fundamentos de plc

NOMBRE DE LA UNIDAD (palatino, bold, 8 pts, JI)

FUNDAMENTOS DE PLC2

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-INTECAP- 2005

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FUNDAMENTOS DE PLCMT. 3.4.2-E113.1/05

Edicin 01

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La serie es resultado del trabajo en equipo del Departamento de Industria dela Divisin Tcnica, con el asesoramiento metodolgico del Departamento deMetodologa de la Formacin bajo la direccin de la jefatura de DivisinTcnica.

Este manual ha sido impreso en el Centro de Reproduccin Digital por DemandaVariable del INTECAP -CRDDVI-

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NOMBRE DE LA UNIDAD (palatino, bold, 8 pts, JD)

FUNDAMENTOS DE PLC 3

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1CONFIGURAR MDULOS DEL PLC, DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2PROGRAMAR FUNCIONES LGICAS, UTILIZANDO LOS DIFERENTES LENGUAJES DELAUTMATA, DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE

Objetivo del manual Presentacin

NDICE

Sistemas de control Automatismos analgicos y digitales Automatismos cableados y programables El autmata programable o PLC Estructura del PLC Unidad Central de Proceso, CPU Memoria del PLC Fuente de alimentacin Interfaces de entrada y salida Dispositivos de programacin Proceso de configuracin y parametrizacin del autmata

Instrucciones y direccionamiento Descripcin general de la capacidad de un PLC El nuevo estndar para PLC, IEC 1131 Direccionamiento de entradas y salidas Estado de las seales Ciclo de funcionamiento del autmata Introduccin Modos de operacin Ciclo de funcionamiento Chequeos del sistema Funciones lgicas Funcin Not (Negacin) Funcin And (Conjuncin) Funcin Or (Disyuncin) Establecimiento de ecuaciones booleanas a partir de tabla de verdad Lenguajes de programacin Tipos de lenguajes de programacin Diagrama de contactos o diagrama en escalera (Ladder diagram) LD Lista de instrucciones (Statement list o Instruction list) IL Diagrama de bloques de funcin (Function block diagram) FBD

1.11.1.11.1.2

1.21.2.11.2.21.2.31.2.41.2.51.2.61.2.7

2.12.1.12.1.22.1.32.1.4

2.22.2.12.2.22.2.32.2.4

2.32.3.12.3.22.3.32.3.4

2.42.4.12.4.22.4.32.4.4

91011121315151718192930

353636373740404040414243434445465050515254

57


FUNDAMENTOS DE PLC4

Sistemas lgicos combinacionales y secuenciales Sistemas de control lgico combinacionales Sistemas de control lgico secuenciales Funcin Set-Reset Marcas

Actividades Resumen Evaluacin Glosario Bibliografa

3.13.1.13.1.23.1.33.1.4

RESULTADO DE APRENDIZAJE 3PROGRAMAR SISTEMAS DE CONTROL UTILIZANDO LENGUAJES BSICOS DEPROGRAMACIN, DE ACUERDO AL MTODO DE PROGRAMACIN CONVENCIONAL 61

6262626365

6771737480



Con los contenidos de este manual, usted adquirirlos conocimientos necesarios que lo capacitarn paraconfigurar mdulos de PLC y Programar Sistemas deControl utilizando instrucciones de programacinbsica, de acuerdo a especificaciones tcnicas delfabricante.

OBJETIVODEL MANUAL


FUNDAMENTOS DE PLC6



l presente Manual de Controles Lgicos Programables, constituyeun recurso didctico para ser utilizado en el evento del mismonombre, el cual forma parte de un grupo de laboratorios decomplementacin y actualizacin impartidos por el INTECAP, paranivel medio, cuyo objetivo es disminuir brechas entre el nivel decompetencia requerido para un desempeo eficiente y eficaz y elnivel de competencia que poseen los trabajadores en las funciones

laborales objeto de la formacin. Por esta razn, el contenido del manual es menosextenso que el de los de formacin inicial.

El propsito de este manual, es proporcionar al participante los fundamentos en los quese basa la configuracin de mdulos de PLC, programar funciones lgicas utilizando losdiferentes lenguajes del autmata y programar sistemas de control empleando instruccionesde programacin bsica; de acuerdo a especificaciones tcnicas de fabricantes y medidasde seguridad.

Una de las claves del xito de los autmatas programables frente a los equipos de rels oincluso, frente a los equipos construidos a base de circuitos integrados, ha sido la posibilidadde realizar funciones muy diversas, con un mismo equipo (hardware estndar), cambiandonicamente un programa (software).

En este manual, se explican los sistemas de control, incluyendo los automatismos analgicos,digitales, cableados y programables, la estructura de los autmatas programables y elproceso de configuracin y parametrizacin de autmatas.

Se describen el nuevo estndar para PLC (IEC 1131), el direccionamiento de entradas ysalidas y ciclo de funcionamiento de autmatas, as como las funciones lgicas bsicas.

Finalmente, se presenta una introduccin a los lenguajes de programacin y a los sistemaslgicos tanto combinacionales, como secuenciales, incluyendo ejemplos y ejercicios deaplicacin.

PRESENTACIN

E


FUNDAMENTOS DE PLC8


RESULTADO DEAPRENDIZAJE

1CONFIGURAR MDULOS DEL PLC,

DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES DE FABRICANTE

CONFIGURACIN DE MDULOS DEL PLC

FUNDAMENTOS DE PLC10

El objetivo de un sistema de control, es gobernar larespuesta de una planta, sin que el operadorintervenga directamente sobre sus elementos desalida. Dicho operador manipula nicamente lasmagnitudes denominadas de consigna y el sistema decontrol se encarga de gobernar dicha salida a travsde los accionamientos.

El concepto lleva implcito que el sistema de controlopera en general, con magnitudes de baja potencia,llamadas generalmente seales, y gobierna unosaccionamientos que son los que realmente modulanla potencia entregada a la planta.

Segn la definicin anterior, el conjunto de sistemade control y accionamientos se limitara a ser unconvertidor amplificador de potencia que ejecuta lasrdenes dadas, a travs de las magnitudes de consigna,Este tipo de sistema de control se denomina en lazoabierto, por el hecho que no recibe ningn tipo deinformacin del comportamiento de la planta.

Lo habitual, sin embargo, es que el sistema de controlse encargue de la toma de ciertas decisiones, antedeterminados comportamientos de la planta,hablndose entonces de sistemas automticos decontrol. Para ello se requiere la existencia de sensoresque detecten el comportamiento de dicha planta y deinterfaces para adaptar las seales de los sensores alas entradas del sistema de control.

Figura 1Sistema de control.

Figura 2Sistema de control de lazo cerrado.

SISTEMAS DE CONTROL1.1



El diagrama de bloques ser, en este caso, el de lafigura 2. Este tipo de sistemas se denomina en lazocerrado, ya que su diagrama muestra claramente unaestructura con una cadena directa y un retorno orealimentacin, formando un lazo de control.

As pues, en el caso ms general, podremos dividir elsistema de control en los siguientes bloques:

Unidad de control. Accionamientos. Sensores. Interfaces.

Al conjunto de seales de consigna y de realimentacinque entra a la unidad de control se les denominagenricamente entradas y al conjunto de seales decontrol obtenidas salidas.

Estos niveles o estados se suelen representar mediantevariables lgicas o bits, cuyo valor puede ser slo 1 0,empleando la notacin binaria del lgebra de Boole.

Los sistemas de control actuales con un cierto gradode complejidad y en particular los autmatasprogramables son casi siempre hbridos, es decir,sistemas que procesan a la vez, seales analgicas ydigitales.

No obstante, la unidad de control es totalmente digitaly basada en un microprocesador, que aporta lacapacidad d clculo necesaria, para tratar las sealestodo o nada en forma de bits y las seales analgicasnumricamente.

Dado que muchos de los sensores empleados utilizanseales de tipo analgico, las interfaces de estasseales deben realizar una conversin analgico-numrica, llamada conversin analgico-digital(A/D), para que puedan ser tratadas por la unidad decontrol.

Puede ser necesario tambin disponer de sealesanalgicas de salida, para ciertos indicadores o paracontrol de ciertos servosistemas externos. En tal caso,el sistema de control debe disponer tambin deinterfaces para la conversin digital-analgica (D/A),capaces de suministrar dichas seales a partir de losvalores numricos obtenidos por la unidad de control.

Segn la naturaleza de las seales que intervienen enel proceso, los sistemas de control pueden dividirseen los siguientes grupos:

Sistemas analgicos. Sistemas digitales. Sistemas hbridos

analgico-digitales.

Los sistemas analgicos trabajan con sealesde tipo continuo, con un margen devariacin determinado. Dichas sealessuelen representar magnitudes fsicas delproceso, tales como presin, temperatura,velocidad, etc., mediante una tensin ocorriente proporcionales a su valor( 0 a 10 V, 4 a 20 mA, etc.).

Los sistemas digitales, en cambio, trabajancon seales del tipo todo o nada, llamadastambin binarias o discretas, que slopueden presentar dos estados o niveles: abierto ocerrado, conduce o no conduce, mayor o menor, etc.

AUTOMATISMOSANALGICOS Y DIGITALES

1.1.1

Figura 3Seales de entrada y salida de la unidad de control.



La figura 3 muestra la estructura de la unidad decontrol, resaltando las interfaces necesarias para eltratamiento de las seales de entrada y salida,comnmente empleadas en controles industriales.

Una de las claves del xito del control o autmataprogramable frente a los equipos de rels o inclusofrente a equipos construidos a base de circuitosintegrados, ha sido la posibilidad de realizar funcionesmuy diversas con un mismo equipo (hardwareestndar), cambiando nicamente un programa(software).

personal altamente especializado y equipos dedesarrollo de cierta complejidad.

En el autmata, el atributo programable hay queinterpretarlo como programable por el usuario, conlo cual ste obtiene los beneficios de un equipomultifuncin con un hardware fijo.

La base sigue siendo un equipo con unmicroprocesador, al cual se ha incorporado unprograma intrprete, capaz de alterar la funcin detransferencia salida / entrada en razn de un programade usuario.

En realidad, se podra decir que sta es la caractersticams relevante, que distingue al autmata programablede otros dispositivos o sistemas programables.

Atendiendo a este criterio, lossistemas de control se clasifican endos grandes grupos:

- Sistemas cableados (pocoadaptables).

- Sistemas programables(muy adaptables).

Los primeros realizan una funcin decontrol fija, que depende de loscomponentes que lo forman y de laforma en la que se haninterconectado. Por tanto, la nicaforma de alterar la funcin decontrol es modificando suscomponentes o la forma deinterconectarlos.

Los sistemas programables en cambiopueden realizar distintas funciones decontrol sin alterar su configuracinfsica, slo cambiando el programa decontrol.

Cualquier equipo basado en unmicroprocesador es en principioprogramable, para ello se requiere

Sistema AutmataCaracterstica de cableado programable

Flexibilidad de adaptacinal proceso Baja Alta

Hardware estndar paradistintas aplicaciones No S

Posibilidades de ampliacin Bajas Altas

Interconexiones y cableado exterior Mucho Poco

Tiempo de desarrollo del proyecto Largo Corto

Posibilidades de modificacin Difcil Fcil

Mantenimiento Difcil Fcil

Herramientas para prueba No S

Stocks de mantenimiento Medios Bajos

Modificaciones sin pararel proceso (on line) No S

Coste para pequeas series Alto Bajo

Estructuracin en bloquesindependientes Difcil Fcil

Tabla 1Comparacin de caractersticas entre sistemas cableados y sistemas programables.

AUTOMATISMOSCABLEADOS YPROGRAMABLES

1.1.2



directamente en los bornes deconexin del autmata.

Desde el punto de vista de su papeldentro del sistema de control, se hadicho que el autmata programablees la unidad de control, incluyendototal o parcialmente las interfaces conlas seales de proceso. Por otro lado,se trata de un sistema con unhardware estndar, con capacidad deconexin directa a las seales decampo (niveles de tensin ycorrientes industriales, transductoresy perifricos electrnicos) yprogramable por el usuario.

Al conjunto de seales de consigna yde realimentacin que entran en ela u t m a t a s e l e s d e n o m i n agenricamente, entradas y al conjuntode seales de control obtenidas,salidas, pudiendo ser las entradas olas salidas analgicas o digitales.

El concepto de hardware estndar secomplementa con el de modularidad,esto es, que este hardware, estf r a g m e n t a d o e n p a r t e sinterconectables que permitenconfigurar un sistema a la medida delas necesidades.

Un Contralor Lgico (PLC) es un equipo electrnicode control, con una estructura interna (hardware)independiente del proceso a controlar, que se adaptaa dicho proceso mediante un programa especfico(software), que contiene la secuencia de operacionesa realizar. Esta secuencia de operaciones se definesobre seales de entrada y salida al proceso, cableadas

EL AUTMATAPROGRAMABLE O PLC1.2

Figura 4Autmata programable de tipo modular.

Sistema Lgica de Autmata

Caracterstica de reles medida programable

Volumen Alto Bajo BajoConsumo Alto Bajo BajoVelocidad Baja Alta MediaInterconexin devarios procesos Difcil Difcil FcilDesgaste Alto Bajo BajoRobustez Alta Baja BajaAmpliacin Difcil Muy difcil FcilFlexibilidad Poca Nula AltaCoste porvariable interna Alto Medio BajoCoste por E/S > 15:

Pequeas series Alto Medio BajoGrandes series Alto Bajo Medio

Personal demantenimientoespecializado Poco Mucho MedioStocks de mantenimiento Bajos Altos Medios

Lgica combinacional S S SLgica secuencial Limitada S SInstrucciones aritmticas No S SReguladores No S STextos No S SGrficos No S SComunicaciones No S SToma decisiones Bajo nivel S SSoftware estndar No No S

Tabla 2Comparacin de caractersticas entre sistemas lgicos a medida,

rels y sistemas programables por el usuario.

FU

NC

ION

ES



As tambin, se encuentran autmatas compactos queincluyen una unidad de control y un mnimo deentradas y salidas y luego tienen previstas una seriede unidades de expansin que les permiten llegar hasta256 entradas/salidas digitales.

Para aplicaciones ms complejas, se dispone deautmatas montados en rack, con posibilidad hastaunas 1024 entradas/salidas controladas por una nicaunidad central (CPU).

Existe tambin la posibilidad, en autmatas grandes,de eleccin entre varios tipos de CPUs, adaptadosa la tarea que deba realizarse o incluso de mltiplesCPUs trabajando en paralelo en tareas distintas.

La tabla 3 resume a grandes rasgos las caractersticasde los autmatas actuales desde el punto de vista demodularidad.

Figura 6Red de autmatas.

As, las posibilidades de eleccin, tanto en capacidadde proceso como en nmero de entradas/salidas, sonmuy amplias y esto permite afirmar que se disponesiempre de un hardware estndar adaptado acualquier necesidad.

Esta adaptabilidad ha progresadoltimamente hacia el concepto deinteligencia distribuida, gracias a lascomunicaciones entre autmatas y redesautmata-ordenador.

Esta tcnica sustituye el gran autmata,con muchas entradas/salidas controladaspor una nica CPU, por varios autmatas,con un nmero menor de E/S,conectados en red y controlando cadapunto o seccin de una planta bajo el

control de una CPU central.

Figura 5Ampliacin del autmata por medio de interfaces y una sola CPU.

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Tabla 3Caractersticas de los autmatas atendiendo a su modularidad.



La figura anterior ilustra el diseo fundamental de unPLC, que como casi todos los sistemasmicroordenadores actuales est basado en un sistemade bus.

Un sistema de bus es un determinado nmero delneas elctricas divididas en lneas de direcciones, dedatos y de control. La lnea de direcciones se utilizapara seleccionar la direccin de un elementoconectado al bus y la lnea de datos para transmitir lainformacin requerida. Las lneas de control sonnecesarias para habilitar el dispositivo conectado albus como emisor o como receptor.

Figura 7Diagrama de bloques de la estructura de un autmata programable.

Figura 8Diseo fundamental de un microordenador.

Las seales de salida son rdenes digitales o analgicasen tensin o corriente, que se envan a los elementosindicadores y actuadores del proceso, comolmparas, contactores, vlvulas, etc.

El autmata gobierna las seales de salida segn elprograma de control, previamente almacenado enuna memoria, a partir del estado de las seales deentrada.

El PLC se configura alrededor de una unidad central ode control, que unida por medio de buses internos a lasinterfaces de entrada y salida y a las memorias, define loque se conoce como arquitectura interna del autmata.

Un autmata programable se compone esencialmentede los siguientes bloques:

Unidad central de proceso o de control (CPU).Memoria.Interfaces de entrada y salida.Fuente de alimentacin.

ESTRUCTURA DEL PLC1.2.1

Las seales de entrada del autmata pueden procederde elementos digitales, como finales de carrera ydetectores de proximidad o analgicos, comosensores de temperatura y dispositivos de salida entensin o corriente continua.

1.2.2 UNIDAD CENTRALDE PROCESO, CPU



Los principales elementos conectados al sistemade bus son el microprocesador CPU y la memoria.

La CPU (Central Processing Unit), construidaalrededor de un sistema microprocesador, es laencargada de ejecutar el programa de usuario yordenar las transferencias de informacin en el sistemade entradas/salidas.

Un microprocesador consiste principalmente en unaunidad aritmtica y lgica, una unidad de control y unpequeo nmero de unidades de memoria internas,denominadas registros.

La tarea de la unidad aritmtica y lgica ALU(arithmetic logic unit) es ejecutar las operacioneslgicas y aritmticas con los datos transmitidos.

El acumulador, AC para abreviar, es un registroespecial asignado directamente a la unidad ALU. Estealmacena tanto los datos a procesar como losresultados de la ltima operacin realizada por la ALU.

El registro de instrucciones almacena cada ordeno instruccin llamada desde la memoria del programahasta que es decodificada y ejecutada.

El contador de programa es un registro, encargadode la lectura de las instrucciones de usuario y portanto, de la secuencia de ejecucin.

La combinacin de la CPU con la memoria interna,memoria de imagen de entradas/ salidas y de programade usuario, es conocida tambin con el nombre de unidadde proceso o tarjeta central, aunque algunos fabricantesdenominan por extensin al conjunto simplemente CPU.

En los ordenadores, generalmente se distingue entrehardware, firmware y software. Lo mismo se aplica alos PLCs, ya que esencialmente tambin estn basadosen un microprocesador.

El hardware ( descrito anteriormente ) se refiere alas partes fsicas del dispositivo.

El firmware lo constituyen aquellos programas(software) que se hallan permanentemente instaladosen el hardware por el fabricante del PLC. Esto incluyelas rutinas fundamentales del sistema, utilizadas paraponer en marcha el microprocesador al aplicar la tensin.

Adicionalmente est el sistema operativo que, en el casode los PLC, generalmente se halla almacenado en unmemoria ROM o en una EPROM.

Finalmente, est el software, que es el programa escritopor el usuario del PLC. Los programas de usuario seinstalan generalmente en una memoria RAM.

Figura 9Diseo de un microprocesador.



La memoria es el almacn donde el autmata guardatodo cuanto necesita para ejecutar la tarea de control.

Tipos de memoria:

La memoria puede dividirse en las siguientescategoras:

A. Memoria de aplicacin:

Est formada por el archivo de programa y elarchivo de datos.

B. Memoria del sistema:

Dirige y ejecuta las actividades de operacin,tales como el programa del usuario y coordinalos escaneos de entrada y las actualizaciones desalida.

El usuario de PLC trabaja solamente en la memoriade aplicacin y no puede tener acceso a la memoriadel sistema, la cual es programada por el fabricante.

En el archivo de programa el usuario desarrolla elprograma que ejecuta la secuencia de funcionamientodel sistema o mquina que se est controlando.

En el archivo de datos se almacenan las direccionesy el estado de las diversas instrucciones que se utilizanen el archivo de programa, estos archivos ya han sidodefinidos por el fabricante, pero el usuario puede creararchivos adicionales si requiere del uso de msinstrucciones.

En general, toda la informacin est contenida en lasmemorias de semiconductor.

Una memoria de semiconductor es un dispositivoelectrnico capaz de almacenar datos binarios(seales de niveles altos y bajos, unos y ceros,denominadas bits).

La memoria ideal para el autmata debera sersimultneamente rpida, pequea, barata y de bajoconsumo de energa. Como ninguna de las memoriasdel mercado rene todas estas condiciones, losautmatas combinan distintos tipos de ellas.

Una clasificacin de memorias, atendiendo a suscaractersticas de lectura y escritura, podra ser laque aparece a continuacin:

RAM (Random Acces Memory / memoriade acceso aleatorio) :

Memoria de lectura/escritura, que puede ser leda ymodificada de forma rpida cuantas veces seanecesario, a travs de los buses internos.

Sus inconvenientes son su relativamente pocacapacidad de almacenamiento y sobre todo, sucarcter voltil, que provoca la prdida deinformacin cada vez que cae la tensin dealimentacin.

ROM (Read Only Memory): Las memoriasde solo lectura no reprogramables, no pueden

ser modificadas en ninguna forma. Dentro delautmata, las memorias ROM se utilizan paraalmacenar el programa monitor, que contiene rutinasincluidas por el fabricante, como por ejemplo:

Inicializacin tras puesta en marcha del PLC. Intrprete del programa de usuario, si existe.

El contenido de esta memoria no es accesible desdeel exterior.

MEMORIA DEL PLC1.2.3

1.

2.

3. EPROM (Erasable programmable read-only memory / memoria de solo lectura

programable y borrable): Las memoriasreprogramables, son memorias de slo lectura quepueden programarse con un circuito especial,despus de borrar su contenido. Las clulas dememoria son borradas con luz ultravioleta quepenetra en el chip, a travs de una ventana de cuarzoen su cara superior. Este proceso obliga a suextraccin del autmata y por tanto, a la interrupcindel funcionamiento.



Normalmente, estas memorias se utilizan paraalmacenar el programa del usuario, una vez que hasido convenientemente depurado.

EEPROM (Electrically Erasable pro-grammable ROM / ROM programable y

borrable elctricamente): son memorias de slolectura alterables por medios elctricos, es decir,reprogramables sobre el propio circuito, sin necesidadde extraccin y borrado exterior.

Los procesos especficos de almacenamiento yborrado de las memorias EEPROM, hacen que lostiempos de acceso para lectura y especialmente paraescritura, sean largos en comparacin con loscorrespondientes a las memorias RAM o EPROM.

Las memorias EEPROM combinan la no volatilidadde las memorias ROM y EPROM con lareprogramabilidad de las memorias RAM, que lespermite ser modificadas directamente sobre elcircuito mediante seales elctricas.

Hay que advertir sin embargo, que el nmero deoperaciones de borrado/escritura est limitado aalgunos cientos de miles, por lo que estas memorias,utilizadas como rea interna de trabajo, se destruirancon rapidez, bajo la accin del procesador.

As, las memorias EEPROM se empleanprincipalmente para almacenar programas, aunqueen la actualidad es cada vez ms frecuente el uso decombinaciones RAM + EEPROM, utilizando estasltimas como memorias de seguridad que salvan elcontenido de las RAM en caso de interrupcin delsuministro elctrico. Una vez reanudada laalimentacin, el contenido de la EEPROM se vuelcade nuevo a RAM, con lo que el autmata puedecontinuar en el mismo punto en el que fueinterrumpido el programa por la prdida de tensin.

Las soluciones de este tipo estn sustituyendo a lasclsicas RAM + batera, que, pese a ser muy utilizadas,no dejan de presentar problemas de mantenimiento.

Las memorias de usuario son siempre de tipopermanente RAM + batera o EPROM / EEPROM.

Por lo general, todos los fabricantes de autmatasofrecen la posibilidad de utilizar memorias RAM conbatera para la fase de desarrollo y depuracin de losprogramas y de pasar stos a memorias no voltilesEPROM o EEPROM una vez finalizada esta fase.

Atendiendo a su forma de conexin, las memorias detrabajo pueden ser compactas, incluidas en el propioautmata y conteniendo todos los datos einstrucciones de control o lo que es ms frecuente,modulares y ampliables mediante cartuchos o tarjetasexternas que contienen o amplan el programa y losdatos alfanumricos.

4.

FUENTE DE ALIMENTACIN1.2.4

La fuente de alimentacin proporciona las tensionesnecesarias para el funcionamiento de los distintoscircuitos del sistema.

Un autmata programable est formado por bloquesque requieren niveles de tensin y de potencia diferentesy que adems, estn sometidos a condiciones ambientalesde ruido electromagntico, tambin distintas.

La alimentacin del PLC puede ser: corrientecontinua a 24 VDC, tensin muy frecuente encuadros de distribucin o en corriente alterna a120/240 VAC.

En cualquier caso, la propia fuente alimenta lasinterfaces conectadas a travs del bus interno.

La fuente de alimentacin del autmata puedeincorporar una batera de reserva ( backup ), que seutiliza para el mantenimiento de algunas posicionesinternas (rels o registros) y del programa de usuarioen memoria RAM cuando falla la alimentacin o sedesconecta el autmata.

La capacidad de esta batera, es normalmente de3.5 V, oscila entre los 1500 mAh y 1 ao de vida para



las ms pequeas, utilizadas en losautmatas compactos y los 5000 mAhy 10 aos de vida, en autmatasmodulares de gama alta.

El estado de la batera est monitoreadoa travs un diodo LED en la fuente dealimentacin, que parpadea o se apagaen caso de defecto o ausencia de lamisma.

Los autmatas compactos suelen disponerde una salida de tensin a 24 VDC de bajapotencia, para la alimentacin directa desensores y actuadores, aunque la carga quepuede soportar es muy reducida, delorden de dcimas de amperio.

El trmino interfaz se utiliza para designar cualquiercircuito electrnico que sirve de enlace entre otrosdos. Los bloques a enlazar podrn trabajar, en general,con niveles distintos de tensin e incluso con cdigosdistintos.

Dependiendo del tipo de seales que empleen lossistemas a enlazar, la interfaz puede tener mayor o menorcomplejidad. A este respecto, tanto las seales de mandocomo las de proceso, en entornos industriales, seclasifican en los dos grandes grupos siguientes:

Seales todo-nada: Codificacin digital binaria.

Seales continuas: Valores analgicos ( voltajeo corrientes variables ).

A. Interfaces de entradas y salidas digitales

Son aquellas que conectan el autmata con sealesde proceso de tipo binario (conectado/desconectado)o con grupos de seales binarias, formando palabras.

Las seales de entrada todo-nada proceden, por logeneral, de sensores y dispositivos electromecnicos(interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.).

Figura 10Esquema de una fuente de alimentacin para autmata programable.

Figura 11Principio de conexin interna de una fuente de alimentacin

para autmata programable.

INTERFACES DEENTRADA Y SALIDA

1.2.5



Las salidas suelen aplicarse a bobinas de electroimanes(rels, electrovlvulas, etc.).

Las figuras 12 y 13 muestran la estructura bsica parauna entrada y una salida de tipo binario, con circuitode separacin de los circuitos de alimentacin.

B. Interfaz de entradas digitales

Dentro de las interfaces de entrada para sealesbinarias, se distinguen los siguientes tipos:

Segn la tensin de alimentacin:

1. De corriente continua2. De corriente alterna

INTERFACES DE ENTRADA DECORRIENTE CONTINUA (CC)

Los valores de tensin ms frecuentes son 12, 24,48 y 110 VDC.

Segn la polaridad de la conexin de los dispositivosy la fuente de alimentacin conectada a la tarjeta,podemos distinguir:

Entradas PNP

Las entradas de tipo PNP trabajan, con lgica positiva.La conexin de las seales de campo (interruptores)a los terminales de entrada del autmata se efectacomo sigue:

Se unen por un extremo todos losinterruptores. Este extremo seconoce como comn de campo ocomn de interruptores y seconecta al polo positivo de la fuentede alimentacin.

El otro extremo de cada uno delos interruptores, se conecta a losdistintos terminales de entrada delautmata (E1, E2, ...).

Internamente en la interfaz, varioscircuitos de entrada suelen estarunidos por un extremo, por lo queslo se dispondr de un terminalpor entrada y uno comn a todasellas, que se conoce como comnde la interfaz. En las entradas PNPdicho comn de la interfaz debeconectarse al polo negativo de lafuente de alimentacin. Estaconexin slo debe hacerse en casode utilizar una fuente dealimentacin separada del autmata,ya que, en caso de utilizar una fuenteinterna, esta suele estar hechainteriormente.

Figura 12Interfaz de entrada de un bit.

Figura 13Interfaz de salida de un bit.

1.

LED



El estado de las entradas suele estar indicado por un

diodo LED, que enciende cuando stas tienen tensin

aplicada. Esta indicacin es realmente til para la

comprobacin y el mantenimiento del equipo.

La conexin de las seales de campo a los terminales

de entrada del autmata se efecta como sigue:

Se unen por un extremo todos los interruptores.

Este extremo (comn de campo) se conecta en la

interfaz NPN, al polo negativo de la fuente de

alimentacin de E/S.

Figura 14Conexin de dispositivos de seal a una interfaz de entrada PNP.

El otro extremo dde cada uno de los

interruptores, se conecta a los distintos terminales

de entrada del autmata (E1, E2, ...).

Al igual que en el caso de las entradas PNP, varios

circuitos de entrada suelen estar unidos por un

extremo, el comn del interfaz, que para el caso

NPN debe conectarse al polo positivo de la fuente

de alimentacin de E/S.



Figura 15Conexin de dispositivos de seal a una interfaz de entrada NPN.

Esta conexin slo debe hacerse en caso de utilizaruna fuente de alimentacin separada del autmata, yaque, en caso de utilizar una fuente interna, sta sueleestar hecha interiormente.

Las tensiones de trabajo de las entradas NPN sondel mismo valor indicado en el apartado anterior ydisponen asimismo del LED de indicacin de estadoy de un filtro de entrada.

2.

Entradas NPN

INTERFACES DE ENTRADA DECORRIENTE ALTERNA (AC):

Los valores de tensin ms frecuentes son: 24, 48,120 y 240 VAC.

Las interfaces para entradas de AC. incorporan casisiempre el aislamiento galvnico, por lo que elesquema de principio ms tpico es el que semuestra en la figura 16.



Puede observarse en dicho esquema, que la tensinde entrada es rectificada en la interfaz y que stadispone de un filtro RC de entrada.

La interfaz suele agrupar varias entradas con unterminal comn, de forma que los interruptores y otrasseales de campo, puedan utilizar un hilo comn deretorno.

La fuente de alimentacin para las entradas ser, eneste caso, una tensin alterna obtenida de untransformador de mando o directamente de red,aunque por motivos de seguridad es preferible laprimera solucin.

La presencia de tensin en cada una de las entradassuele estar indicada por un diodo LED, facilitando lacomprobacin y mantenimiento del equipo.

C. Interfaces de salidas digitales

Las interfaces de salida de tipo lgico son, como seha dicho, aquellos que conectan el PLC con losaccionamientos del proceso tales como rels,electrovlvulas, etc.

Segn los componentes utilizados como salidapodemos distinguir tres grandes grupos:

1. Salidas a rel.2. Salidas a transistor.3. Salidas a triac.

INTERFACES DE SALIDA A REL:

Este tipo de interfaz es vlido tanto para corrientecontinua, como para alterna y proporciona siempre

un aislamiento galvnico entre la saliday la lgica interna.Es sin duda, el tipo de salida msempleado en los PLCs.

Este tipo de interfaz contiene un relpor cada salida. La bobina de dichorel est gobernada por el sistemalgico del PLC y sus contactos seencuentran disponibles en bornesexternos, constituyendo las salidaspropiamente dichas.

Por lo general, cada salida consta deun solo contacto normalmenteabierto o a lo sumo, de un contactoconmutado. Es frecuente que varioscontactos compartan un terminalcomn (COM), tal como indicaesquemticamente la figura 17.

En algunos casos, el contacto desalda est protegido mediante uncircuito RC o un varistor, para evitarque las perturbaciones que puedan

producirse en el circuito exterior afecten a la lgicainterna. Cada salida suele llevar tambin un LED desealizacin.

Figura 16Conexin de interruptores a una interfaz de entrada de AC.

1.



Figura 17Conexin de actuadores a interfaz de salida a rel.

La fuente de alimentacin para los elementos demaniobra unidos a los contactos de los rels deberaser totalmente independiente de la del PLC. Lasexigencias de calidad de dicha fuente son mnimas,admitiendo amplias tolerancias de tensin y rizado.

INTERFACES DE SALIDA ATRANSISTOR

Los transistores conmutan la energa de DC, sonsilenciosos y no tienen partes movibles que sedesgasten.

Los transistores son rpidos y pueden reducir eltiempo de respuesta de la salida, pero slo puedensoportar cargas de 0.5 amperios o menos.

Los transistores de tipo especial, tales como los FET(transistores de efecto de campo) pueden manejarms corriente, tpicamente de hasta 1 amperio.

bobinas de rels, solenoides, contadores de impulsosde tipo electromagntico o electrnico, etc.

Pueden disponer de aislamiento galvnico o no.

La conexin de las cargas y la fuente de alimentacin,debe efectuarse como sigue:

Todas las cargas, se deben unir por un extremo.Este extremo se conoce como comn de cargas y

debe conectarse al polonegativo de la fuente dealimentacin.

El otro extremo de cada unade las cargas se conecta a losdistintos terminales de salida dela interfaz (S1, S2,... Sn).

Internamente en la interfaz,varios circuitos de salidacomparten dos extremoscomunes, los polos positivo ynegativo de la fuente dealimentacin. Cada salidadispone adems, de un terminalindividual (S1, S2,.... Sn)conectado al colector, que enestado 1 suministrar unatensin positiva, respecto alcomn de cargas.

a) Salidas PNP

La caracterstica esencial de las salidas a transistorde DC PNP, es que trabajan con lgica positiva. Estoindica que cada salida suministra en estado 1 unatensin positiva respecto al extremo comn de lascargas.

La configuracin tpica de cada salida es la de un transistorPNP a colector abierto. Admiten por tanto, como carga:

2.



b) Salidas NPN

Las interfaces con salida NPN tienen caractersticas prcticamente idnticas a las indicadas en el apartado anterior

para el tipo PNP, salvo que emplean lgica negativa, es decir, que cada salida suministra en el estado 1, una

tensin negativa con respecto al extremo comn de las cargas. La salida consiste en un transistor NPN a

colector abierto.

Figura 18Tarjeta de salida PNP optoacoplada.



Figura 19Tarjeta de salida NPN optoacoplada.



Las salidas NPN pueden tambin construirse conaislamiento galvnico o no.

La conexin de las cargas y la fuente de alimentacines distinta de la de las salidas PNP, y debe efectuarsecomo sigue:

Se deben unir por un extremo todas las cargas.Este extremo (comn de cargas) debeconectarse al polo positivo de la fuentede alimentacin.

El otro extremo de cada una de lascargas, se conecta a los distintosterminales de salida de la interfaz(S1, S2,..., Sn). Internamente en lanterfaz, varios circuitos de salidacomparten dos extremos comunes, quevan conectados a los polos positivo ynegativo de la fuente de alimentacin.Adems, cada salida dispone de unterminal propio (S1, S2..., Sn),conectado al colector del transistorcorrespondiente.

Las caractersticas ms destacables de lassalidas estticas a transistor, comparadascon las de rel, son las siguientes:

Mayor velocidad de respuesta,permitiendo actuar sobre contadoresrpidos u otros elementos electrnicos.

Ausencia de desgastes mecnicos.

Menor volumen ocupado.

Permiten proteccin contra cortocircuitos,a base de bloquear el transistor de salida(salidas cortocircuitables).

En caso de no estar protegidas contracortocircuitos, son ms sensibles a puntas decorriente en la carga.

Menor capacidad de carga de la salida.

Cada de tensin en el transistor de salida,mayor que la que produce el contacto deun rel.

Presentan una pequea corriente de fugacuando la salida est en estado 0 (desactivada).

INTERFACES DE SALIDA A TRIAC

Las interfaces de salida a triac, estrictamenteconmutan energa AC.

- Ventajas:

Mayor rapidez de comunicacin.

Ausencia de desgaste mecnico,permitiendo accionar cargas que realizanun elevado nmero de maniobras/hora.

Cierre al paso por cero de tensin y aperturaal paso por cero de la corriente, eliminandoal mximo, las perturbaciones en la lnea.

Tamao ms reducido.

Figura 20Tarjeta de salidas a triacs.

3.



Obsrvese que en caso de no existir aislamientogalvnico, se sigue empleando una fuente externa paralas E/S, pero en este caso, el polo negativo de dichafuente queda conectado a la lnea de 0 V de la lgicainterna, con el consiguiente riesgo de acoplamientode ruido electromagntico.

c.ENTRADAS / SALIDAS ANALGICAS

No todos los autmatas programables soncapaces de manipular seales analgicas, pero esfrecuente que existan mdulos de ampliacin paralos tipos de PLC compactos o PLC modulares, ques son capaces de procesar dichas seales.

Conjuntamente los fabricantes de PLC incorporan ensu software, funciones especficas para tratar sealesde tipo analgico.

El procesamiento de datos dentro del PLC esenteramente digital, como corresponde a todo sistemabasado en un microprocesador y por tanto, las sealesde tipo analgico deben ser previamente digitalizadas paraque puedan ser procesadas (utilizando convertidoresA/D).

b.

a.

!"##$$!%&'#%(

)*&%$+#(

,

&"#-(

,!

Figura 21Tarjeta de salida sin aislamiento galvnico.

- Desventajas:

Ms sensibles a sobrecargas, con difcilproteccin.

Ms sensibles a perturbaciones en laalimentacin (ruidos y fenmenosparsitos).

Cada de tensin en estado de paso delorden de 2 V.

Ligera corriente de fugas en estado debloqueo.

Mayor disipacin de potencia y por tanto,menor calentamiento.

Menor flexibilidad para mezclar variastensiones de mando.

Aptas slo para ciertos mrgenes de tensin.

Segn la separacin galvnica entre el circuitode entrada/salida y la lgica interna podemosclasificar las interfaces de entradas y salidas en:

Con aislamiento galvnicoCon acoplamiento directo

INTERFACES DE ENTRADA/SALIDACON AISLAMIENTO GALVNICO:

Alimentaciones completamente separadas de la lgicainterna. Dicho aislamiento se suele conseguir medianteun optoacoplador, que suele admitir tensiones de pruebadesde 1500 hasta 5000 V, en el caso de las entradas.

La alimentacin de las salidas est aisladacompletamente de la lgica interna del PLC utilizandola misma tcnica de optoacoplado.

INTERFACES DE ENTRADA/SALIDADE ACOPLAMIENTO DIRECTO:

Seales sin aislamiento galvnico que requieren, portanto, unir el comn de alimentacin al cero de lalgica interna.



Dicha forma digital, consistir en representar lamagnitud de la variable analgica con un nmerocodificado en forma binaria o en forma BCD(Decimal Codificado en Binario).

Recprocamente, si el PLC debe suministrar alproceso seales de regulacin continuas, deberpreviamente convertir los datos internos en la formabinaria o BCD, a magnitudes de tipo analgico.

Los dispositivos de programacin se utilizan paraintroducir y editar los programas.

Cuando se le introduce un programa a un PLC, losdos dispositivos que generalmente se usan son: la PCy los programadores de mano o de bolsillo.

Los software de programacin implementados enordenadores personales, ofrecen casi siempre, variasalternativas de programacin. Este software permitea los usuarios crear, editar, documentar, almacenar,localizar y corregir problemas. El usuario redacta elprograma fuente grficamente o bien, en textocompleto; el sistema de programacin se encargaentonces de traducir el programa al cdigo mquina;ste es el que interpreta el correspondiente PLC.

Los programadores manuales o de bolsillo se usanms comnmente, como herramienta de localizaciny correccin de problemas. Esto es porque elprogramador de bolsillo es compacto y tiene supropia memoria para almacenar el programa. Losprogramadores de bolsillo son de gran valor para lalocalizacin y correccin de problemas en el equipomientras est en la planta de la fbrica.

Figura 22Proceso de adaptacin de las seales de E/S analgicas.

Figura 23Principio de funcionamiento de un convertidor Digital/Analgico.

DISPOSITIVOS DEPROGRAMACIN

1.2.6



En trminos de software entendemos bajoConfigurar la disposicin de los mdulos en unatabla de configuracin.

Al igual que sucede en una instalacin real,dispondremos los mdulos en un bastidor virtualhaciendo uso del software.

PROCESO DECONFIGURACIN YPARAMETRIZACINDEL AUTMATA

Figura 25Comunicacin entre PC yAutmata Programable.

Figura 24Programador de mano.

Figura 26Configuracin de un PLC; los mdulos se disponen en un bastidor

virtual segn su posicin fsica real.

Los mdulos pueden seleccionarse de un catlogo

electrnico, registrndolos en el slot correspondiente

de la tabla de configuracin, el cual deber coincidir

con el slot real en el bastidor o rack.

a.

Parametrizar consiste en el ajuste de las propiedadesy del comportamiento de los mdulosparametrizables.

PROCEDIMIENTO:

Antes de poder introducir la

nueva configuracin es

necesario haber creado un

proyecto.

Para asegurarse de que en la CPU no

queden bloques antiguos, es

necesario efectuar un borrado total de

la CPU antes de cargar la nueva configuracin.

1.2.7



La metodologa a seguir para configurar y parametrizar un autmata es la siguiente:

A continuacin se muestra el procedimiento paso a paso para efectuar un borrado total de la CPU, utilizandosoftware del fabricante.

1) Efectuar un borrado total de la CPU.

2) Configurar y parametrizar la CPU.

3) Guardar la tabla de configuracin.

4) Cargar la configuracin en la CPU.

Tabla 4Procedimiento para efectuar un borrado total de la CPU.

1) Borrado Total de la CPU

3

Pase la CPU a STOP; para ello haga clic en el

botn Stop y confirme con Aceptar.

Luego salga del cuadro de dilogo con el botn

Cerrar.

La CPU pasa a STOP.

2

Se visualiza el estado operativo actual de laCPU.

Utilizando el comando de men:

Sistema de Destino Estado Operativo...

visualice el estado operativo actual de la CPU.

Paso Acciones

1

En el Administrador SIMATEC, haga clic en el

comando de men:

Archivo Abrir Estaciones Accesibles

y seleccione en el cuadro de dilogo siguiente a

la direccin MPI de su CPU para establecer un

enlace online.

Resultado

Queda establecido un enlace online a la CPU.

4

Llame la funcin Borrado total usando el

comando de men:

Sistema de destino Borrato Total...

y confirme la accin.

El selector de la CPU con llave integrada tiene

que encontrarse en la posicin RUN-P o

STOP.

En la CPU ocurre lo siguiente:

La CPU se pone a cero, borrndose todo el

programa de usuario.

Los parmetros del sistema, as como los

parmetros del CPU y de los mdulos, se

ajustan a sus valores por defecto.

La CPU deshace todos los enlaces existentes.



Figura 27Ventana del software de programacin Step 7.

Figura 28Acceso directo a un sistema de destino (estaciones accesibles)

del Administrador Simatic S7.



2) Configuracin del autmata programable

Tabla 5Pasos a seguir segn software del fabricante para configurar un Autmata Programable.

Pasos a seguir segn software del fabricante para configurar un Autmata Programable.

Figura 29Disponer el bastidor.

Paso Acciones

1

Seleccione el equipo SIMATIC 300 en laventana del proyecto y abra la tabla deconfiguracin usando el comando de men:

Edicin Abrir objeto

2

En el catlogo hardware seleccione a travs de:SIMATIC 300 Bastidor 300 Perfil Soporteel bastidor deseado y colquelo por arrastre enla ventana de trabajo.

3

Haga clic en la tabla y seleccione el modo devisualizacin. Detalle de la tabla deconfiguracin con el comando:Ver Detalle.

4

En el catlogo hardware, seleccione losmdulos utilizados; para ello haga uso deSIMATEC 300: fuente de alimentacin (PS 307 2A) CPU (CPU 314) y mdulo simulador (SM 323 DI8/DO8)y arrstrelos con el ratn a las lneas 1, 2 y 4de la tabla de configuracin.

Resultado

Se visualiza la tabla de configuracin con laventana de trabajo y la ventana Catlogohardware con todos los mdulos disponibles.En caso de que el catlogo hardware no sevisualice, bralo con Ctrl + K.

Se visualiza una tabla que muestra el perfilsoporte con los slots.

En la pantalla aparece el modo de visualizacinDetalle de la tabla de configuracin con lasreferencias y las direcciones de los mdulos, taly como muestra la figura 5-2.

Los mdulos seleccionados se visualizan en laslneas correspondientes de la tabla deconfiguracin.

Nota:El slot 3 de la tabla de configuracin permanecelibre ya que est reservado para un tipo demdulo (IM) que no se utiliza en este caso.



3) Parametrizacin de la CPU

4) Guardar y cargar la configuracin

En los pasos 7 y 8 de la tabla 6 se muestra un ejemplo de como guardar y cargar laconfiguracin del Autmata Programable.

Tabla 6Pasos para guardar y cargar la configuracin del Autmata Programable

En los pasos 5 y 6 de la tabla 5 se muestra un ejemplo de la parametrizacin de la CPU.

5En la tabla de configuracin, haga doble clic enla lnea del mdulo que se desea parametrizar,en este caso, la CPU.

Se visualiza un cuadro de dilogo coninformaciones relativas a los parmetrosajustables de la CPU.

6

Haga clic en la ficha Ciclo/Marca del ciclodel cuadro de dilogo y modifique a 100 ms eltiempo de vigilancia de ciclo ajustado.Abandone el cuadro de dilogo con Aceptar.

El tiempo de vigilancia de ciclo se modifica delvalor por defecto (150 ms) a 100 ms.

7

Guarde la configuracin bajo el proyectoSEMFORO; para ello, utilice el comando demen:Archivo Guardar

La configuracin que acaba de crear se guardaen el disco duro de la PG/ del PC, bajo elproyecto SEMFORO.

8

Cargue la configuracin que acaba de crear enel S7-300 utilizando el comando de men:Sistema de destino Cargar en mdulo...En el cuadro de dilogo Seleccionar mdulode destino haga clic en Aceptar y confirmela direccin de estacin preajustada en elcuadro dilogo Asignar la direccin de laestacin.

La configuracin recin creada se carga en laCPU con la direccin de estacin 2.As, los parmetros modificados tendrn efectocuando vuelva a realizar un rearranquecompleto.


RESULTADO DEAPRENDIZAJE

2PROGRAMAR FUNCIONES LGICAS, UTILIZANDO LOS

DIFERENTES LENGUAJES DEL AUTMATA,DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE

PROGRAMACIN DE FUNCIONES LGICAS


Como ejemplo, imagine el diseo de un sistema decontrol para un transportador en una operacin deempacado de alimentos.

En base al estado de los dispositivos de campo, unPLC puede activar el transportador, detectar lapresencia de una caja, mover la caja hacia la posicindeseada, retenerla all durante un tiempopredeterminado de llenado, y contar el nmero decajas llenas que salen de la lnea.

Los PLC tambin abren nuevas posibilidades decontrol con funciones avanzadas tales como:Matemticas de cuatro o cinco funciones,comparacin de datos (i.e., igual a, mayor que, etc.),manejo de datos (tales como clasificacin de parteso seguimiento de fallos), sofisticadas subrutinas,secuenciador (reemplazando los secuenciadores detambor), y otras funciones que pueden ser apreciadaspor los diseadores de sistemas de control conexperiencia.

TEMPORIZADORES

Temporizador a la conexin Temporizador a la desconexin Temporizador retentivo Contadores progresivos y regresivos Contador de alta velocidad

MATEMTICAS

Suma Resta Divisin Multiplicacin Borrar Raz cuadrada

LGICA BOLEANA

AND, OR, OR exclusivo, NOT y cambio de signo

COMPARACIN

=, , , Lmite

MANEJO DE DATOS

Transferencia, transferencia con mscara FIFO Y LIFO (primero en entrar, primero en

salir; ltimo en entrar, primero en salir) Conversin de BCD a binario Conversin de binario a BCD

INSTRUCCIONES ESPECFICAS DE LAAPLICACIN

Secuenciador Desplazamiento de bits

FLUJO DEL PROGRAMA

Subrutina MCR (restablecimiento del control maestro) Entrada o salida inmediata con mscara Interrupcin temporizada seleccionable Saltos

La capacidad de un PLC se determina por el tipo decomandos que el usuario puede programar para quese ejecuten. Mientras el conjunto de instrucciones ylos nombres de las instrucciones variarn ligeramenteentre los fabricantes de los PLC, la figura siguienteda una descripcin general de las instruccionesgeneralmente disponibles.

Como se indic anteriormente, los PLC se disearoninicialmente para funcionar como reemplazos de losdispositivos de control cableados, principalmentebobinas y contactos de rels, contadores ytemporizadores. Hoy en da, estas funciones ancomprenden la mayora de las instrucciones usadasen las aplicaciones de los PLC.

INSTRUCCIONES YDIRECCIONAMIENTO2.1

DESCRIPCIN GENERAL DELA CAPACIDAD DE UN PLC

2.1.1

INSTRUCCIONES DE LGICA DE REL

Examina si cerrado (contactos normalmenteabiertos)

Examina si abierto (contactos normalmentecerrados)

Activacin de salida (bobinas) Enclavamiento de salida Desenclavamiento de salida Un flanco ascendente (detector de flanco

positivo)



A finales de los setenta se planteron en Europa algunosestndares vlidos para la programacin de PLCs,enfocados principalmente al estado de la tecnologaen aquel momento.

Tenan en cuenta sistemas de PLC no interconectados,que realizaban operaciones lgicas con seales binarias.DIN 19 239, por ejemplo, especifica un lenguaje deprogramacin que posee las correspondientesinstrucciones para estas aplicaciones.

Anteriormente, no existan elementos de lenguaje delas entradas y salidas segn estructurados, niequivalentes para el desarrollo de programas de PLC.Los desarrollos aparecidos en los aos ochenta, talescomo el procesamiento de seales analgicas,interconexin de mdulos inteligentes, sistemas dePLC en red, etc. agravaron el problema.Consecuentemente, los sistemas PLC de diferentesfabricantes requeran tcnicas de programacincompletamente diferentes.

Desde 1992, existe un estndar internacional paracontroles lgicos programables y dispositivosperifricos asociados (herramientas de programaciny diagnosis, equipos de verificacin, interfaceshombre mquina HIM, etc.). En este contexto, undispositivo configurado por el usuario y compuestopor los elementos citados anteriormente, se conocecomo un sistema PLC.

Informacin general

Requerimientos y verificacionesdel equipo

Lenguajes de programacin

Directrices del usuario.

Especificacin del servicio demensajes.

Las variables de entradas y salidas se designan conel distintivo del operando o del archivo que usan enel rea de memoria, por ejemplo I para unaentrada o Q para una salida, junto con unparmetro que indica la longitud y ubicacin de lainstruccin dentro del archivo.

En estos archivos reside el estado de las entradas ysalidas externas al procesador.

Comnmente los archivos de E/S se dividen enlongitudes o grupos de un byte o un Word, quecorresponden a la configuracin fsica de las E/S enun mdulo del PLC.

Tabla. 8Archivos de E/S.

La finalidad del nuevo estndar es definir yestandarizar el diseo y funcionalidad de un PLC ylos lenguajes requeridos para la programacin, hastaun grado en el que los usuarios pudieran hacerfuncionar sin ninguna dificultad los diferentes sistemasde PLC de los distintos fabricantes.

Las denominaciones para las entradas, salidas yelementos de memoria, estn definidas porIEC 1131-3.

El nuevo estndar IEC 1131consta de cinco partes:

Tabla 7Denominaciones de las entradas y salidas segn IEC 1131-3.

EL NUEVO ESTNDAR PARAPLC, IEC 1131

2.1.2

PARTE 5:

PARTE 1:

PARTE 2:

PARTE 3:

PARTE 4:

DIRECCIONAMIENTO DEENTRADAS Y SALIDAS

2.1.3

Entradas (Inputs) ISalidas (Outputs) QMemorias (Memory) M

Secuencia de bits de longitud 1



BOOL

BYTE

WORD



En el caso de numeracin jerrquica,la posicin ms alta en el nmero de laizquierda debe ser codificada, losnmeros que siguen a la derecharepresentan consecutivamente lasposiciones ms bajas.

Fig. 30Acceso a un bit de entrada en la memoria de la CPU.

IEC 1131-3 no especifica el margen denmeros que se permiten para estanumeracin ni si deben empezar por0 1. Esto lo especifica el fabricante.

Figura 31Acceso a una direccin de memoria en formato de byte, palabra y doble palabra,

en un PLC Simatic S7 200.

Siempre que el control lo soporte,pueden direccionarse recursos queexcedan de un bit. IEC 1131-3 empleaotra letra para describirlos, que sigue ala abreviacin I, Q, M o V, por ejemplo,designa bytes y words.

Se utiliza un punto para separar losniveles individuales de la jerarqua.El nmero de niveles de jerarqua noha sido definido.

NOTA: El formato de la direccinde E/S puede ser diferente,dependiendo del fabricante.



Figura 32Relacin entre la ubicacin del terminal de cableado de E/S real y la

direccin de las instrucciones en el programa, en un micro PLC AllenBradley.



Figura 33Ciclo operativo del PLC.

Anteriormente se describa que la unidad de controldel autmata programable consultaba en las entradaslos dos estados Existe tensin y No existe tensiny como conectaba o desconectaba a losdispositivos de control en dependencia del estadode tensin de las salidas.

Sin embargo, posteriormente para la elaboracindel programa y realizacin de las tareas relativas alos datos tecnolgicos debe de conocerse la funcintcnica del emisor.

Si en una entrada hay conectado un emisor con uncontacto de cierre (normalmente abierto), se tendrel estado de seal 1 en la entrada cuando se accioneel emisor.

Por el contrario, si el emisor tiene un contacto deapertura (normalmente cerrado), se aplicar el estadode seal 0 en la entrada cuando se accione el emisor.

El autmata programable no puede determinar si enuna entrada hay conectado un emisor con un contactoabierto o cerrado; slo puede consultar o reconocerlos estados de seal 1 0.

Adquiere una gran importancia la pregunta sobre laeleccin de un contacto normalmente abierto onormalmente cerrado; sobre todo cuando deben detomarse en cuenta aspectos tcnicos de seguridaden la instalacin.

las seales de entrada ledas de la planta: al detectarsecambios en las seales, el autmata reacciona segn elprograma, hasta obtener las rdenes de salida necesarias.Esta secuencia se ejecuta continuamente para conseguirel control actualizado del proceso.

ESTADO DE LAS SEALES2.1.4

CICLO DEFUNCIONAMIENTODEL AUTMATA

2.2

INTRODUCCIN2.2.1

Los autmatas programables son mquinas secuencialesque ejecutan correlativamente las instrucciones indicadasen el programa de usuario almacenado en su memoria,generando unas rdenes o seales de mando a partir de

MODOS DE OPERACIN2.2.2

Un autmata energizado puede mantenerse en unode los siguientes estados de funcionamiento (modosde operacin):

RUN: El autmata ejecuta normalmente el programade usuario contenido en su memoria.

STOP: La ejecucin del programa se detiene pororden del usuario.

ERROR: El autmata detiene la ejecucin por un errorde funcionamiento y queda bloqueado hasta que secorrige el error.

El modo STOP es normalmente utilizado paraservicios de mantenimiento o diagnstico al congelarel funcionamiento del autmata, sin prdida de lainformacin contenida en su interior.

El modo de operacin puede ser controlado desdeconmutadores situados en la misma CPU, o desde la

unidad de programacin,con el envo de

c o m a n d o sadecuados.

A m b a sposibilidadesp u e d e nencontrarses i m u l t -

neamente enautmatas de

gamas media yalta, mientras que

los modelos compactosde gama baja suelenincluir slo la segunda.



Tras la puesta en tensin, el autmata pasa a modosSTOP o RUN, dependiendo del modelo y de laconfiguracin del mismo.

Si en el intento de puesta en marcha o paso a estadoRUN el autmata detecta algn mal funcionamientosobre el aparato ( conexiones, alimentacin, etc.) o sobreel programa ( sintaxis ), no se mantiene el estado RUNy la CPU cae en ERROR.

Figura 34Acceso a las memorias imagen de entradas

y salidas en el ciclo operativo.

CICLO DE FUNCIONAMIENTO2.2.3

La secuencia de operacin del autmata se puededividir en tres fases principales:

Lectura de seales desde la interfaz de entradaso escn de entradas

Procesado del programa para obtencin de lasseales de control o escn de programa.

Escritura de seales en la interfaz de salidas oescn de salidas.

El escn de entradas: Durante un escn de entradas,el PLC examina los dispositivos de entrada externospara ver si tienen un voltaje presente o ausente (unestado On u Off). El estado de las entradas sealmacena temporalmente en un archivo de memoriallamada Imagen de entradas.

As, el estado lgico de una entrada permanececonstante durante un ciclo, incluso aunque en esteintervalo haya cambiado fsicamente.

El escn del programa. Durante el escn delprograma, el PLC escanea las instrucciones en elprograma lgico, usa el estado de las entradas quese encuentra en el archivo de imagen de entrada ydetermina si una salida debe ser activada o no.El estado resultante de las salidas se escribe al archivode memoria de Imagen de salida.

El escn de salidas. En base a los datos que seencuentran en el archivo de imagen de salida, el PLCactiva o desactiva sus circuitos de salida, controlandoas los dispositivos externos.



De forma similar a las entradas, las salidas no soninmediatamente activadas o desactivadas durante unciclo, sino hasta que este finaliza. El PLC traslada lainformacin contenida en el archivo de salidas haciala interfaz de salidas para que estas sean activadas odesactivadas fsicamente.

La secuencia real en el autmata no es exactamentela indicada, ya que para optimizar los tiempos deacceso a las interfaces, los procesos de lectura deentradas y escritura de salidas se efectanconsecutivamente, segn muestra la figura.

Las consecuencias del procesamiento cclico de unprograma de PLC son las siguientes:

Las seales de entrada de una duracin inferior altiempo de ciclo, posiblemente no sernreconocidas.

En algunos casos, puede haber un retardo de dosciclos entre la presencia de una seal de entraday la deseada reaccin de una salida ante esta seal.

Dado que las instrucciones se procesansecuencialmente, el comportamiento especficode la secuencia de un programa de PLC puedeser crucial.

En algunas aplicaciones, es esencial que puedaaccederse directamente a entradas y salidas duranteun ciclo. Por ello, este tipo de procesamiento deprograma, saltndose la imagen del proceso, tambines posible en algunos sistemas PLC.

Figura 35Secuencia de ejecucin del programa de usuario.

El procesamiento de una lnea de programa a travsde la unidad central de un PLC ocupa un tiempo que,dependiendo del PLC y de la instruccin que contengapuede durar desde unos pocos microsegundos hastaunos pocos milisegundos.

El tiempo requerido por el PLC para una simpleejecucin de un programa, incluyendo la actualizacinde las entradas y salidas, se denomina tiempo de cicloo tiempo de scan. Cuanto ms largo sea el programay cuanto ms tiempo necesite el PLC respectivo paraprocesar cada lnea del programa, tanto ms largoser el tiempo de ciclo. Los tiempos reales de ciclovaran aproximadamente entre 1 y 100 milisegundos.

Como se ha indicado anteriormente, el autmataincorpora rutinas de autochequeo, en su monitorROM, que le permiten diagnosticar el estado delprograma y del hardware conectado.Estas rutinas pueden ser:

Iniciales, que corren unicamente tras la puestao reanudacin de la tensin.

Cclicas, que se repiten continuamente mientrasel autmata est ejecutando el programa.

Las primeras se encargan de comprobar lasconexiones fsicas del sistema y de identificar laconfiguracin existente:

Comprobacin de la CPU.

Comprobacin de presencia y del tipo de lamemoria de programa.

Comprobacin de interfaces de E/S.

CHEQUEOS DEL SISTEMA2.2.4



Las rutinas cclicas se encargan de comprobar laintegridad del programa y de las conexiones de E/Sutilizadas en el mismo:

Comprobacin del contenido de memoria deprograma.

Comprobaciones del bus interno y de lascorrectas transferencias de datos sobre l.

C o m p r o b a c i n d e p r e s e n c i a y d e lfuncionamiento de interfaces de E/S.

Comprobacin del Watchdog.

El reloj de guarda (watchdog) es untemporizador interno no accesible por elusuario que fija el tiempo mximo de ejecucinde un ciclo de operacin.

Si este temporizador alcanza el valorprefijado, entre 0.1 y 0.5 s segn modelos, elautmata pasa al estado STOP y se ilumina elindicador ERROR.

Posibles causas para la activacin del reloj deguarda pueden ser:

Existencia de algn error de sintaxis en elprograma, de forma que nunca se alcanza lainstruccin END.

Bloqueo de la comunicacin con perifricosexternos.

Avera en el funcionamiento de la CPU, etc.

la denominada lgebra de Boole. Los enlaces entrevariables tambin pueden representarse claramente,por medio de contactos elctricos.

FUNCIONES LGICAS2.3Cualquier PLC, funciona utilizando el sistema denumeracin de base 2. Esto se aplica tambin a lossistemas octal (23) y hexadecimal (24). Por ello, lasvariables individuales pueden asumir slo dos valores,0 1. Se utilizan unas matemticas especialespara poder enlazar las relaciones entre variables:

El pulsador mostrado representa un contactonormalmente cerrado.

Cuando S1 no est fsicamente accionado, el piloto H1est encendido, mientras que cuando est accionado, elpiloto H1 se apaga.

El pulsador S1 acta como unaseal de entrada, el pilotoconstituye la salida. El estadoactual puede ser registrado enuna tabla de la verdad:

Tabla 9Tabla de verdad delestado actual delpulsador S1.

Por lo tanto, la ecuacin Booleana es como sigue:

El smbolo lgico de esta funcin es:

Figura 37Smbolo lgico de la funcin NOT.

FUNCIN NOT (NEGACIN)2.3.1

Figura 36Pulsador S1

I1 = Q (lase: No - I1 igual a Q)



Si dos contactos abiertos S1 y S2 se conectan enserie, el piloto H1 conectado slo encender, siambos pulsadores estn fsicamente accionados.

FUNCIN AND(CONJUNCIN)

2.3.2

Tabla 10Tabla de verdad que representa las condiciones de los pulsadores

S1 y S2.

La tabla de la verdad asigna la conjuncin. La salidaasume el valor 1 slo si ambas entradas I1 e I2 sehallan con seal 1.

Figura 39Smbolo lgico de la funcin AND.

Adems, valen las siguientes ecuaciones para laconjuncin:

Ejemplo 1:

La luz piloto H1 debe iluminarse slo si losinterruptores S1 y S2 estn accionadossimultneamente.

Procedimiento:

Elabore una tabla de verdad donde se representenlas condiciones exigidas.

a.

Tabla 11Tabla de funciones del ejemplo 1.

Figura 38Pulsadores S1 y S2 conectados en serie.Circuito equivalente a la funcin AND.

Esto se conoce como una operacin AND (operacinY), que se representa con la siguiente ecuacin y surespectivo smbolo lgico:

.&/(

0*

)*



La ecuacin boolena y el smbolo de la funcin sedescriben a continuacin:

La operacin lgica seescribe en forma de lasiguiente ecuacin:

Figura 40Smbolo de la funcin.

Otra funcin lgica bsica es la funcin OR (O). Sidos contactos normalmente abiertos S 1 y S 2 seconectan en paralelo, la lmpara H1 est encendida,siempre que por lo menos uno de los pulsadores sehalle fsicamente accionado.

Figura 41Pulsadores S1 y S2 conectados en paralelo

Circuito elctrico equivalente a la funcin OR.

Tabla 12 Tabla de verdad que

representa las condicionesde los pulsadores S1 y S2

(funcin OR).

El smbolo lgico deesta funcin es:

Figura 42Smbolo lgico de la

compuerta OR.

Valen tambin lassiguientes ecuacionespara la disyuncin:

Ejemplo 2:

La luz piloto H1 debe iluminarse si se acciona S1, ose acciona S2.

Procedimiento:

Elabore una tabla de verdad donde se representen lascondiciones exigidas.

a.

FUNCIN OR (DISYUNCIN)2.3.3

I1 VI2 = Q



La mayor parte del tiempo las operaciones lgicasdescritas anteriormente no son suficientes paradescribir adecuadamente un estado en la tecnologade control.

A menudo se efectan combinaciones de diferentesoperaciones lgicas.

Ejemplo 3:

La luz piloto H1 debe iluminarse slo si nicamentedos de los tres interruptores S1, S2 o S3 estnactivados.

Procedimiento:

Tabla 13Tabla de verdad del ejemplo 2

Figura 43Smbolo de la funcin

La ecuacin boolena y el smbolo de la funcin sedescriben a continuacin:

ESTABLECIMIENTO DEECUACIONES BOOLEANAS APARTIR DE LA TABLA DEVERDAD

2.3.4

a.

Representacin grfica de la ecuacin booleanautilizando los smbolos de las distintas funciones queintervienen en la solucin del problema:

Tabla 14Tabla de verdad que representa

las condiciones de lospulsadores S1 y S2

El primer paso es crearla tabla de funciones otabla de verdad, en la quese seleccionan aquellascombinaciones que dan elresultado 1. stas son laslneas 4, 6 y 7. Laecuacin booleana y porlo tanto la solucin puedecrearse a partir de estacombinacin.

Figura 44Representacin grfica de la ecuacin booleana

H1 = S1 V S2

Ecuacin booleana:



La conexin lgica en forma de una ecuacin booleanapuede establecerse fcilmente a partir de una tablade verdad.

Para obtener la ecuacin lgica a partir de esta tablaexisten dos opciones, que conducen a dosexpresiones diferentes.

Naturalmente ambas expresiones producen el mismoresultado, ya que se describen las mismascircunstancias.

El siguiente ejemplo clarificar elprocedimiento:

Ejemplo 4:

Diversas piezas para cocinas prefabricadas sonmecanizadas en un sistema de produccin (mquinade taladrar y fresar).

A los laterales y a las puertas de ciertos tipos de cocinase les han hecho diferentes disposiciones de agujeros.Los sensores B1 a B4 estn previstos para ladeteccin de estos agujeros.

Forma estndar disyuntiva

Se agrupan todas las conjunciones (operaciones AND)de las variables de entrada que producen la seal desalida 1, en una operacin disyuntiva (operacin OR).El estado 0 de la seal de entrada se toma comovalor negado y el estado 1 de la seal de entrada,como directa (no-negada).

Las piezas con la siguiente distribucin de agujerosson para el tipo de cocina Estndar. Estas piezasdeben extraerse de la cinta transportadora por mediodel cilindro de doble efecto 1.0.

Figura 46Distribucin de agujeros para las piezas de una cocina estndar.

Tabla 15Tabla de verdad del ejemplo 4

Figura 45Mquina para taladrar y fresar con sensores(B1 y a B4) y cilindro de doble efecto (1.0).

b.

I.



Por lo tanto, en el caso del ejemplo dado, la operacinlgica es la siguiente:

Esta expresin puede simplificarse con la ayuda delas propiedades del lgebra de Boole.

Las propiedades ms importantes del lgebra deBoole se muestran a continuacin:

Forma estndar conjuntiva

En la forma estndar conjuntiva, se agrupan todas lasdisyunciones (operaciones OR) de las variables deentrada que producen la seal de salida 0, en unaoperacin conjuntiva (operacin AND).

A diferencia de la forma estndar disyuntiva, en estecaso, la variable de entrada es negada con el estado1 y no negada con el estado 0.

Por lo tanto, en el caso del ejemplo dado, la operacinlgica es la siguiente:

Ambas ecuaciones para el ejemplo dado son bastanteamplias, si bien ms larga an es la que se ha dadocomo forma estndar conjuntiva.

Lo anterior define el criterio para utilizar la formaestndar disyuntiva o conjuntiva: La decisin se hacea favor de la forma ms corta de la ecuacin.

1) Propiedad conmutativa

2) Propiedad asociativa

3) Propiedad distributiva

Ley de Morgan

El principio bsico de la simplificacin es sacar elfactor comn de las variables y reducir las expresionesdefinidas. Sin embargo, este mtodo requiere unbuen conocimiento de las propiedades del lgebrade Boole y un cierto grado de prctica.

II.

III.

a v b v c = a v (a b) = (a v b) v ca b c = a (b c) cv v v vv

a v (b v c) = (a b) v (a v c)a v (b c) = (a v b) (a v c)v v

v

a v b = a b a b = a v bv v



Aplicadas a este ejemplo, se obtiene el siguienteresultado:

Otra opcin para la simplificacin de este tipo deproblemas, son los diagramas de Karnaugh - Veitch.

Diagrama de Karnaugh - Veitch

En el caso de los diagramas de Karnaugh - Veitch(KV), la tabla de la verdad se transforma en una tablade valores.

En principio, de nuevo es posible la representacinen la forma disyuntiva o conjuntiva. Sin embargo,este ejemplo se limitar a la forma disyuntiva.

Figura 47Tabla de verdad y tabla de valores

a)

b)

c)

IV.



El siguiente paso consiste en la combinacin de losestados para los cuales se ha introducido un 1 en latabla de valores. Esto se hace en bloques, observandolas siguientes reglas:

La combinacin de estados en el diagrama KVdebe ser en forma de rectngulo o decuadrado.

La cantidad de estados combinados debe serel resultado de una funcin 2X.

De esto resulta el siguiente cuadro:

Naturalmente, el diagrama KV no est limitado a 16casillas. Con 5 variables, por ejemplo, se produciran32 casillas (25) y con 6 variables 64 casillas (26).

Figura 48Combinacin de estados en el diagrama KV.

Los valores de las variables, se seleccionan para elbloque establecido y estos a su vez, se combinan enforma disyuntiva:

Se le denomina lenguaje de programacin delautmata al conjunto de instrucciones, rdenes ysmbolos que estn disponibles para escribir unprograma.

La programacin puede describirse como lacodificacin al lenguaje del autmata del conjunto derdenes que conforman la ley de mando o de controldeseada.

El lenguaje a utilizar depende del autmata empleadoy de su fabricante , que decide el tipo de unidad deprogramacin (literal o grfica) y el intrprete(firmware) que utiliza su mquina, mientras que elmodelo de representacin depende del usuario, quelo elige segn sus necesidades o conocimientos.

IEC 1131-3 define cinco lenguajes de programacin.Aunque la funcionalidad y estructura de estos lenguajeses muy diferente, son tratados como una sola familiade lenguajes IEC 1131-3.

IEC 1131-3 es un estndar para la programacin, noslo de un PLC individual, sino tambin para sistemasde automatizacin complejos. Los programas decontrol para grandes aplicaciones deben serclaramente estructurados para ser inteligibles, fcilesde mantener y si es posible tambin porttiles, esdecir, transferibles a otros sistemas de PLC.

LENGUAJES DEPROGRAMACIN2.4

TIPOS DE LENGUAJESDE PROGRAMACIN

2.4.1

y1 = cdy2 = acd

y = cd v acd

= (c v ac) d

= (c v a) d

= cd v ad

v

v



El diagrama de contactos es un lenguaje deprogramacin grfico derivado de los esquemas decircuitos de los mandos por rels directamentecableados. El diagrama de contactos contiene lneasde alimentacin a derecha e izquierda del diagrama;a estas estn conectados los renglones (rungs), quese componen de contactos (normalmente abiertos ynormalmente cerrados) y de elementos de bobinaen diferentes formas.

El diagrama en escalera (LD) permite definirfcilmente funciones del lgebra booleana. Estosignifica que cualquier funcin lgica puede sertranscrita directa e inmediatamente a diagrama decontactos.

DIAGRAMA DE CONTACTOSO DIAGRAMA EN ESCALERA(LADDER DIAGRAM) LD

2.4.2

Figura 49Estructura bsica de un rengln del Diagrama de Escalera.

La siguiente tabla contiene una lista de los elementosms importantes asignados a un diagrama decontactos.

Tabla 16Elementos bsicos del diagrama de escalera.

Figura 50Conexiones lgicas en el diagrama de escalera.

Bloques de funcin del LD

Como se dijo anteriormente, el diagrama decontactos o diagrama en escalera LD (de origennorteamericano), naci de la trascripcin directa delos esquemas elctricos de rels ( circuitos demando) de uso comn en la automatizacin previa ala aparicin de los sistemas programables.

Por esta razn, los diagramas de contactos incluyendesde sus orgenes bloques de funciones que ya aparecancomo elementos propios en aquellos esquemas, porejemplo los temporizadores y contadores.

Un requisito para la incorporacin de losdenominados bloques de funciones, es ladisponibilidad de por lo menos una entrada booleanadel bloque en cuestin.

Figura 51Bloque de funcin dentro del diagrama de escalera.

Contactos

Contacto normalmente abierto

Contacto normalmente cerrado

Contacto de flanco positivo

Contacto de flanco negativo

Bobina

Bobina negada

Activacin de una bobina remanente

Desactivacin de una bobina remanente

Bobina activada por fanco positivo

Bobina activada por fanco positivo

/

P

N

( )

( / )

( S )

( R )

( P )

( N )

Bobinas



El retardo de la seal de salida solamente se realiza sise aplica una seal 1 a la entrada booleana IN.

La presencia de estos bloques, de ejecucindependiente de una o ms condiciones binarias,multiplica la potencia de programacin, sin dejar demantener las ventajas de la representacin grfica delprograma. As, pueden programarse situaciones deautomatizacin compleja que involucren variablesdigitales, registros, transferencias, comparaciones,seales analgicas, etc.

La direccin del flujo de seales en un rengln es deizquierda a derecha. Si un programa consta de variosrenglones, stos son procesados en secuencia dearriba, hacia abajo.

IEC 1131-3 define los operadores para la listade instrucciones relacionadas en la tabla 17.

Los operadores no estn enlazados con ningunaprioridad. Consecuentemente, las operaciones seprocesan en la secuencia en la cual se introducen en lalista de instrucciones. Si se desea una secuencia diferente,esta puede conseguirse con el uso de parntesis -losdenominados modificadores.

La lista de instrucciones es un lenguaje deprogramacin textual, tipo ensamblador (assembler).Sus instrucciones son ms cercanas a las rdenesprocesadas en un PLC.

Un programa de control formulado en lenguajede lista de instrucciones consiste en una serie deinstrucciones, en las que cada instruccin seempieza en una nueva lnea.

Figura 52Estructura de una instruccin

en el lenguaje de Lista de Instrucciones.

LISTA DE INSTRUCCIONES(STATEMENT LIST OINSTRUCTION LIST) IL

2.4.3

En la formulacin de una instruccin, se especifica unformato fijo. Una instruccin (Fig. 52) empieza conun operador seguido por un operando.

El operador puede ser una instruccin que estrascripcin literal de las funciones del lgebra de Boole,de inicio de sentencia o asignacin de resultados porejemplo:

AND Funcin producto lgico.OR Funcin suma lgica.LD Leer variable inicial o cargar

variable inicial.ST Enviar resultado a una salida.



Tabla 17Algunos operadores del lenguaje

de lista de instrucciones IL.

!"#$

$% &!'$ ()!*'+,+ )! & +"& )!$% & &$*& )! + & *!'$ ()!

&" +( &$*& )! + &(&!*!'$ ()!**'+,+ )!*

+- &!'$ ()!#!!& (! &- &!$*&- &!$)&$*& )! + &*(#!!&$ (!

* +- &!'$ ()!#!!& (! !*&- &!$)&$*& )! + &*(#!!& (!

!!& (!

!!& (!

!!& (!

.+&*-!!!& (!

)+/("

*$ ++/(*

&'&+ +/(

-*/(

!"' $ +/(01

!"' $ +/(012

!"' $ +/(02

!"' $ +/(031

!"' $ +/(32

!"' $ +/(03

&! (

(-!+ +/()#&!*),(+/(

!"!)#&!*),(+/(

$!+* "(!)( !'$ +/(



La figura 53 explica el uso de algunos modificadores.

El lenguaje de bloques de funcin es un lenguaje deprogramacin grfico que es consistente, en la medidade lo posible, con la documentacin estndar IEC 617,P. 12.

Figura 53Uso y listado de los modificadores.

Bloques de funcin del IL

Adems, la mayor parte de autmatas incluyenextensiones al lenguaje booleano bsico, que permitenla manipulacin de datos y variables digitales, as comola gestin del programa. Estas extensiones se definencomo bloques de funciones y pueden clasificarse en:

Instrucciones aritmticas:Sumar, restar, dividir, multiplicar, etc.

Instrucciones de manipulacin de datos:Comparacin, transferencia de datos,conversiones de cdigos numricos.

Instrucciones de control de programa:Saltos de bloque de programa, rel decontrol secuencial, subrutinas, etc.

Esta clasificacin es vlida tanto para elLenguaje LD, as como para FBD.

Figura 54Invocacin de Funciones en el Lenguaje de Lista de Instrucciones.

DIAGRAMA DE BLOQUES DEFUNCIN (FUNCTION BLOCKDIAGRAM) FBD

2.4.4

Los elementos del diagrama de bloques de funcinson funciones representadas grficamente y bloquesde funcin. stas estn interconectadas por lneas deflujo de seal, formando una red de trabajo(Network).

En la figura 55, la variable Manual_desc y el resultadode una comparacin mayor que estn enlazados enOR. El resultado es asignado a la variable puertacerrada. La figura 56, representa el uso de un bloquede funcin, en este caso un temporizador.

Figura 55Diagrama de bloque de funciones (FBD).

Figura 56Bloque de Funcin utilizado en lenguaje FBD.

LDN

AND

OR

JMPC

% 1.1

% 1.2

% 1.3

Marcha

El valor de la entrada % 1.1 es cargadoen forma negada al acumulador.Primero se evala el contenido delparntesis % 1.2 y % 1.3se enlazan en OR - el resultadode la expresin entre parntesises enlazada en AND con elcontenido actual del acumulador.Se ejecuta el salto a la etiqueta Marchatan slo si el valor del resultado acabadode ejecutar es un 1 booleano.

LD

GT

OR

ST

Temp

60

Manual_desc

Cerrar_puerta

(* Temperatura medida *)

(* Mayor de 60 *)

(* OR est activado el pulsadorManual_desc *)(* Cerrar la puerta *)



El retardo de la seal T_arranque se pone en marchacon la entrada I1.3 con el tiempo preestablecido de 7segundos. Al concluir el retardo en el bloque de funcinT_arranque se enva un 1 a la variable de salida Q2.4.

La direccin del flujo de seales es una red de izquierdaa derecha. Si un programa consta de varias redes,stas son procesadas en secuencia de arriba hacia abajo.

La secuencia de procesamiento dentro de unprograma puede ser influda por el uso de bloquesde funcin o instrucciones de control de programa;como por ejemplo los saltos condicionales eincondicionales.

IEC 1131-3 define tambin los lenguajes de TextoEstructurado (Structured Text) ST y el Diagrama defunciones secuencial (Secuential Function Chart) SFC,los cuales no son tratados en este manual.

Procedimiento:

1) Descripcin de la tarea decontrol por medio de unaTabla de Funcin.

2) Declaracin de las variables en una Tabla deSmbolos.

Ejemplo 1

El accionamiento de un pulsador (S1) hace que seencienda la lmpara (H1).

La lmpara debe permanecer iluminada mientras elpulsador se halle accionado.

Instrucciones:

1) Describa la tarea de control por medio de latabla de funcin.

2) Segn el software utilizado, abra una tabla desmbolos y declare las variables del programaPLC.

3) Formule el programa de PLC en dos de los treslenguajes de programacin descritos en estemanual.

a.

Figura 57Croquis de situacin.

S1 H10 01 1

Tabla 18Tabla de verdad del

ejemplo1.

3) Formulacin del programa de PLC utilizandoel lenguaje LD.

Smbolo Direccin Tipo Comentariode dato

S1 % I0.6 BOOL La entrada I 0.6genera seal -1,mientras elpulsador estpresionado.

H1 % Q 4.0 BOOL La lmpara H1enciende si lasalida Q 4.0lleva seal -1.

Tabla 19Tabla de smbolos.

4) Formulacin del programa de PLC utilizandoel lenguaje IL.

Figura 58Diagrama de escalera del ejemplo 1.

LD S1 Leer el valor de entrada especificada.

ST H1 Carga el contenido del acumulador a la salidaespecificada.

( )S1 H1



Ejemplo 2

El timbre de un apartamento debe sonar tanto si sepresiona el pulsador S1 en la puerta del jardn, como

si se presiona S2 en la puerta delapartamento.

2) Declaracin de las variables en una Tablade Smbolos.

b.

Figura 59Croquis de situacin.

Instrucciones:1) Describa la tarea de control por medio de

la tabla de funcin y una ecuacin booleana.

2) Segn el software utilizado, abra una tablade smbolos y declare las variables delprograma PLC.

3) Formule el programa de PLC en cada unode los tres lenguajes de programacindescritos en este manual.

Procedimiento:

1) Descripcin de la tarea de control pormedio de una tabla de funcin y su ecuacinbooleana.

Tabla 20Tabla de funciones del ejemplo 2.

Smbolo Direccin Tipo de Comentariodato

S1 % I0.6 BOOL Pulsador S1puerta jardn.

S2 % I1.1 BOOL Pulsador S2puerta de la casa.

H1 % Q4.1 BOOL Zumbador H1(timbre)

Tabla 21Tabla de smbolos

3) Formulacin del programa PLC utilizando LD.

4) Formulacin del programa PLC utilizandoIL.

Figura 60Diagrama de escalera del ejemplo 2.

LD S1 Carga el valor de laentrada

OR S2 Conexin en OR delresultado actual con lasegunda entrada.

ST H1 Cargar el contenido delacumulador a la salidaespecificada.

S1 v S2 = H1

S 1 S 2 H10 0 00 0 01 0 11 1 1



5) Formulacin del programa PLC utilizandoFBD.

2) Segn el software utilizado, abra una tablade smbolos y declare las variables delprograma PLC.

3) Formule el programa de PLC en cada unode los tres lenguajes de programacind

fundamentos de plc

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