control 3

CAPTULO 3PROGRAMACIN DE PLC

Diagramas en escaleraTradicionalmente los sistemas de control secuencial han sido diseados usando los diagramas en escalera. Esto resulta del uso extensivo de rels electromecnicos en estos sistemas en el pasado y en la necesidad de desarrollar una tcnica estndar para la especificacin de la lgica de rels.

Diagramas en escaleraMuchos PLC comerciales tienen la facilidad de programarse a travs de diagramas en escaleras. Los diagramas ingresados por el programador al PLC son traducidos en una funcin Boolena equivalente por el PLC, ya que las funciones lgicas requeridas pueden ser desarrolladas por el PLC.

Diagramas en escalera Componentes de un Diagrama en Escalera

Los componentes bsicos descritos esquemticamente en un diagrama en escalera son: rel de control, rel de contacto, entradas tales como push-buttons y limit switches, y actuadores tales como solenoides y luces indicadoras.

Diagramas en escalera. Rels

Diagramas en escaleraEl enrollado del rel consiste en un ncleo mvil y un electroimn. Cuando el enrollado es desenergizado el resorte empuja el ncleo hacia abajo. El ncleo se mueve hacia arriba cuando el enrollado es energizado.

Diagramas en escaleraLa segunda parte del rel contiene interruptores de contacto que se abren y cierran en funcin del desplazamiento del enrollado. El rel de la figura corresponde a un rel normalmente abierto cuando est energizado. El trmino normalmente cerrado corresponde cuando el rel est desenergizado.

Diagramas en escalera. Solenoides

Diagramas en escalera. SolenoidesLos solenoides son actuadores electromagnticos. Se usan normalmente para vlvulas de actuacin neumtica o hidrulica para el control de fluidos dentro de cilindros. La direccin del flujo de aire a travs de la vlvula est determinada por el estado del solenoide en la vlvula.

Diagramas en escalera. Lmparas

Las lmparas son usadas a menudo en sistemas de control secuencial para indicar el estado de la mquina o procesos al operador.

Diagramas en escalera. Push- Button switches Un switch de este tipo es de contacto momentneo y permite a un circuito completarlo o abrirlo si es operado manualmente. Este switch normalmente abierto completa su circuito entre los dos terminales cuando el boton es empujado y abre el circuito cuando es desconectado.

Diagramas en escalera. Push- Button switchesEl switch normalmente abierto abre el circuito entre dos terminales cuando el botn es empujado y completa el circuito cuando es desactivado.

Diagramas en escalera. Limit Switches

El lmit switch es activado a travs de un contacto mecnico con un brazo actuador. El limit switch normalmente abierto completa el circuito entre los dos terminales cuando el switch es activado y abre el circuito cuando es desactivado.

Diagramas en escalera. Limit SwitchesEl switch normalmente cerrado abre el circuito cunado es activado y cierra el circuito cuando es desactivado.

Diagramas en escaleraLos diagramas de circuitos elctricos para lgica de rel se construyen dibujando dos lneas verticales. Estas lneas representan los terminales elctricos con el circuito de control de voltaje aplicado entre ellos.

Diagramas en escaleraLas lneas horizontales aparecen en el diagrama como varios componentes que se van agregando. El resultado se llama diagrama en escalera por su apariencia.

Diagramas en escaleraLa figura muestra un diagrama de circuito elctrico.

Diagramas en escaleraCuando el circuito de control de voltaje es aplicado inicialmente, no hay corriente ni en el rel de control o en las lmparas, y nada est energizado. Cuando el push button PB1 es apretado, el rel de control CR1 es energizado y los dos rels de contacto normalmente abiertos se cierran.

Diagramas en escaleraUno de estos energiza la lmpara L1 mientras el otro establece una trayectoria paralela alrededor del contacto PB1. Este contacto se llama contacto de retencin porque mantiene el circuito en funcionamiento despus de que PB1 es desactivado (liberado).

Diagramas en escaleraLa lmpara se mantiene energizada hasta que PB2 es apretado, abriendo el circuito del rel de control y abriendo los rel de contacto.

Diagramas en escalera. Funciones LgicasLa funciones lgicas desarrolladas para la lgica de rel est determinada por la configuracin de conmutacin de los contactos en el diagrama de escaleras. La figura muestra la configuracin de los contactos usados para obtener las funciones lgicas AND, OR , OR EXCLUSIVO Y NOT.

Diagramas en escalera. Funciones Lgicas

Diagramas en escalera. Funciones Lgicas ANDDos rels de contacto normalmente abiertos conectados en serie producen una funcin AND, porque ambos rels de control A y B deben estar energizados para completar el circuito.

Diagramas en escalera. Funciones Lgicas ORLa figura muestra un arreglo de dos rels de contacto normalmente abiertos conectados en paralelo. Esto corresponde a una funcin OR, ya que el circuito se completa si A B estn activados, pero no ambos.

Diagramas en escalera. Funciones Lgicas OR EXCLUSIVOEl circuito se cierra cuando A B se activan, pero no ambos.Estos corresponde a la funcin OR exclusivo

Diagramas en escalera. Funciones Lgicas NOT Se representa con un contacto normalmente cerrado. Esta es una funcin NOT porque al energizar el rel de contacto A resulta un circuito abierto, adems al desenergizar el contacto resulta un corto circuito.

Diagramas en escalera. Obtencin de la ecuacin Booleana desde el diagrama de escaleras.

Cuando se ha especificado la lgica secuencial para un sistema de control de conmutacin a travs de un diagrama de escaleras, puede ser necesario convertir este diagrama en un set de ecuaciones Booleanas .

Diagramas en escalera.En el diagrama en escalera anterior, describe la activacin del rel de control CR1 y la lampara L1. El circuito para CR1 tiene un push buttom PB1 normalmente abierto y un contacto normalmente abierto CR1 en una configuracin OR.

Diagramas en escalera.Este grupo forma adems una funcin AND con un push button PB2 ( y una funcin NOT) normalmente cerrado.La ecuacin Booleana que describe este circuito es CR1 = ( CR1 + PB1) PB2 El circuito de la lmpara es ms simple L1= CR1

Diagramas en escalera. Conversin de una ecuacin Booleana en un diagrama de escalerasSe puede obtener un set de ecuaciones booleanas para describir un diagrama en escalera. En este caso es posible construir un peldao en el diagrama de escalera, por cada ecuacin booleana.

Diagramas en escalera.Las ecuaciones estn restringidas a una representacin nica en la izquierda, que representa el dispositivo que va a ser actuado ( tales como rel de control, solenoides, o luces).

Diagramas en escalera.Los elementos en la derecha son, ya sea contactos de rel de control o switch de entrada ( tales como push- buttom o limits switch).

Diagramas en escalera.

El grupo dentro del parntesis son convertidos primero en variables invertidas (NOT), especficamente contactos normalmente cerrados, y todas las otras variables especificadas en contactos normalmente abiertos.

Diagramas en escalera.Ejemplo: Conversin a un diagrama en escalera. Suponga que la ecuacin siguiente es representada en un diagrama de escalera de la forma: CR1= (CR1+(PB1 * PB2)) * LS3 SOL1 = CR1 * LS1 * LS2

Diagramas en escalera.CR1 es un rel de control, Sol1 es un solenoide, PB1 y PB2 son switch push Buttom, y Ls1, LS2 y LS3 son limits switch.

Diagramas en escalera.Ejemplo. Conversin a un diagrama en escalera. El siguiente ejemplo ilustra el hecho de que algunas veces es menos conveniente la representacin en un diagrama en escalera que una ecuacin booleana.

Diagramas en escalera.Consideremos la ecuacin

CR1 = ( START + CR1 ) * ( LS1 +LS2 +LS3)Esta conversin es ms fcil si se aplica el teorema de la negacin: ( LS1 +LS2 +LS3) = LS1 * LS2 * LS3

Diagramas en escalera.El diagrama de escalera es entonces el de la figura siguiente

Diagramas en escalera.De lo contrario, la solucin a la ecuacin original seria la representada en el siguiente diagrama

Diagramas en escalera.Que correspondera a las siguientes ecuacionesCR2 = LS1 + LS2 + LS3 Cr1 = ( STAR + CR1 ) * CR2

Diagramas en escalera.Porque la inversin de los switchs de contacto solamente puede ser construido usando hardware de lgica de rel. No un grupo de switch de contactos. Por eso se crea un rel de control ficticio.

Diagramas en escalera. Ejemplo: La ilustracin siguiente muestra un mquina clasificadora. Tiene dispositivos de entrada, dispositivos de lgica y los dispositivos de indicacin de salida. Dispositivos de entradaInterruptores limitadoresInterruptor de marcha

Diagramas en escalera. Dispositivos de LgicaRels de ControlContador Dispositivos de SalidaCilindroLuz de MarchaAlarmaMotor del transportador

Diagramas en escalera.Este ejercicio tiene el propsito de trazar la corriente a travs de un sistema de control. La figura muestra los primeros cinco travesaos de la lgica en escalera de rels para la mquina clasificadora.

Diagramas en escalera.Las dos lneas verticales se llaman largueros o carriles y la corriente fluye de izquierda a derecha a lo largo de los travesaos horizontales. Cada travesao tiene un nmero en la parte exterior del larguero izquierdo.

Diagramas en escalera. Travesao #1. Primero se encuentra el Interruptor normalmente abierto del operario ( 1BP) y el interruptor normalmente cerrado de emergencia (2BP). Note que estn conectados en serie con el contacto Normalmente cerrado del contador (1CTR).

Diagramas en escalera.Esto significa que si el operario activa el 1BP y ambos 2BP y 1CTR estn inactivos, la corriente pasar al rel de comienzo del ciclo (1CR). As que si el contador no ha llegado al nmero predeterminado que es 25, y nadie mueve el interruptor de parada, el ciclo comenzar.

Diagramas en escalera. Travesao #2. Este travesao tiene el contacto de retencin para el rel de comienzo del ciclo. Como est conectado en paralelo con el interruptor de marcha momentnea, cuando se energiza 1RC, la corriente puede pasar al circuito de retencin.

Diagramas en escalera. Travesao #3 Este travesao tiene otra serie de contactos Normalmente Abiertos del rel de comienzo del ciclo que suministra corriente al motor (M) del transportador. As que cuando se energiza el rel de comienzo del ciclo, los contactos se cerrarn.

Diagramas en escalera.Hay otra salida, la luz de marcha, que se desprende de este travesao. Esto significa que cuando el motor arranca, la corriente tambin pasa a la luz de marcha y sta se enciende.

Diagramas en escalera. Travesao #4La entrada de este travesao es el interruptor limitador (1IL) que se sita 15 cms. encima del transportador. Sus contactos Normalmente Abiertos se activarn y se cerrarn cuando tenga un bloque largo en la lnea, pasando corriente al rel de clasificar y contar (2RC).

Diagramas en escalera. Travesao #5 En el lado de las entradas de este travesao, se encuentra la primera serie de contactos Normalmente abiertos del rel de clasificar y contar. Cuando se energiza el rel, estos contactos se cierran, pasando corriente al solenoide en el cilindro y hacindolo que golpee el bloque.

Diagramas en escalera.Ejemplo Completar los travesaos 6,7 y 8 con los contacto o interruptores correspondientes en su estado inactivo.

Diagramas en escalera.Travesao #6. Este travesao tiene el CIRCUITO DE CONTROL para el CONTADOR. Para que solo cuente los bloques cortos, este travesao debe pasar corriente SOLO cuando el interruptor limitador inferior en la mquina est activado. En el diagrama identifique el interruptor limitador 2IL.

Diagramas en escalera.Travesao #7. Este travesao es el travesao de REPOSICIN para el contador. Debe pasar de ENCENDIDO a APAGADO para volver a poner el contador cuando ya ha terminado de contar. Luego tiene que volver a la condicin ENCENDIDA cuando se encienda la mquina nuevamente, permitiendo al contador iniciar su conteo.

Diagramas en escalera.Travesao #8. El dispositivo de salida en este travesao es el timbre de fin de ciclo. Debe sonar al final de cada ciclo cuando el contador alcanza su nmero predeterminado.

Diagramas en escalera. Travesao #6. El travesao de control para el contador tiene el interruptor limitador inferior (2IL) como entrada. Cuando un bloque corto en el transportador cierra este interruptor, la corriente baja por el travesao.

Diagramas en escalera.Para impedir que el contador cuente los bloques largos que activan 1IL, tiene que conectarse, en serie con el interruptor limitador inferior, un conjunto de Contacto Normalmente cerrados del rel de clasificar y contar. As, cuando 1IL energice la bobina de 2RC, la corriente NO pasar al contador.

Diagramas en escalera. Travesao #7 El circuito de reposicin debe contener una serie de Contactos Normalmente Abiertos del rel de comienzo de ciclo (1RC). Cuando el rel pase de ENCENDIDO a APAGADO, el contador se volver a poner en la posicin inicial. Y cuando vuelva a arrancar la mquina, esos contactos se cerrarn y preparn el contador nuevamente.

Diagramas en escalera. Travesao #8. Un conjunto de Contactos Normalmente Abiertos en el contador se utilizan aqu como entrada al timbre de fin de ciclo. El timbre suena al terminar cada ciclo porque cuando el contador cuenta lo fijado, se energiza su bobina y estos contactos se activarn y se cerrarn.

Diagramas en escalera.NOTA: Este diagrama de lgica de Rels tambin incluye nmeros en el lado derecho (Salida) de los travesaos. Estos Nmeros son nmeros de referencia que indican cuales travesaos tienen los contactos correspondientes para esa salida especfica. Los contactos subrayados son Normalmente cerrados.

DISEO LGICO SECUENCIAL

El objetivo bsico es expresar apropiadamente las relaciones de control en trminos de ecuaciones Booleanas. Aunque es posible obtener las relaciones de control de otras formas, el uso las ecuaciones Booleanas va a en aumento con el paso del tiempo.


Hay tres mtodos diferentes para obtener las ecuaciones booleanas. El primero es obtener las ecuaciones desde una lista de funciones de conmutacin. El segundo mtodo utiliza una tabla de conmutacin, la que indica las condiciones de conmutacin de salida y entradas durante una secuencia de operacin.


El tercer mtodo es trabajar desde un diagrama de flujo o diagrama de transiciones de estado que define las operaciones de la mquina o proceso que deben tener lugar.


Diseo no dominantes de funciones Garage (holding functions)

En el diseo lgico , a menudo se necesitan funciones que usan una memoria o entrada pasada y una secuencia, y as el prximo paso de la secuencia puede tomar el valor en el momento adecuado.


Este tipo de funciones se puede ver en la siguiente ecuacin:

A = B + A (0) B= A + A(1)


Donde A,B, A(0) y A(1) son variables Booleanas. Las ecuaciones anteriores representan las funciones con que se construyen los flip-flop a travs de las funciones NOR.


Sustituyendo B en A se tiene: A = (A +A(1) ) * A( 0)


La tabla siguiente muestra los estados de la variable A en funcin de A(1) y A(0). A = (A +A(1) ) * A( 0) A(1) A(0) A0 0 A0 1 01 0 11 1 0


Es obvio de la tabla que A(1) es la funcin que resulta en A=1 y que A(0) es la funcin que resulta en A=0. La ecuacin anterior es llamada funcin no dominante ( off-dominant) porque cuando ambos A(1) y A(0) son 1, el resultado es an A=0.


La variable A puede ser 1 solamente cuando A(0)= 0. Este resultado es a menudo til en el control de mquinas y procesos donde generalmente es ms seguro tener una salida apagada cuando existe una salida en conflicto.


Un caso simple de esto es cuando los botones START y STOP son apretados simultneamente.

DISEO LGICO SECUENCIAL Funciones del TiempoA menudo se requieren Retardos de tiempo y otras funciones en los sistemas de lgica secuencial. Puede ser necesario tener una pausa entre un evento y otro en la operacin de una mquina que tiene lugar en una etapa de un proceso en desarrollo.

DISEO LGICO SECUENCIALPuede ser ms conveniente permitir una cantidad fija de tiempo para tal evento, que detectar el fin de la ocurrencia a travs de un sensor. Por esto los PLC generalmente tienen estas funciones de tiempo.

DISEO LGICO SECUENCIALLas funciones de tiempo son ms fcil de implementar si son visualizados como un dispositivo de tiempo que es conectado al PLC. Una seal de control de tiempo, generada por el PLC, activa los timer ( relojes) y la seal de tiempo de entrada indica si el tiempo de retardo deseado ha ocurrido.

DISEO LGICO SECUENCIALLa tabla siguiente resume este concepto.Entrada de retardo de tiempo TIMER ( t) comouna funcin de salida de control de tiempo TIMER Secuencia TIMER TIMER ( t) 0. Timer off 0 01. Timer on 1 02. Time out 1 13. Timer off 0 0

DISEO LGICO SECUENCIALTIMER es la salida del controlador, y el tiempo de conteo comienza cuando TIMER cambia de 0 a 1. Despus del tiempo de retardo especificado t, la entrada del controlador TIMER ( t), cambia de 0 a 1. TIMER puede ser reseteada a 0 en cualquier momento sin retardo solo cambiando TIMER =0.

DISEO LGICO SECUENCIALEjemplo. Tiempo de retardo. Si una lmpara debe ser encendida 10 segundo despus de que el switch se activa, entonces si el tiempo de retardo para el timer se coloca en 10 seg., la siguiente ecuacin puede ser usada para definir la lgica de control: TIMER = SWITCHLAMP = TIMER ( 10 s)

DISEO LGICO SECUENCIAL Especificaciones de los requerimientos de ControlLos objetivos bsicos de un sistema de control secuencial generalmente pueden ser especificados usando sentencias escritas de las acciones requeridas. Esto es un buen punto de inicio para cualquier diseo, y para un sistema no muy complicado puede ser directamente traducido a las ecuaciones Boolenas.

DISEO LGICO SECUENCIALEjemplo. Diseo de la lgica de un sistema. Considere un ejemplo donde un estanque que recibe agua sucia en una base intermitente y debe ser bombeada hacia fuera, de tiempo en tiempo cuando el nivel del agua alcanza su nivel mximo.

DISEO LGICO SECUENCIALSe desea disear un sistema de control que empiece a bombear automticamente cuando el nivel alcance un lmite superior y siga bombeando hasta que se alcance un nivel mnimo.

DISEO LGICO SECUENCIALLa deteccin el nivel se hace por medio de un flotador y dos limits switch, LS1 y LS2, como se ve en la figura. Estas sern las entradas al PLC y la salida es PUMP, la cual se usa para controlar el motor de la bomba.

DISEO LGICO SECUENCIALEl problema es obtener una ecuacin Booleana que defina la salida PUMP en trminos de las entradas LS1 y LS2.

DISEO LGICO SECUENCIALLa operacin de la bomba puede ser especificada como sigue: 1.- La bomba partir ( PUMP =1) y permanecer as hasta que el limit switch LS1 se active ( LS=1). 2.- La bomba se apagar (PUMP=0) y permanecer apagada hasta que el limit switch LS2 se active (LS2 = 1).

DISEO LGICO SECUENCIALSe puede ver de la figura que se necesita definir una funcin de memoria, porque el limit switch LS1 se desactivar inmediatamente cuando el nivel del agua baje, pero la bomba debe seguir funcionando hasta LS2 se active.

DISEO LGICO SECUENCIALLa ecuacin mostrada anteriormente A = (A +A(1) ) * A( 0) podra ser usada para desarrollar una ecuacin para la salida PUMP desde los puntos anteriores sobre los requerimientos del sistema.

DISEO LGICO SECUENCIALDel punto 1: Se requiere que LS=1 para que PUMP=1. Por eso

PUMP (1) = LS1

DISEO LGICO SECUENCIALDel punto 2 : Se necesita que LS2=1 para que PUMP =0, as PUMP(0)=LS2Luego la ecuacin anterior se transforma para esta aplicacin en : PUMP = (PUMP + PUMP(1)) * PUMP(0)

DISEO LGICO SECUENCIALO por sustitucin en la ecuacin de arriba PUMP = ( PUMP + LS1) * LS2

Esta es la ecuacin Boolena deseada que describe el estado de la salida PUMP como funcin de las entradas LS1 y LS2.

DISEO LGICO SECUENCIAL Tabla de ConmutacinLas funciones de sistemas bsicos pueden ser expresadas directamente en trminos de sentencias, pero en el caso de sistemas ms complejos, es necesario representar la secuencia en una forma ms manejable.

DISEO LGICO SECUENCIALUna tabla de conmutacin puede ayudar a identificar estas combinaciones de entradas que producen cambios en la salida. Por lo tanto esto puede ayudar a desarrollar las ecuaciones Booleanas.

DISEO LGICO SECUENCIALLa primera etapa en la construccin de una tabla de conmutacin es identificar los pasos en la secuencia que constituye un ciclo automtico completo del sistema.

DISEO LGICO SECUENCIALEn el ejemplo de la bomba el primer paso es el llenado del estanque sin que la bomba funcione. El paso 2 es la actuacin del limit switch LS1. El paso 3 es el vaciado del estanque por bombeo, y el paso 4 es la actuacin de LS2.

DISEO LGICO SECUENCIALEstos cuatro pasos describen un ciclo completo para el sistema.La prxima etapa es desarrollar una tabla que muestre el estado de las dos entradas utilizadas en ciclo automtico y la nica salida para cada uno de los diferentes pasos en el ciclo.

DISEO LGICO SECUENCIALSe empieza construyendo la tabla de la figura, dibujando una columna por cada entrada y cada salida y una fila por cada paso. El propsito de las dos columnas adicional (S y D) se explicar ms tarde.

DISEO LGICO SECUENCIAL Tabla de conmutacin para el ciclo del estanque de agua sucia.Secuencia LS1 LS2 PUMP S D1. Llenado del estanque 0 0 02. Actuacin de LS1 1 0 1 *3. Vaciado del estanque 0 0 14. Actuacin de LS2 0 1 0 *1. Llenado del estanque 0 0 0

DISEO LGICO SECUENCIAL La tabla de conmutacin para el ejemplo del bombeo del estanque de agua sucia se completa como sigue:

Durante el paso 1, ni el limit switch LS1 est activado ni la bomba est funcionando.

As la fila para el paso 1 en la tabla es 0,0,0.

DISEO LGICO SECUENCIALEl limit switch LS1 se activar en el paso 2 y la bomba comenzar a funcionar. La fila para el paso dos es as 1,0,1. Durante el paso 3, el limit switch LS1 no est activado pero la bomba continua funcionando. El resultado de la fila es 0,0,1.

DISEO LGICO SECUENCIALFinalmente en el paso 4, LS2 es activado y la bomba se apaga. La fila para este paso es 0,1,0. La prxima fila es el paso 1, comenzando nuevamente el ciclo. La tabla de conmutacin muestra entonces el estado de las dos entradas y de la salida para todos los eventos que tienen lugar en un ciclo automtico completo.

DISEO LGICO SECUENCIALEl procedimiento para obtener las ecuaciones Booleanas desde la tabla de conmutacin es como sigue: 1.- Primero identificar los pasos que causan conmutacin en los valores de salida. La columna etiquetada como S ( switching) en la tabla de conmutacin se usa para este propsito.

DISEO LGICO SECUENCIAL Esta columna est marcada para indicar los pasos en la secuencia donde ocurren los cambios de conmutacin en los valores de salida.

DISEO LGICO SECUENCIAL 2.- Luego identificar los pasos que provocan conmutacin y poseen una combinacin de los estados de las entradas de corrientes y estados previos de las salidas duplicados en otros pasos.

DISEO LGICO SECUENCIAL Para todos los pasos identificados, colocar el nmero del paso que provoca la conmutacin en la columna etiquetada como D (duplicated). Note que los estados previos de salida pueden ser usados porque los nuevos estados de salida pueden ser generados en el paso actual.

DISEO LGICO SECUENCIAL 3.- Se deben crear variables ficticias para resolver todos los problemas de conmutacin que han sido identificadas. Se crea una columna por cada variable ficticia en la tabla de conmutacin, y se identifican los pasos en la secuencia que pueden ser usadas convenientemente para cambiar los estados de las variables ficticias.

DISEO LGICO SECUENCIALEl estado de estas variables ficticias pueden ser usadas junto con los estados de las entradas y salidas para diferenciar cada paso que provoca la conmutacin desde otros pasos en la secuencia.

DISEO LGICO SECUENCIAL4.- Las ecuaciones Booleanas son escritas para cada salida y variable ficticia por la identificacin de las entradas, salidas y estados de las variables ficticias que se necesitan para activar cada salida o variable ficticia al estado ON o OFF.

DISEO LGICO SECUENCIAL Ejemplo. Disear usando una tabla de conmutacin. Aplicando el procedimiento anterior para el ejemplo de la bomba, se marcan los pasos 2 y 4 en la tabla anterior con un asterisco en la columna S para indicar que ocurre un cambio de estado en la salida en estos pasos.

DISEO LGICO SECUENCIALNo se requieren variables ficticias ya que no existen estados idnticos a los pasos 2 y 4. Ahora se puede escribir una ecuacin para salida PUMP.

DISEO LGICO SECUENCIALDesde la tabla se puede ver que LS1=1 puede ser usado para colocar PUMP=1, y LS2 = 1 puede usarse para colocar PUMP =0. El estado de PUMP se puede mantener constante entre estos dos eventos, y se puede aplicar la misma ecuacin

DISEO LGICO SECUENCIAL PUMP = ( PUMP + LS1) * LS2

DISEO LGICO SECUENCIAL Diagramas de FlujoA medida que los requerimientos del sistema se hacen ms complejos, es necesario considerar la confeccin de un diagramas de flujo. Esto es particularmente importante, cuando hay un gran nmero de secuencias alternativas o trayectorias de ramas en la lgica.

DISEO LGICO SECUENCIALEl uso de las tablas de conmutacin puede ser complicado para este caso porque estas son eficientes solamente cuando hay una secuencia repetitiva. Los diagramas de flujo permiten una cantidad considerable de toma de decisiones y bifurcaciones que tiende a hacer ms sencillo el desarrollo de las ecuaciones booleanas.

DISEO LGICO SECUENCIALEn la figura se ve el diagrama de flujo correspondiente al ejemplo de la bomba. Usando las convenciones tradicionales, los cambios en las salidas se representan a travs de rectngulos.

DISEO LGICO SECUENCIALEstos rectngulos se conectan a travs de rombos que representan las decisiones de entradas y las alternativas de las salidas. Los diagramas de flujo indican claramente la secuencia de eventos en las funciones de control y muestran la condicin que debe ser presentada para seguir al prximo paso en la secuencia.

DISEO LGICO SECUENCIAL Diagramas de EstadoEl diagrama de estado permite ilustrar en forma conveniente las secuencias de conmutacin, an cuando hayan muchas secuencias alternativas. El diagrama de estado para el ciclo automtico de la bomba se ve en la figura siguiente:

DISEO LGICO SECUENCIALLos estados del sistema estn representados por crculos. Los valores de salida estn determinados por el estado del sistema. La figura anterior revela que PUMP=0 en el estado 1 y que PUMP =1en el estado 2. Los valores de salida no pueden cambiar sin que se cambie un nuevo estado del sistema.

DISEO LGICO SECUENCIALLas flechas en el sistema muestran cuales cambios de estados estn permitidos y que condiciones se requieren para cada cambio de estado. Ningn cambio de estado ocurre a travs de una flecha, a menos que las condiciones mostradas en la flecha se hayan cumplido. Cuando estas condiciones son satisfechas, se asume que el estado del sistema cambia instantneamente a un nuevo estado.

DISEO LGICO SECUENCIALEn la figura anterior un cambio desde el estado 1 al estado 2 puede ocurrir solo cuando LS1=1. Similarmente, el estado del sistema puede volver al estado 1 solamente cuando LS2=1.

DISEO LGICO SECUENCIAL Una estrategia para escribir las ecuaciones Booleanas usando diagramas de estado es crear una variable ficticia por cada estado.

Para un estado arbitrario S, S=1 cuando el sistema est en el estado S, y S=0 cuando el sistema no est en el estado S.

DISEO LGICO SECUENCIALSe puede construir una ecuacin S(1) usando la flecha que va hacia el estado S y una ecuacin para S(0) usando la flecha que sale del estado S. Estas pueden ser combinadas usando la ecuacin A = ( A + A(1)) * A(0) que produce una ecuacin para S.

DISEO LGICO SECUENCIALEjemplo. Disear usando un diagrama de transicin de estados. En el ejemplo dado en la figura anterior hay dos estados, S1 y S2. Las condiciones para poner estos estados en ON son: S1(1) = S2 * LS2 S2(1) = S1 * LS1

DISEO LGICO SECUENCIALEn otras palabras, el estado S1 pasa a ON cuando el sistema est en el estado S2 y LS2 est activado. El estado S2 se pone en ON cuando el sistema est en el estado S1 y LS1 est activado. Las flechas que salen de los estados S1 y S2 para determinar las condiciones necesarias para poner estos estados en estado OFF.

DISEO LGICO SECUENCIALEn el ejemplo estos son: S1(0)= S2 * LS1 S2(0)= S1* LS2El estado del sistema cambia desde S1 a S2 cuando LS1 se activa y el sistema est en el estado S1. Similarmente, el estado cambia desde S2 a S1 cuando LS2 se activa y el estado est en el estado S2.

DISEO LGICO SECUENCIALLas ecuaciones que describen S1 y S2 se obtienen aplicando la ecuacin A = ( A + A(1)) * A(0) lo que resulta S1 = (S1 + S2 *LS2)(S2 * LS1)

S2 = ( S2 + S1 * LS1) ( S1 * LS2)

DISEO LGICO SECUENCIALUna vez que han sido descritos los estados de transicin, las salidas pueden ser definidas como funciones de los estados. Desde el diagrama de estado del ciclo de bombeo automtico se aprecia que la salida PUMP est en ON en el estado 2. La ecuacin apropiada es PUMP = S2

DISEO LGICO SECUENCIALEs obvio que la ecuacin obtenida por este mtodo no es necesariamente ptima en trminos del nmero de variables y de la lgica de operacin que puede ser desarrollada. A menudo es posible reducir esta ecuacin por inspeccin.

DISEO LGICO SECUENCIALPara este ejemplo, se puede ver que las entradas solo pueden ser usadas para definir los estados de transicin. Por lo tanto las ecuaciones que se derivaron pueden ser re-escritas como: S1 = ( S1 + LS2) * LS1 S2= ( S2 + LS1) * LS2

DISEO LGICO SECUENCIALSustituyendo PUMP en la ecuacin para S2 PUMP = ( PUMP + LS1) * LS2La ecuacin para S1 puede ser descartada, porque la variable S1 no aparece en la ecuacin para PUMP.

DISEO LGICO SECUENCIALEn este ejemplo las ecuaciones son obtenidas directamente desde el diagrama de estado, con un pequeo esfuerzo, y las ecuaciones y el diagrama estn muy relacionados. Esto puede ayudar tanto a asegurar la factibilidad del sistema como la modificacin y la depuracin de la secuencia lgica.

DISEO LGICO SECUENCIALSe puede apreciar que cuando las ecuaciones lgicas son resultas por un computador digital, no se puede anticipar los resultados que se obtienen, si no se toman algunas consideraciones de la naturaleza secuencial de la solucin. La cantidad de efectos colaterales es la probabilidad de que ms de un estado sea activado a la vez por un periodo corto de tiempo. Esto es porque la lgica de la operacin que desactiva el estado antiguo no es ejecutado simultneamente junto con la activacin del nuevo estado.

DISEO LGICO SECUENCIALEs posible que dependiendo del orden de las operaciones, un estado de transicin no sea completado hasta que parte del prximo escaneo se ejecute. Esto puede causar diversos problemas como la activacin de mltiples salidas, quema de fusibles y otros.

DISEO LGICO SECUENCIALSe debe tener mucho cuidado de que no se activen mltiples estados por error.

Este problema se puede evitar por la inclusin de lgica adicional y por la consideracin muy cuidadosa del orden en que las ecuaciones se ejecutan.

DISEO LGICO SECUENCIAL Ejemplo: Diagramas de transicin con timer. Suponga que un sistema est representado por el diagrama de estado de la figura siguiente. Es posible que ambos PB1 y TIMER (t) sean verdaderas al comienzo del barrido (scan).

DISEO LGICO SECUENCIALEn este caso las sentencias seran

S1 (S1 + S2 * PB2 + S3 * PB2 ) * ( S2 * PB1 + S3 * TIMER ( t)

S2 (S2 + S1 * PB1) * ( S1 * PB2 )

S3 ( S3 + S1 * TIMER ( t) * ( S1 * PB2)

TIMER S1

DISEO LGICO SECUENCIALPero con estas ecuaciones pueden resultar transiciones para ambos estados S2 y S3, que deberan ser mutuamente excluyentes.

Para prevenir ese error de transicin, estas sentencias pueden ser modificadas como sigue:

DISEO LGICO SECUENCIALS2 (S2 + S1 * S3 * PB1) * S1

S3 ( S3 + S1 * S2 * TIMER ( t) * S1

S1 (S1 + S2 * PB2 + S3 * PB2 ) * ( S2 + S3)

TIMER S1

DISEO LGICO SECUENCIALEjemplo: Sistema con condiciones de entrada duplicada. Este ejemplo ilustra el problema con condiciones de entrada duplicadas que necesitan diferentes estados de salida y el uso de un retardo de tiempo en la secuencia lgica.

DISEO LGICO SECUENCIALSe puede obtener dos diseos lgicos para este sistema.

El primero es a travs de una tabla de conmutacin y el segundo por medio de un diagrama de estados de transicin.

DISEO LGICO SECUENCIALUn sistema neumtico de dos cilindros, alimentado por dos vlvulas de dos posiciones activadas por solenoides. El ciclo automtico es como sigue: 1.- Se presiona un contacto momentneo de push button START. 2.-SOL1 es activado y la barra del pistn del cilindro 1 avanza hacia el limit switch LS2.3.-Sol1 se desactiva y la barra se retrae a LS1.

DISEO LGICO SECUENCIAL4.-Ocurre un retardo de tiempo de 2 segundos.

5.-SOL2 se activa y la barra del cilindro avanza hacia LS4

6.-Sol2 es desactivado y la barra se retracta hacia LS3.

DISEO LGICO SECUENCIAL7.-El sistema se mantiene en reposo esperando una nueva seal START.

8.- Se agrega tambin un push Button, STOP, para provocar que el sistema retorne a su posicin de reposo en cualquier momento durante el ciclo automtico.

DISEO LGICO SECUENCIALLa tabla siguiente muestra las entradas STAR, LS1,LS2,LS3,LS4 y TIMER (2s) al igual que las salidas SOL1, SOL2, y el control de tiempo TIMER. Una breve descripcin est dada en cada paso en la secuencia. La tabla incluye tres columnas adicionales : S, D y DUMMY.

DISEO LGICO SECUENCIALLa entrada STOP no se muestra porque debe permanecer en OFF durante la secuencia. La funcin STOP ser incluida en la lgica al final del ltimo paso en su desarrollo.

DISEO LGICO SECUENCIALEn el paso 0 en la condicin de reposo, ambos solenoides estn desenergizados y solamente los switch LS1 y LS3 estn actuando. En el paso 1, se inicia el ciclo por medio de la actuacin de STAR, y el solenoide SOL1 se energiza. El paso 2 es la transicin desde LS1 a LS2. STAR y LS1 no continan actuando, pero SOL1 debe continuar energizado.

DISEO LGICO SECUENCIALEl resto de las entradas en la tabla se incluyen de la misma forma. Los pasos 6 y 7 describen el tiempo de retardo. El reloj es activado con la salida TIMER en el paso 5. La entrada TIMER (2s) aparece despus del retardo de 2 segundos en el paso 7. El reloj puede ser desactivado correctamente en el paso 8

DISEO LGICO SECUENCIALEl primer paso en el desarrollo de las ecuaciones Booleanas desde la tabla de conmutacin es identificar los pasos en la secuencia que provocan conmutacin en los estados de salida.

DISEO LGICO SECUENCIALLa columna S se usa para este propsito. Con un asterisco en los pasos 1,3,5,7,8 y 9 se muestra esta situacin, ya que, SOL1 cambia de 0 a 1 en el paso 1 y desde 1 a 0 en el paso 3. TIMER cambia desde 0 a 1 desde el paso 5 en adelante.

DISEO LGICO SECUENCIALLuego, se completa la columna D. Cada paso con entrada de corriente y una combinacin previa de salida que se duplica en un paso identificado en la columna S como causante de una conmutacin se marca con el nmero de este paso. No hay duplicidad de la combinacin de entradas en el paso 1 de la tabla. No hay duplicidad en los pasos 3, 7,8 y 9.

DISEO LGICO SECUENCIALSin embargo, los pasos 0 y 6 tienen estados de entrada que son idnticos al paso 5. El sistema de control no puede distinguir solamente de una entrada dentro del resto de los estados , el tiempo de retardo y la activacin de LS1.

DISEO LGICO SECUENCIALEl problema de conmutacin no se puede resolver utilizando slo las condiciones de entrada, por lo que hay que considerar tambin las condiciones de salida. El paso 6 no causa problema porque TIMER est ON justo antes del paso 6 y OFF justo antes del paso 0 y 5. TIMER puede adems ser usado para diferenciar estos eventos.

DISEO LGICO SECUENCIALSin embargo, todas las salidas estn en OFF justo antes del paso 0. Adems, las condiciones de salida no entregan informacin que permita distinguir entre el paso 0 y el paso 5, lo que causa conmutacin. La columna D est marcada con 5 para estos pasos.

DISEO LGICO SECUENCIALLo que falta para resolver el problema de conmutacin es agregar una variable ficticia al sistema. En la columna encabezada por DUMMY en la tabla, un 0 se coloca para el paso 10, justo antes del paso 0, y un 1 en el paso 4, justo antes del paso 5. Cuando la condicin de conmutacin de la variable DUMMY sea ahora combinada con la informacin de la entrada y la salida, el problema se resolver.

DISEO LGICO SECUENCIALLa variable DUMMY puede ser puesta en ON y OFF, igual que una salida.

Ya que la variable DUMMY puede ser puesta en ON en cualquier punto entre las pasos 10 y 4, el limit Switch LS2 puede ser convenientemente usado para colocar DUMMY =1.

DISEO LGICO SECUENCIALSimilarmente, es conveniente para colocar DUMMY =0 cuando LS4 se activa.

As la columna DUMMY queda como se mostr en la tabla.

DISEO LGICO SECUENCIALAhora pueden ser escritas las ecuaciones Booleanas para SL1, SOL2, TIMER, y DUMMY. En el caso de SOL1, el evento clave que se requiere para la energizacin es la actuacin del push button STAR. Esto constituye la informacin mnima pero necesaria para encender el solenoide.

DISEO LGICO SECUENCIALSin embargo, puede ser necesario un bloqueo intermedio. Se necesita que ambos cilindros estn completamente retractados para iniciar un ciclo, lo que significa que siempre es necesaria la actuacin de LS1 y LS3.

DISEO LGICO SECUENCIALBajo la suposicin de que es deseable chequear el retorno completo de ambos cilindros, las ecuaciones para SOL1(1) y SOL1(0) son

SOL1(1) = START * LS1 *LS3

SOL1(0) = LS2 + STOP

DISEO LGICO SECUENCIALNote que es conveniente incluir el push-button STOP en la ecuacin anterior. Como se requiere un comportamiento enganchado se obtiene para SOL1 aplicando la ecuacin A = ( A + A(1)) * A(0) SOL1= (SOL1 +START*LS1 *LS3 ) *LS2 * STOP

DISEO LGICO SECUENCIALLa entrada de tiempo de retardo TIMER( s2), puede ser usada para energizar SOL2, y el limit switch LS4 puede ser usado para desenergizar SOL2. Incluyendo el push button STOP las ecuaciones para SOL2 :

DISEO LGICO SECUENCIALSOL2(1) = TIMER ( 2s)SOL2 (0) = LS4 + STOP

SOL2 = ( SOL2 + TIMER (2s)) * LS4 * STOPLa ecuacin para TIMER es

TIMER = LS1 * DUMMY

DISEO LGICO SECUENCIALFinalmente la ecuacin para la variable DUMMY se desarrolla desdeDUMMY (1) = LS2DUMMY (0) = LS4 + STOPDUMMY = ( DUMMY + LS2) * LS4 * STOPNote que el STOP debe ser incluido en la ecuacin DUMMY para retornar al estado OFF en la eventualidad que STOP se active.

control 3

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