingls) se definecomo un dispositivo electrnico digital que usa una memoria programable paraguardar instrucciones y llevar a cabo funciones lgicas, de configuracin desecuencia, de sincronizacin, de conteo y aritmticas, para el control demaquinaria y procesos.

Este tipo de procesadores se denomina lgico debido a que su programacinbsicamente tiene que ver con la ejecucin de operaciones lgicas y deconmutacin. Los dispositivos de entrada (por ejemplo, un interruptor) y losdispositivos de salida (por ejemplo, un motor), que estn bajo control, seconectan al PLC; de esta manera el controlador monitorea las entradas ysalidas, de acuerdo con el programa diseado por el operador para el PLC yque ste conserva en memoria, y de esta manera se controlan mquinas oprocesos. En un principio, el propsito de estos controladores fue sustituir laconexin fsica de relevadores de los sistemas de control lgicos y de sin-cronizacin. Los PLCs tienen la gran ventaja de que permiten modificar unsistema de control sin tener que volver a alambrar las conexiones de losdispositivos de entrada y de salida; basta con que el operador digite en unteclado las instrucciones correspondientes. Lo anterior permite contar con unsistema flexible mediante el cual es posible controlar sistemas muy diversosentre s, tanto en tipo como en complejidad.Si bien los PLCs son similares a las computadoras, tienen caractersticasespecficas que permiten su empleo como controladores. stas son:1. Son robustos y estn diseados para resistir vibraciones, temperatura,

humedad y ruido.2. La interfaz para las entradas y las salidas est dentro del controlador.3. Es muy fcil programarlos, as como entender el lenguaje de programacin.

La programacin bsicamente consiste en operaciones de lgica yconmutacin.

Los primeros PLC fueron concebidos en 1968. Hoy da su empleo est muygeneralizado, habiendo una gran variedad de ellos, desde pequeas unidadesautnomas que cuentan quizs con 20 entradas y salidas, hasta sistemas



modulares para manejar cantidades de entradas/salidas, manejarentradas/salidas digitales y analgicas y llevar a cabo modos de control PID.Los controladores elctricos y programables se pueden dividir de acuerdo a sufuncionalidad.

Fig. No. 2.2 Posicionamiento de controladores elctricos y programablesTambin se pueden clasificar los controladores lgicos programables deacuerdo con la complejidad de sus aplicaciones.

Fig. No. 2.3 Gama de PLCs industriales

Complejas

TSXNano

TSX Micro

TTSSXX PPrreemmiiuummAplicaciones

Simples N

E/S46 300 2000

S7-200

S7-300 S7-400

Precio

Micro PLC

Mdulo Lgico

Temporizador

Contactor Funcionalidad

PLC



2.2 Estructura Bsica.En forma general los componentes bsicos de un PLC se pueden observar enla siguiente figura:

Fig. No. 2.4 Partes principales de un PLCLa CPU S7-200 es un aparato autnomo compacto que incorpora una unidadcentral de procesamiento (CPU), la fuente de alimentacin, as como entradasy salidas digitales. La CPU ejecuta el programa y almacena los datos para la tarea de

automatizacin o el proceso. La fuente de alimentacin proporciona corriente a la unidad central y a los

mdulos de ampliacin conectados. Las entradas y salidas controlan el sistema de automatizacin. Las

entradas vigilan las seales de los aparatos de campo (por ejemplosensores e interruptores) y las salidas vigilan las bombas, motores u otrosdispositivos del proceso.

La interface de comunicacin permite conectar la CPU a una unidad deprogramacin o a otros dispositivos. Algunas CPUs disponen de dos o msinterfaces de comunicacin.

Los diodos luminosos indican el modo de operacin de la CPU (RUN oSTOP), el estado de las entradas y salidas integradas, as como losposibles fallos del sistema que se hayan detectado.

Si desea conectar utilizar un PC como unidad de programacin del PLC, sedebe disponer de equipos adicionales para lograr la comunicacin como por

Conexin paraVoltaje de alimentacin

Modo deFuncionamiento

Indicacin de Estado delas ED/SD integradas

OpcionalMduloEEPROM

PotencimetroAnalgicoPara el ajustemanual devariables, p. ej.cambio del offset,valores lmites,ajuste devalores , etc.

EEPROM; 8 KWord

Memoria novoltil

InterfasePPI

RUN

STOP

I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5

I1.1I 1.2I 1.3I 1.4I 1.5

Entradas

Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5

Q 1.1

0 1

Ranura paraCartucho EEPROM

MandoRun/Stop/Term PotencimetroAnalgico

Salidas

CPU214

Es utilizada parala transferenciade programas

sin programador



ejemplo: un cable PC/PPI, un procesador de comunicaciones (CP) y un cablede interface multipunto (MPI), una tarjeta de interface multipunto (MPI).

Fig. No. 2.5 comunicacin PC con un PLCLa estructura interna bsica de un PLC en esencia consta de una unidadcentral de procesamiento (CPU), memoria y circuitos de entrada/salida. LaCPU controla y procesa todas las operaciones dentro del PLC. Cuenta con untemporizador cuya frecuencia tpica es entre 1 y 8 MHz. Esta frecuenciadetermina la velocidad de operacin del PLC y es la fuente de temporizacin ysincronizacin de todos los elementos del sistema de bus se lleva informacin ydatos desde y hacia al memoria y las unidades de entrada/salida. Loselementos de la memoria son: una ROM para guardar en forma permanente lainformacin del sistema operativo y datos corregidos; una RAM para elprograma del usuario y memoria buffer temporal para los canales deentrada/salida, como se puede ver en la siguiente figura:

Fig. No. 2.6 Estructura interna de un PLC

Tablero deprogramacin

Bus de direccin

Bus de control

Bateria RAM para elprogramadel usuario

CPU Reloj ROM delsistema

RAM paradatos

Unidad deentrada /salida

Bus de datos

Bus del sistema de E/S

Buffer

Opto-acoplador

Registros

Interfaz paracontrolador

ControladoresCanales de entradaCanales de salida



Con lo que la arquitectura de un autmata programable se puede describirtambin en el siguiente esquema:

Fig. No. 2.7 Arquitectura tpica de un autmata programableEl usuario puede modificar los programas en la RAM. Sin embargo, para evitarque estos programas se pierdan durante una interrupcin del suministro deenerga elctrica, en el PLC se utiliza una batera, para mantener el contenidode la RAM por determinado tiempo. Una vez elaborado un programa yguardado en la RAM, ste se puede cargar en un chip de memoria EPROM yde esta manera queda guardado de manera permanente. Las especificacionesde PLC pequeos con frecuencia indican la capacidad de la memoria delprograma en funcin de la cantidad de pasos de programa que en dichamemoria es posible guardar. Un paso de programa es la instruccin que llevaa cabo determinado evento. El programa usado para la realizacin de unatarea consta de varios pasos; por ejemplo: verificar el estado del interruptor Ay del interruptor B; si A y B estn cerrados, entonces da energa al solenoideP, lo que a su vez opera un actuador. Cuando concluye lo anterior, puedeiniciar otra tarea. Por lo general, un PLC pequeo puede manejar de 300 a1000 pasos, ms que suficiente para la mayora de las aplicaciones de control.Las tareas sugeridas para realizar la automatizacin del control de un sistemase resumen en las siguientes: Estructurar el proceso en secciones independientes entre si. Describir las funciones de cada proceso, para ello tome en cuenta lo

siguiente:o Entradas y salidaso Describir el funcionamientoo Condiciones que deben cumplirse para la operacin de los

actuadores (electrovlvulas, motores, accionamientos, etc.).o Describir la interface del operador.

Fuente dealimenta-cin

MduloEntradasDigitales

MduloSalidasDigitales

MduloE/Sanalgicas

MduloCPU

220-230VAC

24VDC

5VDC

Sensoresdigitales(interruptores,sensores de prox.)

Actuadoresdigitales(vlvulas neumticas,lmparas indicadoras.)

Sensores analgicos(Termopares,potencimetros)Actuadores analgicos(Variadores de velocidad)

MduloEspeciales(contaje,comunica-ciones,PID ...

Conexin a otros controladoreso con E/S remotas Conectoresal bus para

ms mdulosde E/S

Unidad deprogramacin supervisin

Bus



Disear los circuitos de seguridad para la instalacin de los cables deinterconexin. En este caso es necesario considerar condiciones deoperacin normal y de falla, tanto en condiciones de cortocircuito,sobrecarga o sobrevoltaje, tomando en cuenta la seguridad del equipo y delpersonal que operar el sistema.

Distribuir adecuadamente las estaciones de control del operador,considerando la disposicin mecnica de los CPU's, de los mdulos deampliacin y lgicamente de los equipos que se controlarn.

Elaborar una lista de nombres asociados a as entradas, salidas y de todoslos elementos que intervienen en el sistema.

El PLC opera en forma cclica, realizando las siguientes tareas: Lee las entradas. Ejecuta el programa del usuario. Procesa las peticiones de comunicacin. Efecta el autodiagnstico. Escribe las salidas.

El ciclo de operaciones de la CPU se aprecia en la siguiente figura:

Fig. No. 2.8 Ciclo de operacin de un PLCAl principio de cada ciclo se leen los valores actuales de las entradas digitales yse escriben luego en la imagen del proceso de las entradas. El programaalmacenado en la CPU utiliza dichas entradas para evaluar la lgica.El ingreso de las entradas analgicas se realiza directamente desde elprograma del usuario.La ejecucin del programa se realiza en forma ordenada y secuencial desde laprimera hasta la ltima operacin. Durante esta etapa la CPU actualiza losdatos.



El control directo de las entradas y salidas permite acceder directamente a lasmismas mientras se ejecuta el programa o una rutina de interrupcin.La siguiente fase del ciclo consiste en procesar los mensajes recibidos por lainterface de comunicacin.Mientras se est ejecutando el programa la CPU comprueba el firmware, lamemoria del programa y el estado de los mdulos de ampliacin.Al final de cada ciclo se escriben los valores de la imagen del proceso de lassalidas en las salidas digitales.Debe aclararse que las interrupciones y sus rutinas asociadas se almacenancomo parte del programa, por lo que no se ejecutan como parte del ciclo, sinoslo cuando ocurre el evento, segn su prioridad.Es recomendable utilizar la imagen del proceso, en lugar de accederdirectamente a las entradas y salidas durante la ejecucin del programa, porlas siguientes razones: Por estabilidad del proceso, ya que se sincronizan los valores de las

entradas que fueron verificadas al comienzo del ciclo, de tal manera que laimagen actualiza las salidas al terminar la ejecucin del programa.

Para acelerar el tiempo de ejecucin, ya que es ms rpido acceder a laimagen que a las entradas y salida fsicas.

Por flexibilidad, por cuanto la imagen del proceso permite acceder a lasentradas y salidas en formato de bits, bytes, palabras y palabras dobles.

La unidad de entrada/salida es la interfaz entre el sistema y el mundo externo.Para introducir programas en esta unidad se usa un tablero, el cual puedevariar de una sencilla configuracin de teclado con pantalla de cristal lquido, obien llegar a tener incluso unidades de presentacin visual (VDU por sus siglasen ingls) con teclado y pantalla. Tambin es posible introducir los programasal sistema mediante un enlace con una computadora personal (PC por sus si-glas en ingls), el cual se carga con un paquete de software apropiado.La CPU dispone de reas de memoria para que todos los datos se puedanprocesar de forma ms rpida Y eficiente.La descripcin que se efectuar a continuacin corresponde a los PLC'sSiemens de la familia SIMATIC S7-200.La CPU almacena el estado de las entradas y salidas en determinadas reasde la memoria. A cada rea de la memoria se ha asignado un identificadornemotcnico, por ejemplo: I para las entradas. Q para las salidas. V para las variables



Para acceder a las reas de memoria se especifican direcciones absolutas, lasque se indican de las siguientes formas:a. Bit de datos en la memoria de la CPU, lo que se denomina

Direccionamiento ''byte. bif', en este caso la direccin se especifica comooperando. Por ejemplo, para los PLC's SIMATIC ST-200 con CPU 214:

Entradas I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7I10.0 I10.1 I10.2 I10.3 I10.4 I10.5 I10.6 I10.7

Salidas Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7Q10.0 Q10.1

El significado de la direccin absoluta: I2. 3, es el siguiente:Primera letra (I) = identificador de rea (entrada)Primer nmero (2) = direccin del byteSegundo nmero (3) = bit del byte, nmero de bit. 3 de 8 (0 a 7)

Las memorias de entradas y salidas digitales se pueden representar comomatrices con 8 columnas y mltiples filas, a las que se accede por bits.

0 1 2 3 4 5 6 7012345678910111213

En !as siguientes tablas se dan ejemplos de direccionamiento directo en elformato de bit.

FORMATO AREA DIRECCIONBYTE BIT

10.1 Entrada 0 1Q1.1 Salida 1 1VI0.1 Variable 10 1M26.7 Marca 26 7S3.1 Rel secuencia 3 1



FORMATO I AREA NUMEROT24 Temporizador 24C20 Contador 20ACO Acumulador 0HC1 Contador rpido 1

b. Formato de byte, palabra o palabra doble, esto implica asignar nombressimblicos. Para este formato se identifican las diversas reas de memoriade la CPU, as por ejemplo:

V memoria de variables entradasI salidasQ marcasM marcas especialesS rels de control secuencialT temporizadoresC contadoresAI entradas analgicasAQ salidas analgicasAC acumuladoresHC contadores rpidos

En este caso la direccin absoluta incluye el identificador de rea (por ejemploV) y el tamao (basta 4 bytes o 32 bits) de los datos a los que se deseaacceder. El tamao puede identificarse como:

B (byte)W (palabra = 2 bytes)D (palabra doble = 4 bytes)

Las memorias indicadas se pueden representar como matrices con 8 columnasy mltiples filas, a las que se accede por byte, palabra o doble palabra.

0 1 2 3 4 5 6 7012345678910111213



La direccin absoluta incluye tambin un valor numrico: bien sea el nmero debytes desde el comienzo del rea de memoria o bien el nmero del elemento.Los siguientes ejemplos corresponden a la misma direccin en formatos debyte, palabra y palabra doble.V B 100, el identificador corresponde al rea de memoria variable (V), enformato de byte (B) cuya direccin es 100.V W 100, el identificador corresponde al rea de memoria variable (V), enformato de palabra (W) cuya direccin es 100.VD 100, el identificador corresponde al rea de memoria variable (V), enformato de palabra doble (D) cuya direccin es 100.En las siguientes tablas se dan ejemplos de direccionamiento directo en elformato de byte, palabra, palabra doble.FORMATO AREA TAMAO DIRECCIN

BYTE INCIALIB4 Entrada Byte 4QB5 Salida Byte 5VW100 Variable Palabra 100MD20 Marca Palabra doble 20SB4 Rel control

secuencialByte 4

SMB86 Marca especial Byte 86

FORMATO AREA TAMANO DIRECCION BYTEINICIAL

AIW4 Entrada analgica Palabra 4AQW4 Salida analgica Palabra 4Los programas del controlador, con sus respectivos datos, se almacenan de lassiguientes maneras: En una memoria EEPROM, no voltil. para almacenar todo el programa, as

como algunas reas de datos y a la configuracin de la CPU. En una memoria RAM.Cuando el programa se carga desde el PC (ordenador) hacia la CPU elprograma de usuario, la configuracin de la CPU y el bloque de datos (DBI) sealmacenan en la memoria RAM Y en la EEPROM.Los canales de entrada/salida proporcionan funciones para elacondicionamiento y aislamiento de seales, lo que permite conectarlosdirectamente a sensores y actuadores, sin necesidad de otros circuitos. La



Entrada

PLC

Diodo deproteccin

Optoacoplador Sealpara laCPU

Circuito divisorde voltaje

Fig. No.2.9: Canal de entrada

figura 3 muestra la configuracin bsica de un canal de entrada. Los voltajescomunes para las seales de entrada son 5V y 24V.

Los voltajes comunes para las seales de salida son 24 V y 240 V. Laespecificacin del tipo de las salidas generalmente es tipo relevador, tipotransistor o tipo triac. En el tipo relevador (figura 4), la seal de la salida delPLC se utiliza para operar un relevador; as, ste es capaz de conmutarcorrientes del orden de unos pocos amperes en un circuito externo. Elrelevador asla al PLC del circuito externo, y se emplea tanto para laconmutacin de cd como la de ca. Sin embargo, los relevadores funcionan conrelativa lentitud.

En la salida tipo transistor se utiliza un transistor para conmutar corriente atravs de un circuito externo. El transistor realiza la conmutacin con mayorrapidez. Los optoaisladores se emplean con transistores de conmutacin paralograr el aislamiento entre los circuitos externos y el PLC. La salida tipotransistor slo se utiliza en la conmutacin de cd. Las salidas tipo triac se usanpara controlar cargas externas que se conectan a la fuente de alimentacin deca. En este caso tambin se emplean optoaisladores.

SALIDA

PLC

RELEVADOR

Fig. No. 2.10: Salida tipo relevador



El tiempo de respuesta del PLC considera el tiempo necesario hasta la salidade la seal, dejando de lado la consideracin del tiempo que toman losactuadores para realizar lo mandado por la seal. Esto es muy importante y nose debe olvidar a la hora de determinar el tiempo de respuesta requerido paranuestro PLC. Desde el punto de vista del PLC existe una divisin de lasacciones que consumen tiempo:Entrada: Esta accin necesita el tiempo que se invierte en revisar el estado delas entradas. El PLC puede realizar una accin a la vez, y el revisar unaentrada constituye una, de esta forma para revisar el estado de todas lasentradas se tiene una cantidad de tiempo considerable. El PLC toma el estadode la entrada y la guarda en un registro de memoria que se puede accederdesde el programa.Ejecucin: Es la accin que consume el tiempo que transcurre durante laejecucin de las rutinas programadas en el PLC. Aqu se procesa lainformacin del estado de las entradas y se toma decisiones de acuerdo a lalgica programada. Depende del nmero de lneas de programa, lo que a suvez depende de la eficiencia de las lgicas ingresadas al equipo.Salida: Durante esta accin se traspasan los estados de los registros dememoria reservados para la salida de nuestra rutina lgica a cada una de lassalidas fsicas de nuestro equipo. En este caso el tiempo transcurrido es mayormientras ms salidas se tenga que actualizar, que casi siempre corresponde aactualizar todas las salidas, an las no modificadas.De este modo el tiempo de respuesta total de nuestro PLC corresponde a lasuma de los tiempos de entrada, de ejecucin y salida.

2.3 Entradas/Salidas Digitales.Entradas digitalesLos mdulos de entradas digitales permiten conectar al autmata sensores detipo todo o nada. El cable de seal del sensor se conecta a una va de entrada

Optoacoplador FusibleSalida

Fig. No. 2.11: Salida tipo transistor

PLC



del mdulo. El mdulo se encarga de convertir la seal que entra por la va enuna seal que es cero o uno en un bit interno de la memoria del mdulo. Cadaciclo de autmata, la unidad central lee los bits de los mdulos y vuelca suvalor en los objetos del lenguaje del autmata conocidos como entradasdigitales.Los mdulos de entradas digitales trabajan con seales de tensin, por ejemplocuando por una va llegan 24 voltios se interpreta como un 1 y cuando llegancero voltios se interpreta como un O. Los mdulos de entradas digitales secaracterizan por el nivel de tensin que interpretan como "uno". Los niveles detensin estndar son 24 voltios C.C., 110 VCA, 220 VCA.Los mdulos de entradas digitales a 24 VCC son los ms comunes. Por quse utilizan 24 VCC y no un nivel de tensin ms bajo, como podra ser 5 VCC?En una instalacin industrial hay que garantizar que la seal que da el sensor,llegue al mdulo de entradas, el cable perfectamente puede medir 100 metros,y no existe ninguna garanta de que los 5 voltios lleguen al mdulo de entradas.En el cable adems pueden inducirse ruidos que den lugar a la aparicin devoltajes que el autmata interpretar como que el sensor est activo. Es msdifcil que esto suceda si se utilizan 24 voltios.Tambin existen mdulos cuyos niveles de tensin son 110 VCA y 220 VCA.Son niveles de tensin ms elevados, que "garantizan" la llegada de la sealdel sensor. Adems los sensores no necesitan fuente de alimentacin, ya quecon un simple transformador reductor basta.En su contra, utilizan tensin alterna, la cual debe ser rectificada y comparada,por lo que el proceso de adquisicin de la seal es ms lento que en tensincontinua. El nivel de tensin 220 debe ser considerado peligroso para el serhumano y los sensores tendrn puntos a esta tensin. En la mquina existirnpuntos de tensin peligrosa. Son mdulos ms caros que los de 24 VCC. Elnmero de vas por mdulo es menor debido a que la electrnica detratamiento es ms complicada y ocupa ms sitio. Adems se debe tener encuenta que la oferta comercial de estos mdulos es mucho ms reducida.En el proceso de adquisicin de la seal hay varias etapas. En la primera existeuna proteccin contra sobretensiones, si la seal es de corriente alterna serectifica. En la segunda etapa se produce un filtrado, para evitar los ruidos quepueden entrar por el cable del sensor. En algunos mdulos es programable eltiempo de filtrado (entre 0.1 y 12 ms). Un ruido que induzca en el cable delsensor 24 voltios durante un tiempo inferior al filtrado, no ser interpretadocomo "uno". Despus del filtrado se produce una puesta en forma de la onda yun aislamiento galvnico o por optoacoplador. A continuacin la seal sedeposita como un "cero" o como un "uno" en un bit interno de la memoria delmdulo.Al existir el filtrado de la seal se impide que los ruidos "lleguen" al interior delautmata. Pero tambin impide que estos mdulos se puedan utilizar paracablear sensores que dan pulsos a alta frecuencia, como pueden ser los pulsosde un encoder. Un filtrado de 10 ms indica que se podrn leer pulsos a una



frecuencia mxima de 50 Hz (50 pulsos por segundo). Para efectuar contajesrpidos el autmata dispone de entradas de contaje rpido, que asociadas acircuitos contadores rpidos pueden contar pulsos a altas frecuencias (hasta500 KHz).En algunos autmatas cada va de entrada digital ocupa tres bits. Uno para elvalor actual, otro para el valor anterior y otro para el valor de forzado. Con losbits de valor actual y valor anterior el autmata puede reconocer flancos desubida o bajada en la va de entrada digital. Con el bit de forzado se puedenforzar desde el software de programacin el estado de las entradas, para porejemplo comprobar la evolucin del programa del autmata sin tener que tenerla mquina conectada.En la Figura 2.12 se observa la configuracin de un mdulo de entradasdigitales de 32 vas de entrada y 32 vas de salida. En la imagen aparecen las16 primeras entradas. El tiempo de filtrado es programable cada cuatro vas.

Fig. 2.12 Configuracin de un mdulo de entras y salidas digitales

Las cuatro primeras vas tienen configuracin especial, pueden ser entradasnormales, entradas de almacenamiento del estado 0, entradas dealmacenamiento del estado 1, o tratamiento de eventos con el flanco de subidao bajada. Tambin las cuatro primeras vas pueden ser entradas de Contajerpido a una frecuencia mxima de 500 Hz.Salidas digitalesUn mdulo de salidas digitales permite al autmata programable actuar sobrelos preactuadores y actuadores que admitan rdenes del tipo todo o nada.Peridicamente el autmata escribe el valor de los objetos conocidos en sulenguaje como salidas digitales en estos mdulos.El valor binario de las salidas digitales (0 1) se convierte en la apertura ocierre de un contacto rel interno del autmata en el caso de mdulos de



salidas a rel. O bien se convierte en la presencia de 0 24 voltios en untomillo del bornero del mdulo, en los mdulos de salidas estticos.En los mdulos estticos el elemento que conmuta es un componenteelectrnico como transistores o triacs, y en los mdulos electromecnicos soncontactos de rels internos al mdulo.Los mdulos de salida digitales a base de transistores o triacs suministrantensin cuando la va de salida esta activa. Los niveles de tensin estndar son24 VCC y 110 VCA. La potencia que suministran las vas de salida es limitada.Los mdulos de salidas electromecnicos disponen de rels internos que alactivar la salida conmutan su contacto. Este contacto une elctricamente dostomillos del bornero de conexin del autmata. Las salidas a rel son libres detensin. La tensin debe provenir de una fuente de alimentacin externa alautmata y conectarse al comn del contacto del rel, el otro tornillo delcontacto se cablear al elemento que deseemos activar con esta salida.Aunque las salidas a rel sean libres de tensin se procurar no sobrepasar laintensidad mxima que soporta el contacto del rel. De lo contrario el contactopodra soldarse, de manera que la salida permanecera activa aunque porprograma estuviera desactivada.Los mdulos de salidas estticos al suministrar tensin, slo pueden actuarsobre elementos que trabajen todos a la misma tensin, en cambio los mdulosde salidas electromecnicos, al ser libres de tensin, pueden actuar sobreelementos que trabajen a tensiones distintas. Los mdulos estticos a 24 VCCpermiten una mayor densidad de vas por mdulo y son menos costosos quelos electromecnicos. Pero tienen la desventaja de que exteriormente almdulo muchas veces hay que efectuar una activacin en cascada medianteun rel para poder actuar sobre el actuador.Proteccin de los mdulos de Salidas digitales.Cuando una falla, por ejemplo un cortocircuito, tiene como consecuencia ladisyuncin de una salida, sta puede reactivarse si no persiste ninguna falla ensus lmites. El comando de reactivacin se define en la configuracin. Lareactivacin puede ser automtica o controlada por el programa.

AutomticoEl mdulo ejecuta la re activacin en periodos de 10 segundos hasta quedesaparezca la falla. ProgramadoEl programa de aplicacin ejecuta la reactivacin. Para evitar lasreactivaciones repetidas, el mdulo asegura automticamente unatemporizacin de 10 segundos entre dos reactivaciones.



La reactivacin no tiene ningn efecto en una va no activada o que contieneuna falla.Si el programa de autmata se detiene y pasa a estado de STOP, por falla delprocesador, o por fallo en algn mdulo de entradas salidas, las salidas puedenponerse en un estado no perjudicial para la aplicacin. Est estado, llamadoposicin de retorno, se define para cada mdulo en la configuracin de salidas.La configuracin permite seleccionar:

RetornoLas vas se ponen a O 1 en funcin del valor de retorno configurado. ConservacinLas salidas permanecen en el estado anterior a STOP.

2.4 Entradas/Salidas Analgicas.Los mdulos de entradas salidas analgicas permiten que los autmatasprogramables trabajen con actuadores de mando analgico y lean seales detipo analgico. Estos mdulos son la interfaz para que el autmata puedacontrolar procesos continuos como son temperatura, presin, caudal...Entradas analgicasLos mdulos de entradas analgicas convierten una magnitud analgica en unnmero que se deposita en una variable tipo palabra interna del autmata. Estaconversin se realiza con una precisin o resolucin determinada (nmero debits) y cada cierto intervalo de tiempo (periodo de muestreo).La precisin en los mdulos de entrada analgica suele ir desde los 12 a los 16bits. A mayor nmero de bits ms precisa ser la conversin pero tambin mslenta. Una precisin de 14 bits es mucho ms que suficiente en la mayora delas aplicaciones industriales.La velocidad con que se toman muestras de la seal analgica, define elperiodo de muestreo. El periodo de muestreo, en las tarjetas de entradaanalgica de los autmatas, suele ir desde 25 msg a unos 30 segundos. Comomuy rpido se toman 40 muestras por segundo. Se debe considerar que losautmatas se dedican a control industrial de variables lentas como son latemperatura, y 40 muestras por segundo es mucho ms que suficiente paracontrolar temperatura (y tambin para controlar velocidad).En la Figura 2.13 se observa la configuracin de un mdulo de entradas/salidasanalgicas incorporado en la unidad central del autmata TSX Micro 3722. Estemdulo dispone de 8 vas de entrada analgica y una va de salida analgica.En cada va de entrada se puede configurar el rango y el filtro.



Fig. 2.13 Configuracin de mdulo de entradas y salidas analgicasEl filtro elegido permite eliminar los ruidos, en este mdulo se puede elegir:

0 sin filtrar, periodo de muestreo de 32ms. 1 Filtrado dbil alpha=0.750 y un tiempo de respuesta de 111,23

milisegundos 2 Filtrado dbil alpha=0.875 y un tiempo de respuesta de 239,64

milisegundos 3 Filtrado medio alpha=0.937 y un tiempo de respuesta de 495,83

milisegundos 4 Filtrado medio alpha=0.969 y un tiempo de respuesta de 1,008

segundos 5 Filtrado fuerte alpha=.984 y un tiempo de respuesta de 2,032

segundosSi se elige el 0, no existe filtrado de la seal analgica y el periodo de muestreoes lo suficientemente bajo como para que el autmata pueda controlarvariables rpidas como son velocidad y par. Si la seal es muy ruidosa se debeelegir un filtro alto, pero los tiempos de respuesta del filtro slo permitirncontrolar variables lentas como es la temperatura.El rango permite ajustar la va al tipo de seal de entrada que da el sensoranalgico. Los rangos ms comunes de seal que ofrecen los sensoresanalgicos son:

10 voltios 0-10 voltios 0-20 mA 4-20 mA

Los mdulos de entrada analgica pueden leer tensin o intensidad. Una grangama de sensores analgicos dan como seal de salida una seal enintensidad. La razn es que es mucho ms difcil que su forma de onda se veaalterada por ruidos o tensiones inducidas, que en el caso de que la seal seatensin. En el rango de 4-20 mA se puede detectar la rotura de hilo del cable



del sensor. Esto no se puede realizar en ningn otro rango. Pero tambinexisten sensores que no dan ni tensin ni intensidad, como pueden ser lostermopares o las Pt100. Estos sensores necesitan de una etapa electrnica detratamiento y adquisicin de la seal.Existen mdulos que llevan incorporada la electrnica necesaria para eltratamiento de la seal, evitando la necesidad de electrnica externa alautmata para el tratamiento de la seal que dan los termopares o lasresistencias Pt100. Estos mdulos permiten conectar directamente termopares,Pt100, Ni1000. El tratamiento de la seal del sensor se realiza internamente enel mdulo, incluyendo tambin la compensacin de la soldadura fra en lostermopares.En la Fig. 2.14 se observa la configuracin de un mdulo de 4 entradasanalgicas de 16 bits. El mdulo permite la conexin de diferentes sensores detemperatura, realizndose la conversin, en el caso de que no exista filtrado,en un tiempo mnimo de 520 ms. Si se configura un filtrado 5 el tiempo derespuesta es de 33 segundos. Estos valores de tiempo tan altos son debidos aque la seal debe ser tratada electrnicamente, debe ser filtrada, y acontinuacin convertida eh seal numrica con una precisin de 16 bits. Estaprecisin es muy alta, si el rango de entrada fuera de 0.10 voltios, el bit menossignificativo equivale a 10216 = 0.000152 Voltios.

Fig. 2.14 Configuracin de un mdulo de 4 entradas analgicas

Salidas analgicasLos mdulos de salida analgica permiten que el valor de una variablenumrica interna del autmata se convierta en tensin o en intensidad. Estatensin o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores queadmitan mando analgico, como pueden ser los variadores de velocidad, lasetapas de tiristores de los hornos, reguladores de temperatura, reguladores decaudal, etc., permitiendo al autmata realizar funciones de regulacin y controlde procesos continuos.La precisin en los mdulos de salida analgica suele ir desde los 12 a los 14bits (suele ser menor que la de los mdulos de entrada). No tienen problemasde velocidad, dado que la conversin digital-analgica es prcticamenteinstantnea.



Cada salida se caracteriza por el tipo de seal suministrada que puede serintensidad o tensin y por el rango 0-10Voltios, 10Voltios, 0-20rnA, 4-20rnA.En la Figura 2.15 se observa la configuracin de un mdulo de salidasanalgicas, el cual dispone de dos vas de salida. En el mdulo se puedeconfigurar, adems del rango, si las vas de salida analgica mantienen suvalor o se convierten en cero cuando el autmata detecta un fallo interno.

Fig. 2.15 Configuracin de mdulo de salidas analgicas

Proteccin de los mdulos de Salidas AnalgicasSi el programa se detiene, las salidas analgicas deben ponerse en un estadono perjudicial para la aplicacin. Este estado, llamado posicin de retorno, sedefine para cada mdulo en la configuracin de las salidas. La configuracinpermite elegir:

Retorno de las salidas a un valor. O es el valor predeterminado. Conservacin del estado: las salidas permanecen en el estado anterior

al Paro.En muchas aplicaciones el valor de retorno es diferente de 0, entonces sedeber programar el valor adecuado. El valor de retorno depende del tipo desalida utilizada:

0..10500 para 0-20mA. 500..10500 para4-20mA. -10500..+10500 para 10V.



3 PROGRAMACIN DE PLCS:3.1 Software de los PLCs.Los programas para los PLCs comprenden tres partes bsicas: programa principal subrutinas (opcional) rutinas de interrupcin (opcional)Estos tienen varios lenguajes de programacin de entre los cuales los masimportantes son: KOP (esquema de contactos) y AWL (lista de instrucciones).El programa principal contiene las operaciones que controlan la aplicacin, lascuales se ejecutan en forma secuencial en cada ciclo. El programa principaltermina con una sentencia de finalizacin (Bobina absoluta en KOP o sentenciaMEND en AWL).Una subrutina es una secuencia de operaciones que se ejecutan cada vez queson invocadas en el programa principal. Esta o stas se colocan al final delprograma principal y terminan con una operacin de retorno absoluto (RET).Las rutinas de interrupcin son secuencias de operaciones que se ejecutancada vez que se presenta el correspondiente evento de interrupcin. Esta ostas se ubican al final del programa principal y terminan con una operacin deretorno absoluto (RETI).En la siguiente figura se aprecia la ubicacin recomendada de estas partes delprograma.

Fig. No. 3.1 Partes de un programa para PLCs

Programa PrincipalMEND

SBR 0 Subrutina (opcional)RET

SBR n Subrutina (opcional)RET

INT 0 Rutina de interrupcin (opcional)RETI

INT n Rutina de interrupcin (opcional)RETI

Programa deusuario

ProgramaPrincipal

Subrutina(Se ejecuta si esllamada por elProgramaPrincipal)

Rutina deinterrupcin (seejecuta al producirseel evento deinterrupcin



Los lenguajes de programacin ms utilizados para los PLCs son de dostipos:AWL que comprende un juego de operaciones nemotcnicas que representanlas funciones de la CPU. Este lenguaje contiene una lista de instrucciones en elque cada lnea del programa tiene una operacin que utiliza una abreviaturanemotcnica para representar una funcin de la CPU. Las operaciones secolocan en secuencia lgica de acuerdo a los requerimientos del programa.La programacin con este tipo de lenguaje tiene las siguientes reglas: Cada seccin de programacin se divide en segmentos, cuya palabra clave

es NETWORK. Los comentarios se escriben luego de dos barras inclinadas (//). Cada lnea

adicional de comentario debe comenzar as mismo con dos barrasinclinadas. Finalice cada lnea con pulsando Enter.

La primera columna corresponde a la operacin. La operacin es unasentencia lgica.

La segunda columna, que se separa de la anterior por un espacio enblanco, corresponde al operando. El operando es la direccin del dato sobreel que acta la operacin. No introduzca espacios entre el rea de memoria y su direccin. Los operandos se separan mediante comas, un espacio en blanco o un

tabulador. Los nombres simblicos deben ir entre comillas.

En el siguiente cuadro se observa un ejemplo de un programa escrito enlenguaje A WL.

// PROGRAMA PARA TREN TRANSPORTADORNETWORKLD "marcha 1" // Marcha motorAN "paro -Eml" // Si I0.0 esta activado (on)= QO.0 // poner en marcha motor transportador

NETWORKLD I0.1 // paro emergencia transportadorO I0.3 // Si paro_Em1 est activadoR Q0.0,1 // o si paro - Em2 est activadoNETWORK MENDMEND // Fin de programa

KOP es un lenguaje de programacin grfico con componentes similares a loselementos de los esquemas de circuitos, los cuales conforman un segmento de



operaciones lgicas. Los diagramas que se establecen son similares a grficosen escalera (LADDER).Los elementos bsicos de un lenguaje KOP son: Contactos: que representan interruptores por los que circula la corriente

cuando est cerrado. Esto implica que hay dos tipos de contactos: cerradosy abiertos.

Bobinas: que representan a rels que se excitan cuando se aplica voltaje. Cuadros: que representan una funcin que se ejecuta cuando la corriente

circula por l. Un cuadro puede representar, por ejemplo, un contador, untemporizador, etc.

Segmentos: que constituyen un circuito completo. La corriente circula desdela barra de alimentacin ubicada a la izquierda pasando por los contactoscerrados para excitar las bobinas o cuadros.

En el siguiente cuadro se da un ejemplo de un programa en lenguaje KOP.

Debe sealarse que un mismo programa puede ser escrito sea en lenguajeKOP o en A WL.Una vez escrito el programa el software permite compilado para revisar lasintaxis lgica, de tal maneta que si existen errores stos tienen los mensajesrespectivos que permiten corregidos.El software instalado en el ordenador permite cambiar automticamente elprograma escrito en KOP o A WL, al elegir el comando respectivo y realizar loscambios de presentacin requeridos, como por ejemplo: operaciones y



direcciones escritos completamente en maysculas, tabuladores entre lasoperaciones y las direcciones, entre otros.Otra operacin importante es la creacin de un bloque de datos con el objetode predefinir e inicializar las variables utilizadas en el programa. Al efectuaresta labor se puede especificar la columna de direccin, el valor de los datos ylos comentarios respectivos.En los circuitos de control deben diferenciarse claramente el circuito de mandoo de control que tiene baja potencia e intensidad de corriente y el circuito defuerza o potencia que puede manejar alta potencia elctrica y altos valores deintensidad de corriente o amperaje. Esto puede observarse en la siguientefigura en que se tiene un control electromecnico sencillo para el arranque deun motor monofsico de corriente alterna.

Fig. No. 3.2 Control electromecnico de un motor VACPara sistemas de control electromecnicos ms complejos, por ejemplo elarranque de motores trifsicos en que se debe temporizadamente pasar deuna configuracin a otra (tringulo/estrella), se debe utilizar una serie de otroscomponentes electromecnicos como son: contactores, temporizadores,contadores, pulsadores, etc. Con estos elementos se puede dar la secuencia oel programa de control, para esto se utiliza tambin un esquema deprogramacin Ladder. Sin embargo como se podr concluir, el uso de estossistemas de control implica un costo muy alto y una gran complejidad mientrasel sistema sea ms grande. Esta realidad ha determinado que en la actualidadse defina el control electrnico como el que se impone en la automatizacinindustrial y los elementos de control electromecnico se utilizan comoactuadores para relacionar los circuitos de alta potencia y amperaje con el

Circuito de alta potencia

Circuito debaja potencia

Interruptor

Contactor

Fuente de corrientecontinua

Fuente decorriente alterna



circuito de control en que siempre existir baja potencia y bajo amperaje y enque se encontrarn los PLCs.La forma bsica de programacin ms comn en los PLC es la programacinde escalera. sta especifica cada una de las tareas de un programa como sifueran los peldaos de una escalera. En cada peldao se especifica, porejemplo, la revisin de los interruptores A y B (las entradas); si ambos estncerrados, se proporciona energa a un solenoide (la salida).La secuencia que sigue un PLC para realizar un programa se resume de lasiguiente manera:

1. Explora las entradas asociadas a un peldao del programa de escalera.2. Solucin de la operacin lgica de cada una de las entradas.3. Encendido/apagado de las salidas del peldao.4. Contina con el siguiente peldao y repite los pasos 1, 2, 3.5. Contina con el siguiente peldao y repite los pasos 1,2 Y 3.6. Contina con el siguiente peldao y repite los pasos 1,2 Y 3.

Y as sucesivamente, hasta finalizar el programa.Los peldaos del programa tipo escalera se exploran de acuerdo con lasecuencia respectiva.Existen dos mtodos para el procesamiento de entradas/salidas:Por actualizacin continua

En este caso, la CPU explora los canales de entrada de acuerdo con lasecuencia del programa. Cada punto de entrada se revisa por separado yse determina su efecto en el programa. Existe un retraso inherente, por logeneral de unos 3 ms, cuando se revisa cada una de las entradas, paragarantizar que el microprocesador slo lea seales de entrada vlidas. Esteretraso evita que el microprocesador cometa el error de contar una seal deentrada dos o ms veces, si hay rebotes de contacto en el interruptor.Antes de que el programa enve la instruccin para ejecutar una operacinlgica y se produzca una salida, se exploran varias entradas, cadaexploracin con un retraso de 3 ms. Las salidas quedan retenidas, demanera que su estado se mantiene hasta la siguiente actualizacin.

Por copiado masivo de entradas/salidasDado que con la actualizacin continua se produce un retraso de 3 ms porcada entrada, el tiempo total para revisar cientos de puntos deentrada/salida puede resultar muy prolongado. Para que el programa seejecute ms rpido, un rea especfica de la RAM se utiliza como memoriaintermedia o buffer, entre la unidad de lgica de control y la unidad deentrada/salida. Cada entrada/salida tiene una direccin en esta memoria. Alinicio de cada ciclo de programa, la CPU muestrea todas las entradas ycopia sus estados en las direcciones de entrada/salida de la RAM.



Conforme se ejecuta el programa, se leen los datos de entrada guardadosen la RAM, segn se requiera y se ejecutan las operaciones lgicascorrespondientes. Las seales de salida as producidas se guardan en laseccin reservada para entrada/salida en la RAM. Al trmino de un ciclo deprograma, las salidas se envan de la RAM a los canales de salida. Lassalidas quedan retenidas, de manera que su estatus queda guardadohasta la siguiente actualizacin.

La programacin de un PLC mediante diagramas de escalera consiste en laelaboracin de un programa de manera similar a como se dibuja un circuito decontactos elctricos en el control electromecnico. El diagrama de escaleraconsta de dos lneas verticales (a veces una sola pues la otra se da porsobreentendida) que representan las lneas de alimentacin. Los circuitos sedisponen como lneas horizontales, es decir, como si fueran los peldaos deuna escalera, sujetos entre las dos lneas verticales. La figura No. 3.3 muestralos smbolos estndar bsicos que se utilizan, as como un ejemplo depeldaos en un diagrama de escalera.

La entrada comocontactos que nose cierran hasta

que reciben una entrada

Salida A se obtiene cuandose produce la entrada 1

La entradacomo contactosque estncerrados hasta

que reciben una entrada

Salida B se obtiene cuandoproducen las entradas 1 y 3

Salida Salida C se obtiene cuandose producen la entrada 4 o 5

Instruccinespecial (bloque)

Fig. No. 3.3 Diagrama de tipo escaleraCuando se dibuja la lnea de circuito de un peldao, las entradas siemprepreceden a las salidas y siempre debe haber por lo menos una salida por cadalnea. Los peldao deben empezar con una o varias entradas y terminar conuna salida.Las entradas y las salidas estn numeradas y la notacin utilizada depende delfabricante del PLC; por ejemplo, en la serie F de PLC Mitsubishi antes de unelemento de entrada hay una X y antes de un elemento de salida, una Y; lanumeracin empleada es la siguiente:Entradas X400-407,410-413

X500-507,510-513(24 entradas posibles)

Salidas Y430-437Y530-537(16 salidas posibles)

Entrada 1

Entrada 1 Entrada 3

Entrada 4

Entrada 5

Salida A

Salida B

Salida C



Para ilustrar cmo se dibuja un diagrama de escalera, considere la salida deun PLC que sirve para energizar un solenoide cuando el interruptor dearranque, normalmente abierto, que est conectado a la entrada se activa alcerrado (figura No. 3.4 a).

El programa necesario se muestra en la figura No. 3.4 b. Empezando por laentrada, encontramos el smbolo que indica normalmente abierto , condireccin de entrada X400. La lnea termina en la salida, el solenoide, cuyosmbolo es O y cuya direccin de salida es Y430. Para indicar la terminacindel programa se marca el peldao final. Cuando se cierra el interruptor, seactiva el solenoide. ste podra, por ejemplo, accionar una vlvula para queentre agua en un recipiente.Otro ejemplo es un control de temperatura encendido-apagado de la figura No.3.5, en el cual la entrada vara de un valor bajo a uno alto cuando el sensor detemperatura llega a la temperatura de calibracin. En este momento, la salidacambia de encendido a apagado. El sensor de temperatura mostrado en lafigura es un termistor en una configuracin puente, y la salida conectada a unamplificador operacional configurado como comparador. El programa muestrala entrada como un contacto normalmente cerrado, produciendo la seal deencendido y la salida. Cuando se abre el contacto, se produce la seal dedesconexin y la salida se apaga.Para introducir estos programas de escalera se pueden utilizar teclasespeciales, o seleccionados en la pantalla de una computadora mediante unratn. Tambin se especifican mediante lenguaje mnemnico. Una vezintroducidos, el PLC traduce estos programas a lenguaje de mquina para queel microprocesador y sus elementos respectivos puedan utilizados.

PLC

+24VY430

X400

Interruptor

Solenoide

a)

END

X400 Y430

b)Fig. No. 3.4 Interruptor controlando un solenoide



Funciones lgicasLas funciones lgicas se pueden obtener con una combinacin deinterruptores, ahora se ver como se pueden escribir programas tipo escalerapara esas combinaciones.AND (Y): La fig. No. 3.6a muestra una bobina que no se energiza a menosque dos interruptores, en general abiertos, se cierren. Si los interruptores A yB estn cerrados, se obtiene la funcin lgica AND (Y). El diagrama deescalera empieza en , que es la entrada identificada como 1 y representa alinterruptor A conectado en serie con , entrada identificada como 2, la cualrepresenta al interruptor B. La lnea termina en O y representa a la salida. Lafigura 3.6b muestra la lnea.

Termistor

Ajustar alvalor decalibracin

PLC+ 24 VX400

Y430

Relevador

Elementocalefactor

+V

END

X400 Y430

Fig. No. 3.5 Sistema de control de temperatura

A B Solenoide

a)

Entrada 1 Entrada 2 Salida

b)

Fig. No. 3.6 Un Sistema AND (Y)



OR (O): La fig. No.3.7a ilustra una bobina que no se energiza hasta que unode los interruptores A o B, en general abiertos, se cierra, situacin quecorresponde a una compuerta lgica OR (O). El diagrama de escaleraempieza en , denominado entrada 1, que representa al interruptor A, el cualest conectado en paralelo con , denominado entrada 2, que representa alinterruptor B. La lnea termina en O, que representa a la salida. La figura 3.7bmuestra la lnea.

NOR (NO-O): La figura 3.8 muestra cmo representar el diagrama delprograma de escalera para una compuerta NOR (NO-O). Dado que debehaber una salida cuando ni A ni B tengan entrada, entonces cuando existeentrada en A o en B no hay salida, el programa escalera muestra la entrada 1en serie con la entrada 2, ambas representadas por contactos en generalcerrados.

A Solenoide

a)

Entrada 1

Entrada 2

Salida

b)Fig. No. 3.7 Un Sistema OR (O)

B

A Solenoide

a)


b)Fig. No. 3.8 Un Sistema NOR (NO-O)

B



NAND (NO-Y): La figura No. 3.9 muestra una compuerta NAND (NO-Y). Nohay salida cuando tanto A como B tienen una entrada. El diagrama delprograma de escalera indica que para que haya salida, ni la entrada 1 ni laentrada 2 deben tener entradas.

XOR (O EXCLUYENTE): La figura No. 3.10 muestra cmo dibujar el diagramade un programa escalera para una compuerta. XOR (O EXCLUYENTE), dondeno hay salida cuando no hay entrada ni para la entrada 1 ni para la entrada 2 nitampoco cuando hay entrada tanto en la entrada 1 como en la entrada 2.Ntese que las entradas estn representadas por dos juegos de contactos, unonormalmente abierto y otro normalmente cerrado.

Suponga una situacin en la que el interruptor A, en general abierto, debeactivarse junto con uno de los otros interruptores B o C, en general abiertos,para activar un solenoide. Esta configuracin se representa como la conexindel interruptor A en serie con dos interruptores en paralelo, B y C (fig. 3.11).Para energizar la bobina A y B o C deben estar cerrados. Considerado elinterruptor A en relacin con los interruptores en paralelo se produce unasituacin lgica AND (Y). Los dos interruptores que estn en paralelo producenuna situacin lgica OR.

A Solenoide

a)

Entrada 1

Entrada 2

Salida

b)Fig. No. 3.9 Un Sistema NAND (NO-Y)

B


Fig. No. 3.10 Un Sistema XOR

Entrada 1 Entrada 2



De esta manera, se presenta una combinacin de dos compuertas. La tabla deverdad es la siguiente:

Entradas SalidaA B C0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

El diagrama de escalera empieza con identificado como entrada 1 yrepresenta al interruptor A. ste se conecta en serie con dos en paralelo,denominados entrada 2 y entrada 3, que representan a los interruptores B y C.La lnea termina en O, la cual representa la salida, es decir, el solenoide.Un ejemplo sencillo de un programa donde se utilizan compuertas lgicas es elsiguiente. Suponga que se desea producir una salida en el solenoide quecontrola la vlvula con la que se abre la puerta de una tienda cuando elencargado cierra un interruptor para abrir la tienda, y cuando un cliente seaproxima a la puerta y, es detectado por un sensor que produce una seal. Latabla de verdad de este sistema es:Interruptor para abrir latienda

Sensor de clienteaproximndose

Salida de solenoideApagado Apagado ApagadoApagado Encendido ApagadoEncendido Apagado ApagadoEncendido Encendido Encendido

A SelonoideB

C

Entrada 1 Entrada 2

Entrada 3

Salida

b)

a)

Fig. 3.11: Solenoide controlado por interruptores



La tabla de verdad anterior corresponde a la de una compuerta AND (Y), porlo que el programa para controlar la puerta es el que se muestra en la figuraNo. 3.12.

Con frecuencia se presentan situaciones en las que es necesario mantenerenergizada una bobina, aun cuando ya no exista la entrada que proporciona laenerga. Para lograr lo anterior se utiliza lo que se conoce como circuito deenclavamiento. ste es un circuito de autosostenimiento, ya que despus deser energizado mantiene ese estado hasta que recibe otra entrada. Es decir,recuerda su ltimo estado. La figura No. 3.13 ilustra un circuito deenclavamiento. Cuando la entrada 1 se energiza y se cierra, se produce unasalida. Sin embargo, cuando hay una salida, el contacto asociado a la salida seenergiza y se cierra. Estos contactos aplican el operador OR (O) a loscontactos de la entrada 1. Por lo tanto, aun cuando el contacto de la entrada 1se abra, el circuito mantendr energizada la salida. La nica manera de liberarla salida es accionando el contacto de la entrada 2 el cual en general estcerrado.

Para ejemplificar cmo se usa un circuito de enclavamiento, suponiendo quese requiere controlar un motor mediante un PLC de manera que al oprimir porun momento el botn de arranque, el motor comienza a trabajar; cuando seacciona el interruptor de paro, el motor se apaga; usando focos indicadores sesabe si el motor est encendido o apagado. La figura No. 3.14 muestra eldiagrama equivalente. Cuando no hay entradas, el foco del motor indica queest apagado. El contacto del motor, en general cerrado, enciende el foco deapagado. Al oprimir el botn de arranque, el contacto, en general abierto, se


Fig. 3.12 Sistema de la puerta de una tienda

PLCSalidas

Entradas

TiendaabiertaCliente

Solenoide


Fig. No. 3.13 Circuito de enclavamiento

Salida



cierra y el motor se enciende. El contacto del motor, que est en paralelo conel contacto de arranque, retiene la condicin anterior. Adems, el otro contactodel motor, en general cerrado, se abre, y se apaga el foco de apagado; elcontacto del motor, en general abierto, se cierra y se activa el foco deencendido. El interruptor de paro abre el contacto, antes cerrado, y para elmotor.

Con frecuencia se presentan dos situaciones de control que requierensecuencias de salidas; la conmutacin de una a otra salida se controlamediante sensores. Suponga que se requiere un programa de escalera para unsistema neumtico (figura No. 3.15) en el cual se controlan dos cilindrosbiestables, A y B, mediante vlvulas de doble solenoide; en este caso se usanlos sensores de inicio y final de carrera a-, a+, b- y b+ para detectar los lmitesdel movimiento del vstago de los pistones; se requiere de una secuencia deactivacin de los cilindros correspondiente a A+, B+, A- Y B-.

Arranque Paro Motor

Fig. No. 3.14: Enclavamiento de un motor

Motor

Motor

Motor

Foco apagado

Foco encendido

END

A

A+ A-

a- a+ B b- b+

B+ B-

Fig. No. 3.15 Puesta en secuencia de un pistn



La figura No. 3.16 muestra una opcin para configurar el programa anterior.En el primer peldao se induce la entrada del interruptor de arranque A. Laextensin del cilindro de A, es decir, cuando se energiza el solenoide A+, tienelugar slo cuando el interruptor de inicio est cerrado y tambin cuando elinterruptor b- est cerrado; este ltimo indica que el cilindro B se contrae.Cuando se extiende el cilindro A, el interruptor a+, el cual indica la extensinde A, se activa. Esto produce una salida que se enva al solenoide B+, y comoresultado B se extiende. Por efecto de lo anterior, se cierra el interruptor, locual indica la extensin de B, es decir, del interruptor b+; se produce la salidadel interruptor limitador a -, se produce una salida hacia el solenoide B -, lacual produce la contraccin del cilindro A. Consecuencia de dicha contraccin,se cierra el interruptor limitador a- y se produce una salida que se enva alsolenoide B-, lo cual produce la contraccin de B. Con lo anterior concluye elciclo del programa y se regresa al primer peldao; el programa queda enespera de que se cierre el interruptor de inicio para que se repita de nuevo elciclo.

Cada uno de los peldaos de un programa escalera representa una lnea delprograma; la escalera constituye el programa completo en 'lenguaje deescalera'. Para introducir el programa en el PLC, el programador emplea unteclado con los smbolos grficos de los elementos de escalera o seleccionalos smbolos en una pantalla de computadora mediante un ratn; el tablero ocomputadora que contiene el programa traduce los smbolos a lenguaje demquina que se guardan en la memoria del PLC.Otra manera de introducir un programa es traducir el programa escalera eninstrucciones conocidas como mnemnicos; en este caso, cada lnea decdigo corresponde a un elemento de la escalera; a continuacin stos seintroducen en el panel de programacin o en la computadora y se traducen alenguaje de mquina. Los mnemnicos difieren de un fabricante a otro.

Inicio b- A+

Fig. 3.16 Puesta en secuencia de un pistn

a+

b-

a-

A-

B-

END

B+



Para los PLCs de la serie F de Mitsubishi, los mnemnicos son los siguientes:LD Iniciar un peldao con un contacto en general abiertoOUT Una salidaAND Un elemento en serie y, por lo tanto, una instruccin lgica AND (Y)OR Elementos en paralelo y, por lo tanto, una instruccin lgica OR (O)I Una instruccin lgica NOT (NO)...I Se emplea junto con otras instrucciones para inverso de stas.ORI Una funcin lgica OR NOTANI Una funcin lgica AND NOTLDI Inicia un peldao con un contacto en general cerradoANB AND utilizado con dos subcircuitosORB OR utilizado con dos subcircuitosRST Restablecimiento de registro de corrimiento/contadorSHF CorrimientoK Insertar una constanteEND Fin de la escaleraLos mnemnicos de otros fabricantes no difieren mucho de stos y losprincipios en que se basan as como su aplicacin son idnticos. Porejemplo, los cdigos que se usan para los PLCs de OMRON son:LD Iniciar un peldao con un contacto en general abierto.OUT SalidaTIM Salida de un temporizadorCNT Salida de contadorAND Un elemento en serie y, por lo tanto, a instruccin lgica AND

(Y)OR Elementos en paralelo y, por lo tanto, una instruccin lgica

OR (O)NOT Una instruccin lgica NOT (NO)...NOT Se utiliza con otras instrucciones para indicar lo inverso de

stas.OR NOT Una funcin lgica OR NOTAND NOT Una funcin lgica AND NOTLD NOT Iniciar un peldao con un contacto en general cerradoAND LD AND utilizada con dos subcircuitosOR LD OR utilizada con dos subcircuitos# Insertar una constanteEND Fin de la escaleraLos siguientes casos muestran cmo introducir peldaos especficosen una escalera. Con base en los mnemnicos de Mitsubishi, lacompuerta AND (Y) mostrada en la figura No. 3.17 se introduciracomo:



Paso Instruccin0 LD X4001 AND X4012 OUT Y430

La compuerta OR (O) de la figura No. 3.18 introducira como:

Paso Instruccin0 LDI X4001 OR X4012 OUT Y430

La compuerta NOR (NO O) de la figura No. 3.19 se introducira como:

Paso Instruccin0 LDI X4001 ANI X4012 OUT Y430

X400 X401 Y430

Fig. No. 3.17 Un Sistema AND (Y)

X400

Fig. No. 3.18 Un Sistema OR (O)

X401

Y430

X400

Fig. No. 3.19 Un Sistema NOR (NO-O)

X401 Y430



La compuerta NAND (NO-Y) de la figura No. 3.20 se introducira :

Paso Instruccin0 LDI X4001 ORI X4012 OUT Y430

La compuerta XOR (O EXCLUYENTE) de la figura No. 3.21 como:

Paso Instruccin0 LD X4001 ANI X4012 LDI X4003 AND X4014 ORB5 OUT Y430

Despus de leer las dos primeras instrucciones, la tercera instruccininicia una nueva lnea. Sin embargo, todava no hay salida debido a lacual la primera lnea concluya. En consecuencia, la CPU reconoceque en la segunda lnea hay una lnea paralela y lee todos loselementos listados, hasta que llega a la instruccin ORB. Elmnemnico ORB (unin en paralelo de dos ramas o bloques) indica ala CPU que debe aplicar un operador OR (O) a los resultados de lospasos 0 y 1, junto con los de los pasos 2 y 3.

X400

Fig. No. 3.21 Un Sistema XOR (O EXCLUENTE)

X400

Y430X401

X401

X400

Fig. No. 3.20 Un Sistema NAND (NO-Y)

X401

Y430



4 LENGUAJE DE PROGRAMACIN STEP 7 (PLC SIEMENS):4.1 Operaciones con Contactos.

CONTACTOS ESTANDAREl contacto abierto se cierra (se activa) s al valor binario de la direccin n = 1.El contacto cenado se cierra (se activa), s el valor binario de la direccin n = 0.En lenguaje AWL el contacto abierto se representa con las operaciones:LD cargarA AND (Y)O OR (O)En lenguaje A WL el contacto cerrado se representa con las operaciones:LDN cargar valor negadoAN AND (Y-NO)ON OR (0-NO)

Operandos: n: I, Q, M, SM, T, C, V, SAmbas operaciones leen el valor direccionado de la imagen del procesocuando sta se actualiza al comienzo de cada ciclo.

CONTACTOS DIRECTOSEl contacto abierto directo se cierra (se activa) s al valor binario de la entradafsica se direcciona n = 1. El contacto cerrado directo se cierra (se activa), s elvalor binario de la entrada fsica se direcciona n = 0.En lenguaje A WL el contacto abierto se representa con las operaciones:LDI cargarAl AND (Y)OI OR (O) .



En lenguaje A WL el contacto cerrado se representa con las operaciones:LDNl cargar valor negadoANI AND (Y-NO directa)ONl OR (O-NO directa)

Operandos: n: IAmbas operaciones leen el valor direccionado de la entrada fsica al ejecutarsela operacin, pero la imagen del proceso no se actualiza.

CONTACTO NOTEl contacto NOT invierte el sentido de circulacin de la corriente. La corrientese detiene al alcanzar el contacto NOT. Si no logra alcanzar el contacto,entonces hace circular la corriente.En AWL, la operacin invertir primer valor (NOT) invierte el primer valor de lapila de 0 a 1, o bien de 1 a 0.

Este contacto no tiene operandos.DETECTAR FLANCO POSITIVO Y NEGATIVO

El contacto detectar flanco positivo (P) permite que fluya la corriente durante unciclo cada que se produce un cambio 0 a 1 (off a on).



En lenguaje AWL, dicho contacto se representa con la operacin detectarflanco positivo (EU). Cuando se detecta un cambio de seal de 0 a 1 en elprimer valor de la pila, sta se pone a 1. En caso contrario se pone a 0. Elcontacto detectar flanco negativo (N) y la operacin respectiva (ED), operan deforma contraria. La representacin en los lenguajes KOP y AWL se puedenapreciar en las siguientes figuras.

Este contacto no tiene operandos.EJEMPLOS DE OPERACIN CON CONTACTOS

Con el objeto de dar una idea ms clara de la programacin en los lenguajesKOP y AWL en lo que corresponde a operaciones de contactos en lassiguientes figuras se indica un ejemplo de aplicacin, tanto en larepresentacin como en el cronograma de operacin.



4.2 Operaciones de comparacin.La operacin de comparacin se emplea para comparar dos valores; n1 y n2.La comparacin puede ser:- n1 es igual a n2 n1 = n2- n1 es mayor o igual a n2 n1>=n2- n1 es menor o igual a n2 n1= n2 y n1



COMPARAR ENTERO PALABRALa operacin Comparar entero palabra se utiliza para comparar dos valores: n1y n2. Se puede comparar n1 = n2, n1 >= n2 n1 = n2 n1



COMPARAR REALLa operacin Comparar real se utiliza para comparar dos valores: n1 y n2. Sepuede comparar n1 = n2, n1 >= n2 y n1



EJEMPLO DE OPERACIONES DE COMPARACIONEl siguiente segmento da un ejemplo de la forma como se realiza la operacinde comparacin.

4.3 Operaciones de Salida.ASIGNAR

Al ejecutar la operacin Asignar se activa el parmetro indicado (n).En AWL, la operacin Asignar (=) copia el primer valor de la pila en elparmetro indicado (n).Operandos: n: I, Q, M, SM, T, C, V, S

ASIGNAR DIRECTAMENTEAl ejecutar la operacin Asignar directamente se activa directamente la salidafsica indicada (n).En AWL, la operacin Asignar directamente (=I) copia el primer valor de la piladirectamente en la salida fsica indicada (n).Operandos: n: Q



La I indica que la operacin se ejecuta directamente. Al ejecutarse sta, elnuevo valor se escribe tanto en la salida fsica como en la correspondientedireccin de la imagen del proceso. En cambio, en las operaciones no directas,el nuevo valor se escribe slo en la imagen del proceso.

PONER A 1 Y PONER A 0Al ejecutar las operaciones Poner a 1 y Poner a 0, se activa (se pone a 1) o sedesactiva (se pone a 0) el nmero indicado de entradas y/o salidas (N) a partirde S_BIT, respectivamente.Operandos: S_BIT: I, Q, M, SM, T, C, V, S N: IB, QB, MB, SMB, VB, AC,constante, *VD, *AC, SBEl margen de entradas y/o salidas que se pueden activar o desactivar estcomprendido entre 1 y 255. Al utilizarse la operacin Poner a 0, si S_BIT es unbit T (bit de temporizacin) o un bit C (bit de contaje), se desactivar dicho bit yse borrar el valor del temporizador o contador, respectivamente.

PONER A 1 Y A 0 DIRECTAMENTECuando se ejecutan las operaciones Poner a 1 directamente y Poner a 0directamente, se activa (se pone a 1) o se desactiva (se pone a 0) directamenteel nmero indicado de salidas fsicas (N) a partir de S_BIT, respectivamente.Operandos: S_BIT: Q N: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, constante, *VD, *AC, SBSe pueden activar o desactivar un margen comprendido entre 1 y 64 salidas.



OPERACIN NULALa Operacin nula (NOP) no tiene efecto alguno en la ejecucin del programa.El operando N es un nmero comprendido entre 0 y 255.

EJEMPLO DE OPERACIONES DE SALIDA



4.4 Operaciones con Temporizadores.Los temporizadores empleados en los PLCs son de dos tipos: De acuerdo a la conexin (TON) De acuerdo a la conexin memorizada (TONR)Las operaciones de ambos tipos empiezan a contra hasta el valor mximo alser habilitados.Si el valor actual (Txxx) es mayor o igual al de la preseleccin (PT). se active elbit de temporizacin.Cuando se inhibe la operacin, el temporizador de retardo a la conexin sepone a 0, en tanto que el temporizador de retardo a la conexin memorizado sedetiene. Ambos temporizadores se detienen al alcanzar el mximo.

En estas representaciones: PT puede ser: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC,AIW, constante.Txxx est dada en la tabla de los temporizadores.Los datos requeridos en un temporizador son:

La resolucin, que corresponde al nmero de temporizador. El valor actual que resulta del valor de contaje multiplicado por la base

del tiempo. Por ejemplo, el valor actual de un contador de 10milisegundos, con valor de contaje de 50 es 500 ms.

Para los PLCs SIMATIC, las resoluciones son:



Los temporizadores se emplean para implementar funciones controladas por eltiempo.Los dos tipos de temporizadores cuentan adelante mientras est activa la sealde entrada, pero no actan al estar desactivada la misma. Al desactivarse laentrada de habilitacin, el temporizador TON se pone a 0 automticamente,pero el temporizador TONR conserva su ltimo valor.El temporizador TON es apropiado para temporizar intervalos individuales,mientras que el TONR lo es para acumular varios intervalos individuales.De acuerdo a esta secuencia, los temporizadores actan de la siguientesecuencia:Los temporizadores se controlan mediante una sola entrada de habilitacin ydisponen de:

Un valor actual que almacena el tiempo transcurrido desde que fueronhabilitados. Un valor de preseleccin (P1) que se compara con el valor actual cadavez que se actualiza ste y tras ejecutarse la operacin detemporizacin.Si el valor actual es mayor que o igual al valor de la preseleccin, se activa elbit de temporizacin (T).Al inicializar un temporizador, se pone a 0 su valor actual y se desactiva su bitT.Es posible borrar cualquier temporizador mediante la operacin poner a cero.Un temporizador TONR se inicializa a travs de esta operacin.Al escribir un 0 en el valor actual del temporizador su bit de temporizacin nose desactivar, lo mismo ocurre si se escribe un cero en el bit T de untemporizador.

Los temporizadores de 1 ms tienen las siguientes caractersticas:



Se actualizan cada milisegundo por la rutina de interrupcin del sistemaque mantiene la base de tiempo del mismo. Estos permiten controlar lasoperaciones en forma precisa. El valor actual de estos temporizadores activos se actualizanautomticamente en una rutina del sistema, por lo cual su valor actual yel bit T se pueden actualizar cualquier instante en el ciclo. as comovarias veces en el ciclo, si ste dura ms de 1 ms. Al inicializar se desactiva, se pone a 0 su valor actual y se borra su bit T. El intervalo para estos temporizadores puede tener una duracinmxima de 1 ms, por lo que es necesario programar el valor depreseleccin a un valor que supere 1 al intervalo mnimo deseado. Porejemplo, para garantizar un intervalo mnimo de 35 ms, es precisoajustado a 36.


Cuentan la cantidad de intervalos de 10 ms transcurridos tras habersehabilitado. Se actualizan al comienzo de cada ciclo, aadiendo la cantidad deintervalos de 10 ms transcurridos (desde la ltima actualizacin) al valoractual del temporizador. Se actualiza una sola vez por ciclo y no semodificas mientras se ejecuta el programa principal del usuario. Al inicializar se desactiva, se pone a O su valor actual y se borra su bit T. El intervalo para estos temporizadores puede tener una duracinmxima de 10 ms, por lo que es necesario programar el valor depreseleccin a un valor que supere 1 al intervalo mnimo deseado. Porejemplo, para garantizar un intervalo mnimo de 120 ms, es precisoajustado a 13.


Cuentan la cantidad de intervalos de 100 ms transcurridos desde que seactualizaron.

Se actualizan aadiendo el valor acumu1ativo de 100 ms al valor actualdel temporizador cuando se ejecuta la accin del mismo. Se actualizan al ejecutar la operacin de temporizacin. Se los emplea cuando se ejecute exactamente una operacin en cada

ciclo. Al inicializar se desactiva, se pone a 0 su valor actual y se borra su bit T.

En los siguientes grficos se puede apreciar la conexin de temporizadores de1, 10 y 100 ms.



EJEMPLO DE UN TEMPORIZADOR DE RETARDO A LA CONEXIN



EJEMPLO DE UN TEMPORIZADOR DE RETARDO A LA CONEXINMEMORIZADO

4.5 Operaciones con Contadores.La operacin Contar adelante empieza a contar hasta el valor mximo cuandose produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU). Si el valoractual (Cxxx) es mayor o igual al valor de preseleccin (PV), se activa el bit decontaje (Cxxx). El contador se inicializa al activarse la entrada de desactivacin(R).En AWL, la entrada de desactivacin es el primer valor de la pila, en tanto quela entrada de contaje adelante se carga en el segundo nivel de la pila.La operacin Contar adelante/atrs empieza a contar adelante cuando seproduce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante (CU).Por el contrario, empieza a contar atrs cuando se produce un flanco positivoen la entrada de contaje atrs (CD). Si el valor actual (Cxxx) es mayor o igual alvalor de preseleccin (PV), se activa el bit de contaje (Cxxx). El contador seinicializa al activarse la entrada de desactivacin (R).En AWL, la entrada de desactivacin es el primer valor de la pila, la entrada decontaje atrs se carga en el segundo nivel de la pila y la entrada de contajeadelante, en el tercero.

Operandos: Cxxx: 0 a 255



PV: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, constante, *VD, *AC, SW

La operacin Contar adelante (CTU) empieza a contar adelante a partir delvalor actual cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contajeadelante. El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivacino al ejecutarse la operacin Poner a 0. El contador para de contar cuando sealcanza el valor mximo (32.767).La operacin Contar adelante/atrs (CTUD) empieza a contar adelante cuandose produce un flanco positivo en la entrada de contaje adelante, y empieza acontar atrs cuando se produce un flanco positivo en la entrada de contajeatrs. El contador se inicializa cuando se activa la entrada de desactivacin o alejecutarse la operacin Poner a 0. Cuando se alcanza el valor mximo(32.767), el siguiente flanco positivo en la entrada de contaje adelante invertirel contaje hasta alcanzar el valor mnimo (32.768). Igualmente, cuando sealcanza el valor mnimo (32.768), el siguiente flanco positivo en la entrada decontaje atrs invertir el contaje hasta alcanzar el valor mximo (32.767).Cuando se inicializa un contador con la operacin Poner a 0, se desactivantanto el bit de contaje como el valor actual del contador.Los contadores Contar adelante y Contar adelante/atrs tienen un valor actualque almacena el valor de contaje actual. Tambin disponen de un valor depreseleccin (PV) que se compara con el valor actual cuando se ejecuta laoperacin de contaje. Si el valor actual es mayor o igual al valor depreseleccin, se activa el bit de contaje (bit C). En caso contrario, dicho bit sedesactiva.El nmero del contador se debe utilizar para direccionar tanto el valor actualcomo el bit C de dicho contador.



EJEMPLO DE UNA OPERACIN DE CONTAJE

4.6 Operaciones Aritmticas y de Regulacin PID

SUMAR Y RESTAR ENTEROS DE 16 BITSLas operaciones Sumar enteros de 16 bits y Restar enteros de 16 bits suman /restan dos enteros de 16 bits, dando como resultado 16 bits (OUT).Operandos:IN1, IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, constante, *VD, *AC, SWOUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, *VD, *AC, SWEn KOP: IN1 + IN2 = OUT IN1 IN2 = OUTEn AWL: IN1 + OUT = OUT OUT IN1 = OUT



SUMAR Y RESTAR ENTEROS DE 32 BITSLas operaciones Sumar enteros de 32 bits y Restar enteros de 32 bits suman /restan dos enteros de 32 bits, dando como resultado 32 bits (OUT).Operandos:IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, constante, *VD, *AC, SDOUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, *VD, *AC, SDEn KOP: IN1 + IN2 = OUT IN1 IN2 = OUTEn AWL: IN1 + OUT = OUT OUT IN1 = OUT

SUMAR Y RESTAR REALESLas operaciones Sumar reales / Restar reales suman / restan dos nmerosreales de 32 bits, dando como resultado un nmero real de 32 bits (OUT).Operandos:IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, constante, *VD, *AC, SDOUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, *VD, *AC, SDEn KOP: IN1 + IN2 = OUT IN1 IN2 = OUT



En AWL: IN1 + OUT = OUT OUT IN1 = OUT

MULTIPLICAR Y DIVIDIR ENTEROS DE 16 BITSLa operacin Multiplicar enteros de 16 bits multiplica dos nmeros enteros de16 bits, dando un resultado 32 bits (OUT).En AWL, la palabra menos significativa (16 bits) de OUT se utiliza como uno delos factores.La operacin Dividir enteros de 16 bits divide dos nmeros enteros de 16 bits,dando un resultado de 32 bits (OUT) compuesto de un cociente de 16 bits (losmenos significativos) y un resto de 16 bits (los ms significativos).En AWL, la palabra menos significativa (16 bits) de OUT se utiliza comodividendo.Operandos:IN1, IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, constante, *VD, *AC, SWOUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, *VD, *AC, SDEn KOP: IN1_IN2 = OUT IN1 / IN2 = OUTEn AWL: IN1_OUT = OUT OUT / IN1 = OUT



MULTIPLICAR Y DIVIDIR REALESLa operacin Multiplicar reales multiplica dos nmeros reales de 32 bits, dandocomo resultado un nmero real de 32 bit (OUT).La operacin Dividir reales divide entre s dos nmeros reales de 32 bits, dandocomo resultado un cociente de nmero real de 32 bits.Operandos:IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, constante, *VD, *AC, SDOUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, *VD, *AC, SDEn KOP: IN1_IN2 = OUT IN1/ IN2 = OUTEn AWL: IN1_OUT = OUT OUT / IN1 = OUT



RAZ CUADRADALa operacin Raz cuadrada de nmeros reales extrae la raz cuadrada de unnmero real de 32 bits (IN), dando como resultado un nmero real de 32 bitsOperandos:IN: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, constante, *VD, *AC, SDOUT: VD, ID, QD, MD, SMD AC, *VD, *AC, SD

EJEMPLOS DE OPERACIONES ARITMTICAS



REGULACIN PIDLa operacin Regulacin PID ejecuta el clculo de un lazo de regulacin PIDen el LOOP referenciado en base a las informaciones de entrada yconfiguracin definidas en la TABLE.

La operacin PID (lazo de regulacin con accin proporcional, integral,derivada) sirve para ejecutar el clculo PID. Para habilitar el clculo PID, elprimer nivel de la pila lgica (TOS) deber estar en ON (circulacin decorriente). Esta operacin tiene dos operandos: una direccin TABLE queconstituye la direccin inicial de la tabla del lazo y un nmero LOOP que es unaconstante comprendida entre 0 y 7. Un programa slo admite ocho operacionesPID. Si se utilizan dos o ms operaciones PID con el mismo nmero de lazo(aunque tengan diferentes direcciones de tabla), los dos clculos PID seinterferirn mutuamente siendo impredecible la salida resultante.La tabla del lazo almacena nueve parmetros que sirven para controlar ysupervisar la operacin del mismo. Incluye el valor actual y previo de la variabledel proceso (valor real), la consigna, la salida o magnitud manipulada, laganancia, el tiempo de muestreo, el tiempo de accin integral, el tiempo deaccin derivada y la suma integral (bias).Para poder realizar el clculo PID con el intervalo de muestreo deseado, laoperacin PID deber ejecutarse bien dentro de una rutina de interrupcintemporizada o desde el programa principal, a intervalos controlados por untemporizador. El tiempo de muestreo debe definirse en calidad de entrada parala operacin PID a travs de la tabla del lazo.



5 COMUNICACIN DE CONTROLADORES (2)

NUEVOS SISTEMAS DE CABLEADOEn los primeros autmatas el cableado se hacia hilo a hilo directamente a loshorneros de los mdulos de entrada-salida del autmata programable. En laactualidad existen otras opciones como son los sistemas de precableado, lasentradas salidas distribuidas y los buses de campo. Las opciones de quedispone un ingeniero a la hora de plantear la distribucin de cableado en unainstalacin Industrial son muy variadas.

Cableado clsico. Cableado mediante bases de precableado. Entradas Salidas distribuidas. Autmatas Multirack. Buses de Campo.

Cableado clsicoLos captadores son cableados hilo a hilo a las entradas digitales del autmatacon conexin por bornero de tomillos. Las salidas digitales son cableadas a lospreactuadores, los cuales se suelen encontrar en el propio armario delautmata o en uno contiguo. Del armario salen los cables de potencia hacia losactuadores de la mquina.Los problemas que surgen son los siguientes:

Posible Excesiva longitud de cable desde los captadores hasta elarmario del autmata.

Los cables de potencia salen del armario del autmata y deben llegarhasta el accionador, con las posibles

automatizacion

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